TWI637079B - 化鍍鎳石墨烯複合材料層及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種化鍍鎳石墨烯複合材料層及其製造方法，所述化鍍鎳石墨烯複合材料層包括化鍍鎳層與多個填充物，其中所述填充物分散於化鍍鎳層內。填充物可為石墨烯或其氧化物。所述化鍍鎳石墨烯複合材料層具有改良的導電與導熱性質及延展特性。

Description

化鍍鎳石墨烯複合材料層及其製造方法

本發明是有關於一種化鍍鎳層及其製造方法，且特別是有關於一種化鍍鎳石墨烯複合材料層及其製造方法。

目前業界所使用的化鍍鎳由於使用次磷酸鹽作為還原劑，因此皮膜中含有一定含量的磷，使得鍍層具有不錯的抗腐蝕及耐磨特性。然而，研究發現化鍍鎳中含磷會降低導電及導熱性質，並且導致延展性不良。

因此，如何兼顧各項特性上的需求，已成為目前亟需解決的技術問題。

本發明提供一種化鍍鎳石墨烯複合材料層，能改善化鍍鎳層的導電與導熱性質及延展特性。

本發明另提供一種化鍍鎳石墨烯複合材料層，能製作出導電、導熱及延展特性佳的化鍍鎳層。

本發明的一種化鍍鎳石墨烯複合材料層，包括化鍍鎳層與分散於所述化鍍鎳層內的填充物。所述填充物為石墨烯或其氧化物。

在本發明的一實施例中，上述化鍍鎳層之厚度約在10µm~50µm之間。

在本發明的一實施例中，上述化鍍鎳層中含有重量百分比低於5 wt%的磷。

在本發明的一實施例中，上述化鍍鎳層中含有重量百分比5wt%~9wt%的磷。

在本發明的一實施例中，上述化鍍鎳層中含有重量百分比高於9wt%的磷。

本發明的一種化鍍鎳石墨烯複合材料層的製造方法，包括添加石墨烯的懸浮液在化鍍鎳鍍液中，再進行化鍍，以使石墨烯共沉積在化鍍鎳層中，形成化鍍鎳石墨烯複合材料層。

在本發明的另一實施例中，上述化鍍鎳鍍液包括鎳鹽以及還原劑。

在本發明的另一實施例中，上述還原劑包括次亞磷酸鈉、硼氫化鈉、烷基胺硼烷或肼。

在本發明的另一實施例中，上述化鍍鎳鍍液還可包括錯合劑、pH值緩衝劑、穩定劑或加速劑。

基於上述，本發明利用石墨烯(或氧化石墨烯)作為化鍍鎳層的填充物，能形成由化鍍鎳與石墨烯組合而成的複合材料，達到改善化鍍鎳層的導熱、導電與延展特性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

下文列舉一些實施例並配合所附圖式來進行詳細地說明，但所提供的實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為了方便理解，下述說明中相同的元件將以相同之符號標示來說明。另外，關於文中所使用「包含」、「包括」、「具有」等等用語，均為開放性的用語；也就是指包含但不限於。

圖1是依照本發明的第一實施例的一種化鍍鎳石墨烯複合材料層的剖面示意圖。

請參照圖1，第一實施例的化鍍鎳石墨烯複合材料層100包括化鍍鎳層102與分散於所述化鍍鎳層102內的填充物104。填充物104包含石墨烯或氧化石墨烯。由於石墨烯具有優異的導電性質(載子遷移率為10 ⁴S/m)與導熱性質(熱傳導係數~3000 W/m·K)，以及非常良好的延展性。因此，藉由分散於所述化鍍鎳層102內的石墨烯，能大幅改善化鍍鎳層102的導電、導熱及延展性。

請再次參照圖1，化鍍鎳層102之厚度T例如在10µm~50µm之間，因此本實施例的化鍍鎳石墨烯複合材料層100適用於鍍在線路結構做為保護層之類的功能性鍍層。另外，若使用次磷酸鹽作為化鍍鎳層102的還原劑，所形成的化鍍鎳石墨烯複合材料層100中會含有一定含量的磷，使其具有抗腐蝕及耐磨特性。在一實施例中，化鍍鎳層102中含有重量百分比低於5 wt%的磷；在另一實施例中，化鍍鎳層102中含有重量百分比5wt%~9wt%的磷；在又一實施例中，化鍍鎳層102中含有重量百分比高於9wt%的磷。

圖2是依照本發明的第二實施例的一種導線結構的剖面示意圖。請參照圖2，基板200可為各種材質的基板，且此圖為示意圖，所以基板200也可以是內部具有各種內連線的印刷電路板。在圖2中，形成在基板200上的線路202可為銅線或其他材質的線路。如以銅線為例，因為材質的關係，通常會在線路202表面覆有保護層，所以第一實施例的化鍍鎳石墨烯複合材料層100可用以化鍍於線路202表面，並具有抗腐蝕與耐磨特性並同時具有良好的導電、導熱及延展性。

圖3是依照本發明的第三實施例的一種化鍍鎳石墨烯複合材料層的製造流程步驟圖。

請參照圖3，先在步驟S300中，添加石墨烯的懸浮液在化鍍鎳鍍液中。所述化鍍鎳鍍液可包括鎳鹽以及還原劑，其中所述還原劑例如次亞磷酸鈉、硼氫化鈉、烷基胺硼烷或肼；若以抗腐蝕性而言，較佳為次磷酸鹽，如次亞磷酸鈉。所述鎳鹽例如氯化鎳、硫酸鎳、氨基磺酸鎳、醋酸鎳、次亞磷酸鎳等。至於添加石墨烯的懸浮液則可根據已知技術製備，故不再贅述。在另一實施例中，所述化鍍鎳鍍液還可包括錯合劑、pH值緩衝劑、穩定劑或加速劑，且前述添加劑可依照需求使用單一種或使用多種不同功用的添加劑。

舉例來說，為了提高鍍液的穩定性並延長鍍液的使用壽命，可使用錯合劑，來控制化鍍鎳鍍液中的游離鎳離子的濃度，並且抑制亞磷酸鎳的沉澱。所述錯合劑例如具有羥基、羧基或氨基，其可列舉包含檸檬酸鈉、酒石酸鈉或其他既有的錯合劑。

此外，由於在化鍍鎳過程中，會有氫離子產生，導致鍍液的pH值下降，所以為了穩定鍍率，可使用pH值緩衝劑，來穩定鍍液的pH值，使其維持在正常範圍內。所述pH值緩衝劑例如強鹼弱酸鹽，其可列舉包含醋酸鈉、硼砂、焦磷酸鉀或其他既有的pH值緩衝劑。

由於化鍍鎳鍍液中若是產生有催化效應的活性微粒時，鍍液容易產生激烈的自催化反應，而產生鎳-磷粉末，導致鍍液壽命終止，所以為了抑制不想要的自催化反應從而穩定鍍液，可使用穩定劑吸附在上述活性微粒表面。所述穩定劑可為吸附性強的無機或有機化合物，且用量需在注意不可過量。

另外，為了提高化鍍鎳的沉積速率，可使用加速劑，其可列舉包含丙二酸、丁二酸、氨基乙酸、丙酸、氟化鈉或其他既有的加速劑。

然後，在步驟S302中進行化鍍，使石墨烯(或氧化石墨烯)共沉積在化鍍鎳層中，而在金屬表面形成厚度約10µm~50µm之間的化鍍鎳石墨烯複合材料層。

綜上所述，本發明由於在化鍍鎳層中具有分散的石墨烯(或氧化石墨烯)，因此能降低化鎳鍍層的電阻係數並提升熱傳導係數，同時還能改善化鎳鍍層硬、脆特性，以提升其延展性。另外，若是使用次磷酸鹽為還原劑，化鎳鍍層還可具有不錯的抗腐蝕及耐磨特性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧化鍍鎳石墨烯複合材料層

102‧‧‧化鍍鎳層

104‧‧‧填充物

200‧‧‧基板

202‧‧‧線路

S300‧‧‧添加石墨烯的懸浮液在化鍍鎳鍍液中

S302‧‧‧化鍍

T‧‧‧厚度

圖1是依照本發明的第一實施例的一種化鍍鎳石墨烯複合材料層的剖面示意圖。 圖2是依照本發明的第二實施例的一種導線結構的剖面示意圖。 圖3是依照本發明的第三實施例的一種化鍍鎳石墨烯複合材料層的製造流程步驟圖。

Claims (9)

1. 一種化鍍鎳石墨烯複合材料層，包括： 化鍍鎳層；以及 多個填充物，分散於所述化鍍鎳層內，所述填充物為石墨烯或其氧化物。
2. 如申請專利範圍第1項所述的化鍍鎳石墨烯複合材料層，其中所述化鍍鎳層之厚度在10µm~50µm之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的化鍍鎳石墨烯複合材料層，其中所述化鍍鎳層中含有重量百分比低於5 wt%的磷。
4. 如申請專利範圍第1項所述的化鍍鎳石墨烯複合材料層，其中所述化鍍鎳層中含有重量百分比5wt%~9wt%的磷。
5. 如申請專利範圍第1項所述的化鍍鎳石墨烯複合材料層，其中所述化鍍鎳層中含有重量百分比高於9wt%的磷。
6. 一種化鍍鎳石墨烯複合材料層的製造方法，包括： 添加石墨烯的懸浮液在化鍍鎳鍍液中；以及 進行化鍍，使石墨烯共沉積在化鍍鎳層中。
7. 如申請專利範圍第6項所述的化鍍鎳石墨烯複合材料層的製造方法，其中所述化鍍鎳鍍液包括鎳鹽以及還原劑。
8. 如申請專利範圍第7項所述的化鍍鎳石墨烯複合材料層的製造方法，其中所述還原劑包括次亞磷酸鈉、硼氫化鈉、烷基胺硼烷或肼。
9. 如申請專利範圍第6項所述的化鍍鎳石墨烯複合材料層的製造方法，其中所述化鍍鎳鍍液更包括錯合劑、pH值緩衝劑、穩定劑或加速劑。