專(zhuān)利名稱(chēng)：一種埋嵌式電阻材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子材料與元器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種埋嵌式電阻材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線(xiàn)通信、汽車(chē)電子及各種消費(fèi)電子產(chǎn)品的高速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的便捷性、高性能、低功耗、高可靠性和多功能以及集成小型化提出了更高的要求。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，配合相關(guān)工藝，采用無(wú)源/有源器件集成相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng)的集成化。埋嵌電阻作為三大無(wú)源器件埋嵌技術(shù)中的重要部分，國(guó)內(nèi)外已展開(kāi)了大量的研究?，F(xiàn)在，埋嵌式電阻材料以Ni-P或Ni-Cr等合金為電阻層，主要研究生產(chǎn)的企業(yè)有OmegaPly，Gould Electronics等公司?，F(xiàn)有的埋嵌式電阻材料優(yōu)點(diǎn)是阻值穩(wěn)定、工藝簡(jiǎn)單，但是方塊電阻太小，Ιμπι厚方塊電阻不超過(guò)10歐姆。制備方法上，Omega ply公司是在銅箔上通過(guò)電鍍的方法在銅箔的一側(cè)沉積M-P電阻材料，然后使用層壓的方法將含有M-P層電阻材料的銅箔與半固化介質(zhì)基材層壓，獲得單面或雙面埋嵌式電阻材料。 Gould Electronics是通過(guò)濺射的方法在銅箔上沉積Ni-Cr電阻材料薄層，然后也通過(guò)層壓的方法將含有Ni-Cr層電阻材料的銅箔與半固化介質(zhì)基材相層壓，獲得單面或雙面埋嵌式電阻材料。(參考文獻(xiàn)[1]Richard Ulrich. Embedded Resistors and Capacitors for Organic-Based SOP[J]. IEEE Transaction on Advanced Packaging，2004，Vol. 27 (2) 326 331 ； [2]Jiangtao Wang,Sid Clouser. Thin Film Embedded Resistors[On line]. http://www. gould. com/)如今國(guó)內(nèi)外對(duì)于埋嵌式電阻材料的研究主要集中提高無(wú)機(jī)電阻材料的方塊電阻方面，解決埋嵌電阻材料已是迫在眉睫(詳見(jiàn)IEEE出版的《htegrated Passive Component Technology))書(shū)中 11 12,15 16 頁(yè))。通常化學(xué)鍍鎳磷要求合金光亮致密，以提高合金的抗腐蝕及摩擦性能，而對(duì)于印制電路埋嵌式電阻材料中電阻層材料阻值大、性能穩(wěn)定、工藝簡(jiǎn)單。(參考文獻(xiàn)[1]李衛(wèi)清，曹建樹(shù).高穩(wěn)定性化學(xué)鍍鎳磷合金工藝研究.新技術(shù)新工藝，2006，(2) :42 43;[2] 方君，閔潔.ABS基材化學(xué)鍍鎳磷工藝研究.涂裝與電鍍.2007，(6) 26 29.)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種埋嵌式電阻材料的制備方法，該方法所制備的埋嵌式電阻材料具有方阻大、性能穩(wěn)定、散熱性好的特點(diǎn)，且制作工藝簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有印制電路板制作工藝相兼容，容易被普通印制電路板制作企業(yè)掌握和實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種埋嵌式電阻材料的制備方法，包括以下步驟步驟1 介質(zhì)基板表面除油、粗化處理。步驟2 氯化亞錫敏化、水解。將介質(zhì)基板浸泡于氯化亞錫水溶液中進(jìn)行敏化，敏化后將介質(zhì)基板浸泡于去離子水中進(jìn)行水解，在介質(zhì)基板表面沉積一層微溶于水的亞錫鹽凝膠狀物Sn2(OH)3C1。步驟3:氯化鈀活化。將表面沉積了 Sn2(OH)3Cl的介質(zhì)基材浸泡于氯化鈀(PdCl2)水溶液中，使得 Sn2 (OH) 3C1將氯化鈀溶液中的Pd2+離子還原成Pd原子并沉積于介質(zhì)基材表面，從而形成化學(xué)鍍沉積物聚集中心。步驟4 化學(xué)鍍多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料。在經(jīng)步驟3氯化鈀活化處理后的介質(zhì)基材表面進(jìn)行化學(xué)鍍，得到多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料，其中化學(xué)鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiCl25 50克、NaHP025 50克、 PH值緩沖劑2 25克、碘化鉀穩(wěn)定劑1毫克、絡(luò)合劑5 50克和阻值調(diào)節(jié)劑1 80克； 鍍液配制完成時(shí)采用PH值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液使用過(guò)程中保持溫度在60 95°C之間。步驟5:熱調(diào)質(zhì)處理。在150 300°C溫度下，對(duì)步驟4所得多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料進(jìn)行熱處理30 分鐘以上，以使鎳磷合金沉積物更加均勻、減少應(yīng)力，得到性能穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層。步驟6:表面鍍銅。使用電鍍的方法在多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層表面沉積一層銅箔，形成最終的埋嵌式電阻材料。其中銅箔的厚度根據(jù)電鍍時(shí)間，電鍍液成分以及電流密度等參數(shù)控制。需要說(shuō)明的是1)由于錫元素具有多價(jià)陽(yáng)離子，所以配制SnCl2水溶液時(shí)，需要加入一定的濃鹽酸以防止SnClyK溶液中Sn2+氧化成Sn4+。2)由于PdCl2難溶于水，所以配制 PdCl2水溶液時(shí)，需要加入一定的濃鹽酸以增加PdCl2的溶解性。上述技術(shù)方案中所述PH值緩沖劑為乙酸鈉或乙酸鉀，所起的作用為恒定鍍液PH 值在設(shè)定的范圍；所述絡(luò)合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋(píng)果酸或乳酸中的一種或幾種， 所起的作用為以絡(luò)合附2+，在化學(xué)鍍過(guò)程中釋放固定量的M2+；所述阻值調(diào)節(jié)劑為硫酸錳、 氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種，所起的作用是使得化學(xué)鍍形成的Ni-P合金形成多孔型； 所述PH值調(diào)節(jié)劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種，調(diào)節(jié)PH值到所需要的酸度。鍍液中通過(guò)添加阻值調(diào)節(jié)劑使得鎳磷合金材料形成多孔結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，從而提高電阻層材料的電阻率；化學(xué)鍍過(guò)程中，鍍液中的M2+會(huì)在微粒上沉積從而降低鍍液的穩(wěn)定性，加入KI穩(wěn)定劑后，KI穩(wěn)定劑可與鍍液中的微粒結(jié)合，阻止Ni2+在微粒上沉積，從而提高鍍液的穩(wěn)定性；電阻層材料方塊電阻隨著鍍液配方中阻值調(diào)節(jié)劑的含量增加而增加。上述技術(shù)方案步驟1至步驟6即可是單面工藝，也可以是雙面工藝，所制備出的埋嵌式電阻材料可以是單面埋嵌式電阻材料(如圖如所示)，也可以是雙面埋嵌式電阻材料 (如圖4b所示)。本發(fā)明提供的另一種埋嵌式電阻材料的制備方法，包括以下步驟步驟1 :印制電路板用銅箔表面酸性除油、除銹。步驟2:氯化鈀活化。將經(jīng)步驟1處理后的銅箔浸泡于氯化鈀水溶液中，銅原子將氯化鈀溶液中的Pd2+ 離子還原成Pd原子并沉積于銅箔表面上，形成化學(xué)鍍沉積物聚集中心。
步驟3 化學(xué)鍍多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料。在經(jīng)步驟2處理后的銅箔一面進(jìn)行化學(xué)鍍，沉積多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料。其中化學(xué)鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiCl25 50克、NaHP025 50克、PH值緩沖劑 2 25克、碘化鉀穩(wěn)定劑1毫克、絡(luò)合劑5 50克和阻值調(diào)節(jié)劑1 80克；鍍液配制完成時(shí)采用PH值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液使用過(guò)程中保持溫度在60 95°C之間。步驟4:熱調(diào)質(zhì)處理。在150 300°C溫度下，對(duì)步驟4所得多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料進(jìn)行熱處理30 分鐘以上，以使鎳磷合金沉積物更加均勻、減少應(yīng)力，得到性能穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層。步驟5 將多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層與半固化介質(zhì)基材層壓在一起，得到最終的埋嵌式電阻材料。上述技術(shù)方案中所述PH值緩沖劑為乙酸鈉或乙酸鉀，所起的作用為恒定鍍液PH 值在設(shè)定的范圍；所述絡(luò)合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋(píng)果酸或乳酸中的一種或幾種， 所起的作用為以絡(luò)合附2+，在化學(xué)鍍過(guò)程中釋放固定量的M2+；所述阻值調(diào)節(jié)劑為硫酸錳、 氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種，所起的作用是使得化學(xué)鍍形成的Ni-P合金形成多孔型； 所述PH值調(diào)節(jié)劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種，調(diào)節(jié)PH值到所需要的酸度。鍍液中通過(guò)添加阻值調(diào)節(jié)劑使得鎳磷合金材料形成多孔結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，從而提高電阻層材料的電阻率；化學(xué)鍍過(guò)程中，鍍液中的M2+會(huì)在微粒上沉積從而降低鍍液的穩(wěn)定性，加入KI穩(wěn)定劑后，KI穩(wěn)定劑可與鍍液中的微粒結(jié)合，阻止Ni2+在微粒上沉積，從而提高鍍液的穩(wěn)定性；電阻層材料方塊電阻隨著鍍液配方中阻值調(diào)節(jié)劑的含量增加而增加。步驟5將多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層與半固化介質(zhì)基材層壓在一起時(shí)，若在半固化介質(zhì)基材層兩面分別層壓一層多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層，最終埋嵌式電阻材料為雙面埋嵌式電阻材料(如圖4b所示)；若只在半固化介質(zhì)基材層單面層壓一層多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層，最終埋嵌式電阻材料為單面埋嵌式電阻材料(如圖如所示)。本發(fā)明做制備的埋嵌式電阻材料中的鎳磷合金電阻層具有多孔結(jié)構(gòu)，含Ni80% 97%、含P3% 20%，具有方塊電阻大(Ιμπι厚方塊電阻可達(dá)100 Ω )、阻值穩(wěn)定和散熱性好(多孔結(jié)構(gòu)的電阻材料理論上比不具有多孔結(jié)構(gòu)的電阻材料的散熱性好)的特點(diǎn)，并且制作工藝簡(jiǎn)單，能與普通印制電路板制作工藝相兼容，易于在印制電路企業(yè)推廣。


圖1為本發(fā)明所制備的埋嵌式電阻材料中鎳磷合金電阻層的SEM圖。從圖1可明顯看出，本發(fā)明制備的埋嵌式電阻材料中電阻層為多孔結(jié)構(gòu)。圖2為本發(fā)明所制備的埋嵌式電阻材料中鎳磷合金電阻層的EDS圖。橫坐標(biāo)為能量，單位為keV ；縱坐標(biāo)為強(qiáng)度，單位為C/S ；圖中Ni、P為埋嵌式電阻材料主要成分，C、0、A1 等元素為介質(zhì)基材主要成分。圖3為本發(fā)明所制備的埋嵌式電阻材料中鎳磷合金電阻層在熱調(diào)質(zhì)處理前方塊電阻隨阻值調(diào)節(jié)劑硫酸錳的含量變化圖。橫坐標(biāo)為硫酸錳的含量，單位為g/L，縱坐標(biāo)為方塊電阻阻值，單位為Ω。圖4為本發(fā)明所制備的埋嵌式電阻材料的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖4(a)為單面埋嵌式電阻材料結(jié)構(gòu)；圖4(b)為雙面埋嵌式電阻材料結(jié)構(gòu)；1為介質(zhì)基板、2為鎳磷合金電阻層、3 為銅箔。圖5為本發(fā)明提供的埋嵌式電阻材料的流程示意圖之一。圖6為本發(fā)明提供的埋嵌式電阻材料的流程示意圖之二。
具體實(shí)施例方式對(duì)比實(shí)施方案——采用現(xiàn)有工藝制備的埋嵌式電阻材料。使用生益公司生產(chǎn)的0. 2mm厚的單面覆銅板中環(huán)氧玻璃布基材作為化學(xué)鍍介質(zhì)基板進(jìn)行多孔電阻材料沉積。具體過(guò)程如下(1)基板堿性除油第一步將配好的化學(xué)除油溶液，置于恒溫水浴鍋中，調(diào)節(jié)水浴鍋預(yù)置溫度為 50-60 0C ；第二步待溫度上升到預(yù)設(shè)溫度后，將施鍍樣品放入除油溶液中，并將盛放除油溶液的燒杯轉(zhuǎn)移到超聲波清洗機(jī)里，超聲清洗IOmin ；第三步除油完畢后，取出鍍件用去離子水將施鍍樣品沖洗兩次后，放入有少量去離子水的燒杯中，再次超聲清洗2min，進(jìn)行下一步操作。其除油液配方為氫氧化鈉25g/L，碳酸鈉30g/L，磷酸三鈉50g/L，添加劑少許。(2)氯化亞錫敏化、水解將堿性除油后的印制電路基板浸泡于氯化亞錫水溶液中敏化，敏化工藝條件為表1基板敏化液
權(quán)利要求
1.一種埋嵌式電阻材料的制備方法，包括以下步驟步驟1 介質(zhì)基板表面除油、粗化處理；步驟2 氯化亞錫敏化、水解；將介質(zhì)基板浸泡于氯化亞錫水溶液中進(jìn)行敏化，敏化后將介質(zhì)基板浸泡于去離子水中進(jìn)行水解，在介質(zhì)基板表面沉積一層微溶于水的亞錫鹽凝膠狀物Sn2(OH)3Cl ；步驟3 氯化鈀活化；將表面沉積了 Sn2(OH)3Cl的介質(zhì)基材浸泡于氯化鈀(PdCl2)水溶液中，使得Sn2 (OH) 3C1 將氯化鈀溶液中的Pd2+離子還原成Pd原子并沉積于介質(zhì)基材表面，從而形成化學(xué)鍍沉積物聚集中心；步驟4 化學(xué)鍍多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料；在經(jīng)步驟3氯化鈀活化處理后的介質(zhì)基材表面進(jìn)行化學(xué)鍍，得到多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料，其中化學(xué)鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiCl25 50克、NaHP025 50克、PH 值緩沖劑2 25克、碘化鉀穩(wěn)定劑1毫克、絡(luò)合劑5 50克和阻值調(diào)節(jié)劑1 80克；鍍液配制完成時(shí)采用PH值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液使用過(guò)程中保持溫度在 60 95°C之間；步驟5 熱調(diào)質(zhì)處理；在150 300°C溫度下，對(duì)步驟4所得多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料進(jìn)行熱處理30分鐘以上，以使鎳磷合金沉積物更加均勻、減少應(yīng)力，得到性能穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層。步驟6 表面鍍銅；使用電鍍的方法在多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層表面沉積一層銅箔，形成最終的埋嵌式電阻材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述絡(luò)合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋(píng)果酸或乳酸中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述阻值調(diào)節(jié)劑為硫酸錳、氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述PH 值調(diào)節(jié)劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述PH 值緩沖劑為乙酸鈉或乙酸鉀。
6.一種埋嵌式電阻材料的制備方法，包括以下步驟步驟1 印制電路板用銅箔表面酸性除油、除銹；步驟2 氯化鈀活化；將經(jīng)步驟1處理后的銅箔浸泡于氯化鈀水溶液中，銅原子將氯化鈀溶液中的Pd2+離子還原成Pd原子并沉積于銅箔表面上，形成化學(xué)鍍沉積物聚集中心；步驟3 化學(xué)鍍多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料；在經(jīng)步驟2處理后的銅箔一面進(jìn)行化學(xué)鍍，沉積多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料。其中化學(xué)鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiCl25 50克、NaHP&5 50克、PH值緩沖劑2 25 克、碘化鉀穩(wěn)定劑1毫克、絡(luò)合劑5 50克和阻值調(diào)節(jié)劑1 80克；鍍液配制完成時(shí)采用PH值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液使用過(guò)程中保持溫度在60 95°C之間；步驟4 熱調(diào)質(zhì)處理；在150 300°C溫度下，對(duì)步驟4所得多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金層材料進(jìn)行熱處理30分鐘以上，以使鎳磷合金沉積物更加均勻、減少應(yīng)力，得到性能穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層；步驟5:將多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層與半固化介質(zhì)基材層壓在一起，得到最終的埋嵌式電阻材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述絡(luò)合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋(píng)果酸或乳酸中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述阻值調(diào)節(jié)劑為硫酸錳、氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述PH 值調(diào)節(jié)劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述PH 值緩沖劑為乙酸鈉或乙酸鉀。
全文摘要
一種埋嵌式電阻材料的制備方法，屬于電子材料與元器件技術(shù)領(lǐng)域。埋嵌式電阻材料的制備可通過(guò)在介質(zhì)基板上化學(xué)沉積多孔結(jié)構(gòu)的鎳磷合金電阻層，然后在鎳磷合金電阻層表面電鍍銅獲得；或在銅箔上化學(xué)鍍鎳磷合金電阻層，然后與半固化介質(zhì)基板相層壓而獲得。本發(fā)明在制備埋嵌式電阻材料的鎳磷合金電阻層時(shí)，在化學(xué)鍍液中加入了阻值調(diào)節(jié)劑，使得所獲得的鎳磷合金電阻層具有多孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)熱調(diào)質(zhì)處理之后具有方阻大、性能穩(wěn)定、散熱性好的特點(diǎn)，且制作工藝簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有印制電路板制作工藝相兼容，容易被普通印制電路板制作企業(yè)掌握和實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01C17/14GK102324294SQ20111023336
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者何為, 周?chē)?guó)云, 張懷武, 楊小健, 王守緒 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)