耐高温的银涂层基体制造技术

本发明专利技术涉及耐高温的银涂层基体。将锡薄膜直接镀于具有镍涂层的金属基体上，然后直接在锡薄膜上镀银。所述银即使在高温下也与基体具有良好的附着性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐高温的银涂层含铜基体。更确切地，本专利技术涉及一种耐高温的银涂层含铜基体，且改善了该银涂层对于含铜基体的附着性。
技术介绍
电镀和化学镀银已被广泛应用，例如制造电接插件、印刷电路板、发光二极管，以及利用银出色的沉积性能在塑料或装饰性制件上镀银。当把银镀在铜或铜合金的基体上时，通常会在镀银之前先将一个镍底层镀于铜或铜合金上。镍在此的作用是作为屏障阻止铜扩散到银中，同时也可以提供更好的表面形态。为了在镍层上附着银层，一个薄的银冲击镀层通常会先于最终的较厚的银层施加在镍层上。如果正确进行镀膜工艺，镀膜后或使用期间的短时间内，镍和银之间不会出现附着失败。目前不同企业都持续关注银涂层的高温应用，通常高于150°C。在这样高的温度下，由于铜的快速扩散，镍阻挡层是必须的。而且在如此高的温度条件下，在银下层的镍会发生快速氧化而导致镍和银之间的附着失败。这种高温下银下层的镍加速氧化的现象至今尚未被完全了解。一般来说，用于增强银与镍附着性的常规方法，如银冲击镀层和镍表面催化并不能克服在高温应用时的氧化和附着问题。三菱材料集团(MitsubishiMaterials Corp.)的日本专利申请 JP2003-293170,披露了一种高温电导体，例如一种燃料电池的电流提取终端，可以在高温环境下使用。所述导体的基底可以为铁、镍或钴合金。在导体基底上镀一个镍层，然后再在镍上镀银。该专利申请披露了该导体在500-960°C的高温环境下并不会氧化，同时还可保持电的连续性。虽然有制件其为铁、镍或钴合金基底具有银和镍层的，镍在高温环境下不会氧化，但是仍然需要能够承受高温具有铜或铜合金基底上的制件，基底具有其上有银层的镍层。
技术实现思路
一种制件包括含有铜或铜合金的基体，一相邻附于基体的铜或铜合金的含镍层，一相邻于含镍层上的含锡层，以及一相邻于含锡层的银层，所述银层具有至少两倍于所述含锡层的厚度。一种方法包括提供一种含有铜或铜合金的基体；在相邻于含有铜或铜合金的基体处沉积镍层；在相邻于所述含镍层处沉积含锡层；和在相邻于所述含锡层处沉积银层，所述银层具有至少两倍于所述含锡层的厚度。在沉积银之前施加相邻于镍或镍合金的锡或锡合金薄膜抑制了含镍层的氧化，因此抑制了银和含铜或铜合金基体之间在高温应用中的附着失败。相应的，所述制件可以用于高温环境，且对银层附着失败的忧虑最少。附图说明图1为在铜基体上叠镍阻挡层、再叠锡预镀层(tin strike layer)、再叠银层的制件的横截面示意图。图2为在200°C下存储1000小时后，显示在银和镍的界面处的间隙的镍上叠银层10000倍SEM剖面照片。图3为温度200°C下存储1000小时后，在镍和银层之间具有金冲击镀层，在金冲击镀层和镍界面间出现裂隙的10000倍SEM横截面照片。图4为温度200°C下存储1000小时后，在镍与沉积其上的银层之间具有钯/镍合金冲击镀层的，在钯/镍合金冲击镀层和镍层的界面间出现裂隙的10000倍SEM剖面照片。图5为温度200°C下存储1000小时后，在镍与沉积其上的银层之间具有Sn/Ag和Sn/Ni金属间化合物的，在各层界面间未观察到任何裂隙的10000倍SEM剖面照片。具体实施例方式在本说明书中，术语“沉积”和“镀膜”可互换使用。术语“组成物”和“镀液”可互换使用。术语“附着”的意思是相邻或紧靠同时结合。不明确的词语“一”或“一个”可表示单数或复数。以下 缩写具有以下含义，除非本文明确指出其它含义°0=摄氏度#=克；ml =毫升；L =升；ASD = A/dm2 =安培/平方分米；PVD =物理气相沉积；CVD =化学气相沉积；PCB =印刷电路板或印刷线路板；SEM =扫描电子显微镜；EDX = EDS =能谱仪；cm =厘米；μ m =微米；nm =纳米。所有百分比和比率都表示质量百分比除非特别指出。所有范围都包括所有，同时可以任何顺序进行组合除非经逻辑推理得出这些数字的范围相加高于100%。图1示出的制件为含铜的基体1，具有与铜基基体相邻的含镍的阻挡层2。一含锡冲击镀层3与含镍阻挡层相邻，以及一具有至少两倍于含锡预镀层厚度的银层4与含锡预镀层相邻。任选的，表层的银层可以具有一防锈层(未示出)。本制件可作为元件广泛用于电子设备，如可能会暴露于150°C以及更高温度如200°C至600°C的温度下的设备，其在金属层间可以保持良好的附着性。将一层或多层镍或镍合金沉积到含铜的基体上。镍的功能是作为阻止铜向银表层扩散的阻挡层。所述基体基本上可以为所有的铜或包括一种或多种铜合金，例如但不局限于锡/铜、银/同、金/铜、铜/铋、铜/锌、铜/镍、锡/银/铜和锡/铜/铋合金。所述基体可以为具有铜或铜合金层的PCB或介电材料，例如塑料或树脂材料。沉积所述镍或镍层使其与基体的铜或铜合金层的表面相接并与基体表面的铜或铜层形成界面。一般，所述镍或镍合金层至少为O. 5 μ m厚。优选地,所述镍或镍合金层为O. 5 μ m至10 μ m厚,更优地，I μ m至5 μ m厚。可以用现有技术中的常规方法沉积所述一层或多层镍或镍合金层，从而将镍或镍合金沉积到基体上。这些方法包括但不局限于PVD、CVD、电解镀和化学镀。这些方法在现有技术和文献中是已知的。优选地，使用电解镀将镍或镍合金沉积到含铜的基体上。一般而言，镍或镍合金的电镀要在至少O. OlASD的电流密度下才能进行。常规的电流密度为从O.1ASD到5ASD，更常规的是从O. 5ASD到2ASD。有少数实验曾对特定基体所需电流密度进行过测试。本文所述电镀过程为常规过程。使用适当的溶液可溶性镍化合物、通常是水溶性镍盐提供镀膜组合物中的镍离子。所述镍化合物包括但不局限于，硫酸镍、氯化镍、氨基磺酸镍和磷酸镍。可将镍化合物的混合物用于镀膜组合物。所述混合物可以为具有相同金属离子但不同化合物组成的金属化合物，例如硫酸镍和氯化镍的混合物。所述镍的化合物加入镀膜组合物中的量为使提供的镍离子在镀膜组合物中的浓度达到0. lg/L至150g/L，优选为0. 5g/L至100g/L，更优选为 lg/L 至 70g/L。包括酸和碱的大量不同种类的电解质可以用于镀镍组合物。所述电解质包括但不局限于烷基磺酸如甲磺酸、乙磺酸和丙磺酸；脂肪醇磺酸；芳基磺酸如甲苯磺酸、苯磺酸和酚磺酸；含氨基的磺酸如酰胺磺酸；氨基磺酸；无机酸；羧酸如蚁酸和齒代乙酸；氢卤酸；和焦磷酸。酸和碱的盐也可以用作电解质。更进一步，所述电解质可以包含酸的混合物、碱的混合物或者一种或多种酸或碱的混合物。所述电解质通常可以从多种渠道以商业形式得至1J，例如威斯康辛州密尔沃基的Aldrich化学公司。任选的，多种表面活性剂可以用于所述镀镍组合物。任何的阴离子、阳离子、两性和非离子表面活性剂在不影响镀镍效能的情况下均可使用。所述表面活性剂可根据常规用量使用，这在现有技术中已有公开。任选的，所述镀镍组合物可以包括一种或多种添加剂成分。所述添加剂包括但不局限于光亮剂、晶粒细化剂和延性增强剂。所述添加剂在现有技术中已公知，用量也是常规用量。所述镀镍组合物还任选的包括缓冲剂。典型的缓冲剂包括但不局限于硼酸盐缓冲剂(如硼砂)、磷酸盐缓冲剂、柠檬酸盐缓冲剂、碳酸盐缓冲剂和氢氧化物缓冲剂。所述缓冲剂的使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制件包括含有铜或铜合金的基体，一相邻于所述基体的铜或铜合金的镍层，一相邻于所述镍层的锡层和一相邻于所述锡层的银层，所述银层具有至少两倍于所述锡层的厚度。

【技术特征摘要】
2011.07.26 US 61/511,8711.一种制件包括含有铜或铜合金的基体，一相邻于所述基体的铜或铜合金的镍层，一相邻于所述镍层的锡层和一相邻于所述锡层的银层，所述银层具有至少两倍于所述锡层的厚度。2.根据权利要求1所述的制件，其中所述锡层具有至少O.Ol μ m的厚度。3.根据权利要求1所述的制件，其中所述银层具有至少O.02 μ m的厚度。4.根据权利要求1所述的制件，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·张伯格林格，M·克劳斯，M·P·托本，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：