[發(fā)明專利]用于在銅上無電鍍鈀磷的組合物和方法及由其獲得的覆層組件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680044335.0
• 申請日: 2016-08-01
• 公開（公告）號: CN107923044A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 約恩·E·本斯頓
• 申請（專利權(quán)）人: 上村國際有限公司;上村工業(yè)株式會社
• 主分類號: C23C18/30
• 分類號: C23C18/30;C23C18/44;B01J13/00
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 劉慧,楊青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在銅上鍍鈀，更具體地涉及化學(xué)組合物、使用所述化學(xué)組合物用于直接在銅表面上無電鍍鈀磷合金的方法，以及由該鍍層方法獲得的產(chǎn)品。

背景技術(shù)

出于各種原因，許多行業(yè)使用金屬鍍層。例如，在電子工業(yè)中使用金屬鍍層以增加焊接到基體金屬的能力、增加抗腐蝕性、改變導(dǎo)電性和用于輻射屏蔽等等。各種金屬被用于鍍層，并且每種金屬都有其自己的屬性。例如，鎳比較容易鍍到基體金屬上，而且相對便宜；然而，它具有相對低的抗氧化性和延展性(意味著它可能具有在應(yīng)力下開裂的傾向)。另一方面，金相對抗氧化，但是相對昂貴，并且當(dāng)直接鍍到銅上時，具有由于銅擴散進入金中形成氧化層而導(dǎo)致的變色傾向。鈀具有很高的耐腐蝕性，相對容易焊接，并且與金結(jié)合使用時能夠?qū)崿F(xiàn)金線接合；然而，將磷合金直接鍍到銅表面上是困難的。

在一些情況下，在基底上鍍多種材料以實現(xiàn)理想的一組品質(zhì)。例如，銅表面可以接受鍍鎳層上有金鍍層的鍍鎳層。這種組合使得最終的涂層具有所需的金性能，并且鎳鍍層阻止了銅擴散和由此產(chǎn)生的金的變色。然而，金鍍層和鎳鍍層的組合通常不適用于金線接合，除非金厚度大大高于0.1μm，這能夠不理想地增加鍍層成本。鈀可以鍍在鎳層和金層之間，從而增加了電鍍對于線接合的適用性。由于采用三種不同的材料和鍍層工藝，該過程相對昂貴和耗時。還有其他的缺點。例如，鎳鍍層傳統(tǒng)上既厚又硬，使其不適用于柔性印刷電路板(PCB)以及當(dāng)待鍍組件之間的距離相對較小的時候。通過消除鎳鍍層并將鈀磷直接鍍到銅上可以減少金錢、時間和不動產(chǎn)成本并且提高可用性。然而，將鈀磷直接鍍到銅上的合適方法在本領(lǐng)域中是未知的。

電解鍍是一種可用的鍍覆方法，但是它通常不適用于電子組件。通過電解工藝進行鍍覆需要基體金屬(即銅和第二金屬件)各自浸漬在水溶性金屬鹽的溶液中。向所述基體金屬和第二金屬件施加電流，使所述基體金屬為陰極和所述第二金屬件為陽極。電流將溶液中的離子化金屬還原，在陰極(所述基體金屬)上形成固體金屬涂層。然而，電解鍍具有顯著的缺點——任何被涂覆的表面必須成陰極。因此，電解鍍不適合對具有多個待鍍的絕緣表面的任何組件進行鍍覆。

浸漬鍍是本領(lǐng)域中使用的另一種鍍覆方法，然而通常不適合于直接在銅上鍍鈀。浸漬鍍包括將基體金屬浸漬于具有電解質(zhì)和金屬鹽的溶液中。當(dāng)所述基體金屬被浸漬時，所述電解質(zhì)腐蝕基體金屬的表面，使所述表面相對于溶解的金屬呈電陰極性。然后溶液中的金屬鹽被還原，在所述基體金屬上形成金屬鍍層。浸漬鍍的第一個限制是鍍層限于相對薄的層因為一旦基體金屬的表面被涂覆，反應(yīng)就不能再進行。浸漬鍍的另一個限制，特別是對于在銅上鍍鈀而言，是所產(chǎn)生的鈀涂層是粒狀和多孔的，使其不適合于焊接和線接合。

為了在銅上進行無電鍍(自動催化鍍)鈀磷，已經(jīng)做了一些嘗試；然而，還沒有獲得一致的或適合商用的結(jié)果。通過制造包含金屬鹽和還原劑的槽液來進行無電鍍。當(dāng)所述還原劑暴露于催化劑(通常是待鍍的基底的表面或其上的薄膜)時，所述還原劑供給電子，導(dǎo)致所述金屬鹽沉淀到所述基底的表面上。因此，無電鍍工作時，所述基底的表面必須是催化性的。鎳、鈀和鈷是用于無電鍍鉑磷的已知催化劑。然而，銅不是用于鍍鈀的催化劑，而且事實上是催化毒物，意味著它有效阻止無電鍍反應(yīng)。

對在銅表面上直接鍍有鈀磷的組件、用于直接在銅上適當(dāng)?shù)劐冣Z的方法、以及用于進行所述鍍覆的槽液組合物，尚未滿足需求。發(fā)明人已經(jīng)找到為解決這一未滿足需求的方案。

發(fā)明內(nèi)容

已發(fā)現(xiàn)，包含鈀化合物、次磷酸化物和聚氨基羧酸化合物(如乙二胺四乙酸(EDTA)或其衍生物中的至少一種)的溶液適合作為槽液，用于在金屬表面上無電鍍鈀磷合金，尤其用于在銅表面上無電鍍鈀磷合金。

使用這種溶液產(chǎn)生包含銅表面和具有厚度為0.01微米(μm)和5μm之間的鈀磷鍍層的鍍覆組件。

用于在組件的銅表面上無電鍍鈀磷的方法包括制備具有鈀化合物和聚氨基羧酸化合物(如乙二胺四乙酸(EDTA)或其衍生物中的至少一種)的槽液。將所述組件的金屬表面浸漬在所述槽液中以在所述組件的金屬表面上鍍鈀磷層。

從所述鍍覆方法產(chǎn)生的組件具有鍍于銅表面上的鈀磷。

附圖說明

考慮到結(jié)合附圖的以下說明，本發(fā)明的確切性質(zhì)以及其目標(biāo)有優(yōu)勢將變得顯而易見，在所述附圖中的所有圖形中相同的參考數(shù)字表示相同的部分，并且其中：

圖1是用于在銅上鍍鈀的系統(tǒng)的步驟圖，包括合適的槽液和具有銅組件的印刷電路板；

圖2是形成在圖1的系統(tǒng)使用的槽液的圖表化說明；

圖3是根據(jù)本發(fā)明，在銅上直接鍍鈀的方法的圖表化說明；以及