專利名稱：用于電鍍金的無氰鍍金液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電鍍金工藝領(lǐng)域，具體涉及用于電鍍金的無氰鍍液。
背景技術(shù)：
金鍍層由于具有良好的導(dǎo)電性和耐蝕性在電子行業(yè)廣泛應(yīng)用，但是，目前鍍金工藝仍是以含氰電鍍?yōu)橹?，由于氰化物劇毒，?duì)工人健康和環(huán)境保護(hù)方面存在威脅。原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委2002年6月2日發(fā)布的第32號(hào)令，將“含氰電鍍”列入《淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和產(chǎn)品的目錄》(第三批)第23項(xiàng)，限令2003年底淘汰。2003年12月沈日，國(guó)家發(fā)改委公布產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(征求意見稿)，“含氰電鍍”位列“淘汰類”第182項(xiàng)。國(guó)家科學(xué)技術(shù)部將“綠色制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備”相關(guān)課題列為“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)外電鍍工作者對(duì)無氰電鍍開展了大量的研究工作，也開發(fā)了一些無氰鍍金工藝， 主要溶液有亞硫酸無氰鍍金溶液、硫代硫酸鍍金液和亞硫酸-硫代硫酸無氰鍍金液等，其中亞硫酸鹽鍍金應(yīng)用最為廣泛。亞硫酸鹽鍍金具有溶液無毒、鍍液分散能力和深鍍能力好， 電流效率高，鍍液忍受其他金屬雜質(zhì)的能力高等優(yōu)點(diǎn)。但與氰化鍍金相比存在如下不足① 亞硫酸根在空氣中很容易被氧化，鍍液不穩(wěn)定。②鍍層物理性質(zhì)差，結(jié)晶較為粗大，難以獲得半導(dǎo)體封裝要求的均勻致密的鍍層。③鍍層耐磨性差。④溶液配制時(shí)需要合成雷酸金， 鍍液成本高。鑒于無氰鍍金仍然存在眾多不足，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)電鍍廠家仍采用氰化鍍金工藝，電鍍專業(yè)藥劑供應(yīng)商提供的也是氰化鍍金產(chǎn)品，通常做法是以氰化亞金鉀為主鹽，配專用無氰開缸劑。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有無氰鍍金工藝存在的上述不足，本發(fā)明利用有氰鍍金的開缸劑與無氰金鹽進(jìn)行配型，提供一種新的用于電鍍金的無氰鍍金液。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下 用于電鍍金的無氰鍍金液由下列物質(zhì)組成 檸檬酸金鉀15 18g/L、開缸劑100L，
所述開缸劑為騰撲克斯9500 (Temperex 9500)；
將100L開缸劑加熱至65°C，邊攪拌邊加入1500 ISOOg檸檬酸金鉀，攪拌至完全溶解得到鍍液；用燒杯取500ml鍍液并降溫至25°C，測(cè)定PH值，當(dāng)pH值大于5. 2時(shí)，加入酸性調(diào)整劑艾絲得9500 (ACID 9500)調(diào)整，當(dāng)pH值小于4. 8時(shí)，加入氨水調(diào)整，調(diào)整pH值至 4. 8 5. 2。本發(fā)明利用有氰鍍金的開缸劑與無氰金鹽進(jìn)行配型，形成一種新的無氰鍍金配方，主要成份為騰撲克斯9500 (Temperex 9500)和金鹽。其中騰撲克斯9500 (Temperex 9500)為市場(chǎng)公開銷售的氰化鍍金的專用開缸劑；金鹽為檸檬酸金鉀，由三門峽恒生科技研發(fā)有限公司合成。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)無氰電鍍，工藝的可操作性及鍍層質(zhì)量達(dá)到有氰電鍍的水平， 且有利于環(huán)境保護(hù)，減輕對(duì)操作人員的傷害。
3_,水洗1
水洗4 _p.
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。實(shí)施例 以無氰鍍金為例銅零件鍍鎳金(Au 2μπι)。工藝流程
化學(xué)除油
_K電解除油 ~,水洗2 _p.酸洗 _ψ,水洗3 _ 電鍍鎳 r水洗5 r 活化 r水洗6 r 純水洗除無氰鍍金工序外，其余的工序及工藝條件與常規(guī)電鍍相同，相關(guān)配方和參數(shù)如下
化學(xué)除油工藝條件如下
氫氧化鈉12g/L
無水碳酸鈉25/L
磷酸鈉60/L
表面活性劑lml/L
溫度90°C
時(shí)間15min。
電解除油工藝條件如下
氫氧化鈉無水碳酸鈉磷酸鈉表面活性劑溫度電壓
陰極電流密度(Dk) 時(shí)間
酸洗工藝條件如下
鹽酸溫度時(shí)間
12g/L 12g/L 15g/L lml/L 70 °C 9V
4A/dm2 2min。
150ml/L
室溫
8st
電鍍鎳工藝條件如下硫酸鎳(NiSO4. 7H20) 硫酸鈉(Na2SO4. IOH2O) 硫酸鎂(MgSO4. 7H20) 硼酸(H3BO3 ) 氯化鎳(NiCl2. 6H20) PH值
180g/L 60g/L 40g/L 40g/L 50g/L 5. 4陰極電流密度(Dk)
0. 8A/dm' 25 °C 20mino
溫度時(shí)間 電鍍金工藝條件如下 檸檬酸金鉀
開紅液騰撲克斯 9500 (Temperex 9500) 100L
17g/L
值度極間 邱溫陽流_
5. 0 60 0C
鉬鈦網(wǎng)
水洗1 水洗7均為自來水，干燥為熱風(fēng)吹干或烘干。無氰鍍金液的制備
將100L開缸劑騰撲克斯9500 (Temperex 9500)加熱至65°C，邊攪拌邊加入1700g檸檬酸金鉀，攪拌至完全溶解得到鍍液；用燒杯取500ml鍍液并降溫至25°C，測(cè)定PH值，pH 值高于5. 2時(shí)，加入酸性調(diào)整劑艾絲得9500 (ACID 9500)調(diào)整，pH值低于4. 8時(shí)，加入氨水調(diào)整，調(diào)整PH值至5.0即得到無氰鍍金液。電鍍金裝置與常規(guī)電鍍相同，包括電鍍槽、加熱管、陰極杠、陽極杠、陽極板、直流電源，其中電鍍槽用PP板或PVC板，加熱采用聚四氟乙烯包裹電加熱管，陰極和陽極杠用鈦包銅管。電鍍金過程將無氰鍍金液加溫至60°C，將清洗干凈的工件作為陰極，用導(dǎo)電銅絲連接，掛到陰極杠上，工件浸沒到溶液中。陽極板用鉬鈦網(wǎng)(或金板)，用導(dǎo)電銅絲連接，掛到陽極杠上。給陰、陽極之間施加電壓，調(diào)節(jié)電壓使陰極電流密度在0.5 A/dm2 (陰極電流密度=陰極總電流除以工件面積)，根據(jù)鍍層厚度確定電鍍時(shí)間，電鍍完畢用去離子水將工件清洗干凈，熱風(fēng)吹干，工件上即可獲得所需要的金鍍層。鍍層質(zhì)量測(cè)試
對(duì)鍍層的結(jié)合力、可焊性、金絲鍵合性、耐蝕性進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如下
1)鍍層結(jié)合力試驗(yàn)
按GJB1941中4. 6. 3. 3條進(jìn)行烘烤試驗(yàn)工件鍍金后在190士 10°C保持lh，取出后借助4倍放大鏡觀察，鍍層無起皮、脫落現(xiàn)象；
2)鍍層可焊性試驗(yàn)
本測(cè)試按照GJB M8B微電子器件測(cè)試方法和程序中方法(2003. 1——可焊性)，對(duì)氰化鍍金和無氰鍍金層進(jìn)行可焊性測(cè)試。具體試驗(yàn)方方法為采用兩種直徑的銅絲(Φ0. 5mm 和Φ 1mm)，分別進(jìn)行無氰鍍金和氰化鍍金，然后進(jìn)行浸錫實(shí)驗(yàn)。其操作步驟和判定標(biāo)準(zhǔn)為將錫槽的溫度設(shè)定并控制在045 士 10) ° C，待錫槽內(nèi)焊錫全部熔化后將熔融焊料表面刮得清潔光亮，將待檢測(cè)的鍍金銅絲浸入槽內(nèi)，浸沒深度為13mm。在焊料中停留(5 7)s，然后以25 mm/s的速度取出檢查，根據(jù)鍍金層浸入表面被焊料浸潤(rùn)的情況進(jìn)行評(píng)定。用做測(cè)試的無氰電鍍工藝同上面的“實(shí)施例”作為對(duì)比的氰化鍍金工藝條件如下
Au (以氰化亞金鉀的形式加入) 8g/L
開紅劑(Temperex 9500)100%
溫度60°C
pH 值4. 8
陰極電流密度(Dk)0.5 A/dm2
陽極鉬鈦網(wǎng)；
結(jié)果表明，無氰鍍金可焊性良好，兩種直徑的無氰鍍金銅絲浸潤(rùn)試驗(yàn)均未出現(xiàn)不良缺陷，且與有氰鍍金層可焊性相當(dāng)。3)鍍層金絲鍵合試驗(yàn)
本測(cè)試按照GJB 548B微電子器件測(cè)試方法和程序中方法中2011. 1——鍵合強(qiáng)度(破壞性鍵合拉力實(shí)驗(yàn))的條款，對(duì)氰化鍍金和無氰鍍金層進(jìn)行測(cè)試。具體試驗(yàn)方法
采用自動(dòng)鍵合設(shè)備在氰化和無氰鍍金層上壓焊25 μ金絲，隨后進(jìn)行破壞性鍵合強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試設(shè)備為West Bond 70PTE拉力測(cè)試儀。當(dāng)出現(xiàn)失效時(shí)，記錄引起失效的力的大小和失效類別，并用測(cè)量顯微鏡觀察金絲斷裂模式。鍵合設(shè)備為6400型全自動(dòng)壓焊機(jī)，鍵合參數(shù)如下
預(yù)熱溫度110°C
鍵合壓力16g，20g (第一點(diǎn)，第二點(diǎn)) 超聲功率60W，55W 超聲時(shí)間30ms，30ms
測(cè)試樣板為25mmX25mm的鍍金板，具體步驟為將測(cè)試樣板劃分為16個(gè)區(qū)域，16個(gè)區(qū)域編號(hào)為 11、12、13、14、21、22、23、24、31、32、33、34、41、42、43、44，在 16 個(gè)區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)金
絲壓焊，每個(gè)區(qū)域鍵合10根金絲，測(cè)量鍵合強(qiáng)度，觀察斷裂模式。測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。表1鍍金層鍵合強(qiáng)度
權(quán)利要求
1.用于電鍍金的無氰鍍金液及制備方法，其特征在于所述用于電鍍金的無氰鍍金液由下列物質(zhì)組成檸檬酸金鉀15 18g/L、開缸劑100L， 所述開缸劑為騰撲克斯9500;將100L開缸劑加熱至65°C，邊攪拌邊加入1500 ISOOg檸檬酸金鉀，攪拌至完全溶解得到鍍液；用燒杯取500ml鍍液并降溫至25°C，測(cè)定PH值，當(dāng)pH值大于5. 2時(shí)，加入酸性調(diào)整劑艾絲得9500調(diào)整，當(dāng)pH值小于4. 8時(shí)，加入氨水調(diào)整，調(diào)整pH值至4. 8 5. 2。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電鍍金的無氰鍍金液及制備方法。無氰鍍金液由下列物質(zhì)組成檸檬酸金鉀15～18g/L、騰撲克斯9500(Temperex9500)開缸劑100L。將開缸劑加熱至65℃，邊攪拌邊加入檸檬酸金鉀，攪拌至完全溶解得到鍍液；鍍液并降溫至25℃，測(cè)定pH值，pH值大于5.2時(shí)，加入酸性調(diào)整劑調(diào)整，pH值小于4.8時(shí)，加入氨水調(diào)整，調(diào)整pH值至4.8～5.2即得無氰鍍金液。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)無氰電鍍，工藝的可操作性及鍍層質(zhì)量達(dá)到有氰電鍍的水平，且有利于環(huán)境保護(hù)，減輕對(duì)操作人員的傷害。
文檔編號(hào)C25D3/48GK102162112SQ201110136660
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者盧海燕, 吳曉霞, 胡江華, 邱穎霞 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所