本发明专利技术已发现一种包含钯化合物和聚氨基羧酸化合物的溶液适用作在铜上无电镀钯的槽液。这种溶液的使用产生包含铜表面和厚度在0.01微米(μm)和5μm之间的钯镀层的镀覆组件。在组件的铜表面上无电镀钯的方法包括制备具有钯化合物和聚氨基羧酸化合物的槽液。将铜组件浸渍在所述槽液中以在组件的铜表面上镀钯层。从所述镀覆方法产生的组件具有镀在铜表面上的钯层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在铜上无电镀钯磷的组合物和方法及由其获得的覆层组件
本专利技术涉及在铜上镀钯，更具体地涉及化学组合物、使用所述化学组合物用于直接在铜表面上无电镀钯磷合金的方法，以及由该镀层方法获得的产品。
技术介绍
出于各种原因，许多行业使用金属镀层。例如，在电子工业中使用金属镀层以增加焊接到基体金属的能力、增加抗腐蚀性、改变导电性和用于辐射屏蔽等等。各种金属被用于镀层，并且每种金属都有其自己的属性。例如，镍比较容易镀到基体金属上，而且相对便宜；然而，它具有相对低的抗氧化性和延展性(意味着它可能具有在应力下开裂的倾向)。另一方面，金相对抗氧化，但是相对昂贵，并且当直接镀到铜上时，具有由于铜扩散进入金中形成氧化层而导致的变色倾向。钯具有很高的耐腐蚀性，相对容易焊接，并且与金结合使用时能够实现金线接合；然而，将磷合金直接镀到铜表面上是困难的。在一些情况下，在基底上镀多种材料以实现理想的一组品质。例如，铜表面可以接受镀镍层上有金镀层的镀镍层。这种组合使得最终的涂层具有所需的金性能，并且镍镀层阻止了铜扩散和由此产生的金的变色。然而，金镀层和镍镀层的组合通常不适用于金线接合，除非金厚度大大高于0.1μm，这能够不理想地增加镀层成本。钯可以镀在镍层和金层之间，从而增加了电镀对于线接合的适用性。由于采用三种不同的材料和镀层工艺，该过程相对昂贵和耗时。还有其他的缺点。例如，镍镀层传统上既厚又硬，使其不适用于柔性印刷电路板(PCB)以及当待镀组件之间的距离相对较小的时候。通过消除镍镀层并将钯磷直接镀到铜上可以减少金钱、时间和不动产成本并且提高可用性。然而，将钯磷直接镀到铜上的合适方法在本领域中是未知的。电解镀是一种可用的镀覆方法，但是它通常不适用于电子组件。通过电解工艺进行镀覆需要基体金属(即铜和第二金属件)各自浸渍在水溶性金属盐的溶液中。向所述基体金属和第二金属件施加电流，使所述基体金属为阴极和所述第二金属件为阳极。电流将溶液中的离子化金属还原，在阴极(所述基体金属)上形成固体金属涂层。然而，电解镀具有显著的缺点——任何被涂覆的表面必须成阴极。因此，电解镀不适合对具有多个待镀的绝缘表面的任何组件进行镀覆。浸渍镀是本领域中使用的另一种镀覆方法，然而通常不适合于直接在铜上镀钯。浸渍镀包括将基体金属浸渍于具有电解质和金属盐的溶液中。当所述基体金属被浸渍时，所述电解质腐蚀基体金属的表面，使所述表面相对于溶解的金属呈电阴极性。然后溶液中的金属盐被还原，在所述基体金属上形成金属镀层。浸渍镀的第一个限制是镀层限于相对薄的层因为一旦基体金属的表面被涂覆，反应就不能再进行。浸渍镀的另一个限制，特别是对于在铜上镀钯而言，是所产生的钯涂层是粒状和多孔的，使其不适合于焊接和线接合。为了在铜上进行无电镀(自动催化镀)钯磷，已经做了一些尝试；然而，还没有获得一致的或适合商用的结果。通过制造包含金属盐和还原剂的槽液来进行无电镀。当所述还原剂暴露于催化剂(通常是待镀的基底的表面或其上的薄膜)时，所述还原剂供给电子，导致所述金属盐沉淀到所述基底的表面上。因此，无电镀工作时，所述基底的表面必须是催化性的。镍、钯和钴是用于无电镀铂磷的已知催化剂。然而，铜不是用于镀钯的催化剂，而且事实上是催化毒物，意味着它有效阻止无电镀反应。对在铜表面上直接镀有钯磷的组件、用于直接在铜上适当地镀钯的方法、以及用于进行所述镀覆的槽液组合物，尚未满足需求。专利技术人已经找到为解决这一未满足需求的方案。
技术实现思路
已发现，包含钯化合物、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种)的溶液适合作为槽液，用于在金属表面上无电镀钯磷合金，尤其用于在铜表面上无电镀钯磷合金。使用这种溶液产生包含铜表面和具有厚度为0.01微米(μm)和5μm之间的钯磷镀层的镀覆组件。用于在组件的铜表面上无电镀钯磷的方法包括制备具有钯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种)的槽液。将所述组件的金属表面浸渍在所述槽液中以在所述组件的金属表面上镀钯磷层。从所述镀覆方法产生的组件具有镀于铜表面上的钯磷。附图说明考虑到结合附图的以下说明，本专利技术的确切性质以及其目标有优势将变得显而易见，在所述附图中的所有图形中相同的参考数字表示相同的部分，并且其中：图1是用于在铜上镀钯的系统的步骤图，包括合适的槽液和具有铜组件的印刷电路板；图2是形成在图1的系统使用的槽液的图表化说明；图3是根据本专利技术，在铜上直接镀钯的方法的图表化说明；以及图4示出具有在铜上直接镀钯以及在钯层上直接镀金的铜组件。具体实施方式无电镀钯磷包括将钯盐和次磷酸盐(PO23-)溶解于水或其他液体中，然后插入待涂覆的基体金属。所述次磷酸盐在混合物中作为还原剂。当所述次磷酸盐暴露于催化剂(通常为基体金属或其上的膜)下时，在所述催化剂和所述次磷酸盐之间开始反应，从而该次磷酸盐供给电子，导致溶解的钯沉淀到或镀到所述基体金属上。用于次磷酸化物的适合的催化剂包括镍、钯和钴。然而，铜是催化毒物，阻止反应(因此阻止镀覆)发生。出于此原因，人们相信无电镀对于在铜上镀钯磷是不合适的方法。然而，在不断地努力后，已经发现，当槽液包含与钯和次磷酸化物混合的乙二胺四乙酸(EDTA)时，次磷酸化物将与钯反应。在钯和次磷酸化物的无电镀液中使用EDTA允许在铜上直接镀钯。图1示出了用于在铜上直接无电镀钯的系统100。所述系统包括具有基底103和铜组件104的印刷电路板(PCB)101，以及PCB101和铜组件104被浸入其中的槽液102。尽管本文的讨论涉及在电路板上组件的镀覆，但本领域技术人员将会认识到，可以使用槽液102在具有一个或多个铜表面的任何物体如整合电路、开关、电触头、电组件(如电阻器、电容器等)的导线等上无电镀钯。在各种实施方式中，也可以使用与槽液102相似的槽液在铜合金、镍和/或其他金属上无电镀钯磷。所述PCB101包括接合于基底103的铜组件104，所述基底103隔离了铜组件104。所述铜组件可以包括平板106、电接头108、穿孔110或包含铜的任何其他电组件。铜组件104各自具有沉积钯的暴露的铜表面。一些铜组件104可以电连接在一起，如平板106和电接头108，并且其他可以相互隔离，例如平板106和穿孔110。槽液102优选包括钯112、EDTA114、次磷酸化物116、pH调节剂118、复合剂120、反应稳定剂122和水124的混合物。钯112可以包括可溶性钯化合物，如钯盐或其衍生物。例如钯112可以包括硫酸钯、氯化钯、乙酸钯或四胺硫酸钯。四胺硫酸钯是优选的钯112。钯的合适浓度在0.2克/升(g/l)和2g/l之间，优选浓度为约1g/l。当在这种背景下使用时，“约”指参考值+/-参考值的百分之30(％)或+/-参考值的百分之40(％)。如果钯112的浓度高于2g/l，也将发生无电镀钯，但是，钯112是贵金属，所以费用随着钯112的浓度增加而增加。次磷酸化物116可以包括任何可溶性次磷酸化物或其衍生物，如次磷酸盐。例如，次磷酸化物116可以包括次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸铵、次磷酸锂、次磷酸镁、次磷酸钙、三元酸形式的次磷酸化物和/或上述物质的任何衍生物。优选次磷酸钠。次磷酸化物116的合适浓度在1g/l和10g/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用作在金属上无电镀钯磷的槽液的镀液，所述镀液包含：钯化合物；和至少一种聚氨基羧酸化合物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.05 US 14/819,1501.一种用作在金属上无电镀钯磷的槽液的镀液，所述镀液包含：钯化合物；和至少一种聚氨基羧酸化合物。2.权利要求1所述的镀液，其中所述聚氨基羧酸化合物包括浓度在1g/l和20g/l之间的乙二胺四乙酸(EDTA)或其衍生物，并且所述钯化合物以在0.2克/升(g/l)和10g/l之间的浓度存在。3.权利要求2所述的镀液，其还包含次磷酸化物或其衍生物、pH调节剂、复合剂和反应稳定剂。4.权利要求3所述的镀液，其中所述pH调节剂和所述复合剂是相同的并且包括乙二胺。5.权利要求3所述的镀液，其中所述反应稳定剂包括以下至少一种：铅、铊、锡、铟、铋、镉、硒、锑、砷、铜、镍、碲、亚磷酸盐、碘化物、碘酸盐、溴化物、溴酸盐、硝酸盐或亚硝酸盐。6.权利要求5所述的镀液，其中所述反应稳定剂包括浓度在0.1g/l和5g/l之间的亚磷酸盐、浓度在0.1g/l和5g/l之间的硝酸盐、浓度在0.1毫克/升(mg/l)和10mg/l之间的铜、浓度在0.1mg/l和10mg/l之间的铋和浓度在0.1mg/l和5mg/l之间的铅的混合物。7.权利要求3所述的镀液，其中EDTA或其衍生物中的至少一种以1g/l和20g/l之间的浓度存在，并且所述复合剂以1g/l和20g/l之间的浓度存在。8.权利要求1中的镀液，其中所述镀液具有在5和10之间的pH。9.权利要求1所述的镀液，其中所述铂化合物包括以下的至少一种：硫酸钯、硫酸钯的衍生物、氯化钯、氯化钯的衍生物、乙酸钯、乙酸钯的衍生物、四胺硫酸钯或四胺硫酸钯的衍生物。10.权利要求1所述的镀液，其中所述金属是铜。11.用于在组件的金属表面上无电镀钯的方法，所述方法包含：制备具有钯化合物和聚氨基羧酸化合物的槽液；和将具有金属表面的组件浸渍在所述槽液中以在所述组件的金属表面上镀钯层。12.权利要求11所述的方法，其中所述钯化合物在所述槽液中以在0.2克/升(g/l)和10g/l之间的浓度存在，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：约恩·E·本斯顿，
申请(专利权)人：上村国际有限公司，上村工业株式会社，
类型：发明
国别省市：美国,US
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