CN102797000B - 基于氯化胆碱的化学镀银溶液及其使用方法 - Google Patents
基于氯化胆碱的化学镀银溶液及其使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及基于氯化胆碱的化学镀银溶液及其使用方法，属于镀银技术领域。化学镀银溶液的构成为氯化胆碱、银盐和水。氯化胆碱与水的构成比例为：氯化胆碱∶水（摩尔比）=1∶2-1︰10，银盐的浓度范围为0.001-0.1mol/L。本发明的氯化胆碱水溶液成分简单、配制方便、工艺简单可控。由于氯化胆碱水溶液与银离子可以形成非常稳定的络合物，所以本发明的化学镀银溶液无需添加氰化物等络合剂而且非常的稳定。因此，该化学镀银溶液对环境非常友好，同时也消除了现场生产所带来的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于氯化胆碱的化学镀银溶液及其使用方法，属于镀银技术领域。
背景技术
由于银具有良好的可焊、耐候和导电等优点，所以采用化学镀银来对铜基材的保护法已被印制电路板行业广泛使用。目前，常用的铜基化学镀银有两种方法：第一种是自催化化学镀银法。此法由于需要使用还原剂而使得化学镀银溶液液处于亚稳状态、极不稳定，并且要求金属化基底表面有金属敏化层（常用的是Pd/Sn敏化层），使得生产成本大大提高，进而阻碍其在工业生产上的广泛应用。同时，为了增加镀银液的稳定性，有些化学镀银溶液中添加***作为络合剂，众所周知，***为剧毒物质，无论是在使用上还是在环境保护上都存在很多问题。第二种方法是置换化学镀银法，此法利用铜与银的金属活泼性不同，直接以铜作为还原剂，通过铜与银离子的置换反应，实现铜表面镀银的目的。对于置换法镀银，常常使用硝酸银作为银源，硝酸银的水溶液镀液极不稳定，往往需要现配现用。同时，铜基置换法的镀银溶液通常需要使用浓度较高的硝酸，在进行镀银的同时也会腐蚀铜基底，对后期焊接产生不利影响，这对于集成度越来越高、尺寸越来越小的电子器件行业来说是不可接受的。
为了改善上述不足，谷长栋等人发明了以氯化胆碱基离子液体作为溶剂在铜基材表面镀多孔纳米银的镀液（申请号201010231683.3），但是，该镀液的溶剂是氯化胆碱的与乙二醇形成的深共熔溶剂型离子液体，对工艺要求无水，所以在这样无水的镀液环境下，与化学镀银的工艺匹配略显不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种与现行化学镀银工艺相匹配、低成本、绿色化的铜、镍或镍-磷合金等基材表面的化学镀银液的配方，施镀后的基材具有较高的耐腐蚀性和可焊性，足以满足印制电路板和接插件表面处理的要求。
实现上述目的的技术方案是：
基于氯化胆碱的化学镀银溶液由氯化胆碱、银盐和水构成；
其中氯化胆碱与水的构成比例为：氯化胆碱离子液体︰水（摩尔比）= 1︰2-1︰10，银盐的浓度范围为0.001-0.1mol/L。
其中所述的化学镀银溶液中的氯化胆碱的结构式如下：
本发明的化学镀银溶液中氯化胆碱水溶液的最佳摩尔比为1︰2-1︰8。
本发明中化学镀银溶液中的银盐可选取氯化银、硫酸银、硝酸银和乙酸银中的一种或两种的混合物；银盐的最佳浓度范围是0.01-0.05mol/L。
基于氯化胆碱的化学镀银溶液的使用方法，按照下述步骤进行：以铜、镍或镍-磷合金为基体，将基体置于50-70℃的脱脂溶液中，5-10min后水洗；再置于室温下的微蚀溶液中，1-3min后水洗，以去除基体表面的氧化膜；脱脂溶液组成如下：NaOH 10g/L、Na2CO3 20g/L、Na3PO4 12H2O 5g/L、OP-10乳化剂1g/L；微蚀溶液由50g (NH3)2S2O8和90ml浓H2SO4加水至1L配制而成；
最后，将经过前处理的基体浸置于上述的氯化胆碱的化学镀银溶液中，于20-60℃下沉积1-10min，在基体表面获得银镀层，用水清洗，吹干。
本发明的有益效果是：本发明的化学镀银溶液可与现行化学镀银工艺相匹配、低成本、绿色化，施镀后的基材具有较高的耐腐蚀性和可焊性，足以满足印制电路板和接插件表面处理的要求。由于氯化胆碱水溶液与银离子可以形成非常稳定的络合物，所以本发明的化学镀银溶液无需添加氰化物且非常的稳定，故此，该化学镀银溶液对环境非常友好，同时也消除了现场生产所带来的安全隐患。
具体实施例
实施例1 1L化学镀银液的配制
取氯化胆碱与去离子水按照摩尔比1︰2室温下混合，磁力搅拌升温到75℃，得到氯化胆碱水溶液作为镀银液溶剂备用。取配好的溶剂1L，加入氯化银，使氯化银的浓度为0.1mol/L。使用本发明的化学镀银溶液的化学镀银工艺是：首先将覆铜板置于60℃的脱脂溶液（NaOH 10g/L、Na2CO3 20g/L、Na3PO4 12H2O 5g/L、OP-10乳化剂1g/L）中，5min后水洗；再置于室温下的微蚀溶液中（(NH3)2S2O8 50g/L、H2SO4 100ml/L）中，1min后水洗，以去除铜箔表面的氧化膜；将经过前处理的覆铜板置于50℃的本发明的化学镀银溶液中2min后水洗，并立即去除表面水迹，用热风吹干。镀层厚度和可焊性的结果列于表1。
实施例2 1L化学镀银液的配制
取氯化胆碱与去离子水按照摩尔比1︰2室温下混合，磁力搅拌升温到75℃，得到氯化胆碱水溶液作为溶剂，加入氯化银，使氯化银的浓度为0.05mol/L。化学镀银的操作工艺参见实施例1，镀层厚度和可焊性的结果列于表1。在该例中使用覆镍板作为基材。
实施例3 1 L化学镀银液的配制
取氯化胆碱与去离子水按照摩尔比1︰8室温下混合，磁力搅拌升温到75℃，得到氯化胆碱水溶液作为溶剂，加入氯化银，使氯化银的浓度为0.01mol/L。化学镀银的操作工艺参见实施例1，镀层厚度和可焊性的结果列于表1。
实施例4 1 L化学镀银液的配制
取氯化胆碱与去离子水按照摩尔比1︰10室温下混合，磁力搅拌升温到75℃，得到氯化胆碱水溶液作为溶剂，加入氯化银，使氯化银的浓度为0.001mol/L。化学镀银的操作工艺参见实施例1，镀层厚度和可焊性的结果列于表1。
比较例1 1L化学镀银液的配制
将20g硝酸银溶解于500ml的去离子水中，缓慢加入氨水，生成沉淀，继续加入氨水直至沉淀溶解；另将100g酒石酸钾钠溶于500mL的去离子水中；在室温下，将配置好的银氨溶液缓慢加入酒石酸钾钠溶液中，得到化学镀银溶液的总体积为1L。化学镀银的操作工艺参见实施例1，镀层厚度和可焊性的结果列于表1。
实施例5 实施例1-4、比较例1的可焊性及镀层厚度
待镀银板表面镀银后的可焊性测试方法按照GB／T 2423可焊性标准进行测试。使用的仪器为上海润普检测设备有限公司生产的SKC-8H可焊性测试仪。 具体测试方法如下：将试样在浸焊剂（体积分数为75%氢化松香+25%无水乙醇）中浸置30s，取出干燥10s后将试样悬挂于设备上，预热30s，刮去焊料表面的氧化物，在235±2℃下开始可焊性测试。
将基体镀银后，银层厚度的测定方法为：首先用王水将银层溶解，接着用原子吸收光谱法测定溶液中的银离子浓度，最后由银离子浓度计算出镀层厚度。镀层越厚则可焊性越强。
表1银镀层的性能
| 浸润时间tb | 镀层厚度 | |
| 实施例1 | 1.46s | 0.34μm |
| 实施例2 | 1.43s | 0.36μm |
| 实施例3 | 1.53s | 0.13μm |
| 实施例4 | 1.61s | 0.08μm |
| 比较例1 | 1.54s | 0.14μm* |
（*：施镀时间为5min）
通过实施例1-4和比较例1可以看出，使用本发明的化学镀银溶液可以在较短时间内达到化学镀银的目的，并且具有很好的可焊性。
由于氯化胆碱水溶液与银离子可形成非常稳定的络合物，所以本发明的化学镀银溶液无需添加氰化物且非常的稳定。
本发明的化学镀银溶液中氯化胆碱与水的构成比例为：氯化胆碱︰水（摩尔比）= 1︰2 - 1︰10，当氯化胆碱与水的比例低于1︰2时，氯化胆碱不能完全溶解，并且由于氯化胆碱与银的络合作用会导致起镀时间变长，镀速降低；反之，当氯化胆碱与水的比例高于1︰8时，会导致银盐在该混合溶液中的溶解度降低，从而导致镀液不稳定。本发明的化学镀银溶液中氯化胆碱水溶液的最佳摩尔比为1︰2-1︰8。
本发明中化学镀银溶液中的银盐可选取氯化银、硫酸银、硝酸银和乙酸银中的一种或两种的混合物。银盐的加入量为0.001-0.1mol/L。当银盐的浓度低于0.001mol/L时，由于银盐浓度过低，会导致镀速降低，反之当银盐的加入量大于0.1mol/L时，镀液的稳定性将变差，银盐的最佳浓度范围是0.01-0.05mol/L。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (2)
1.基于氯化胆碱的化学镀银溶液，其特征在于由氯化胆碱、银盐和水构成；
其中氯化胆碱与水的构成比例为：氯化胆碱︰水摩尔比为 1︰2-1︰8；
其中所述的氯化胆碱的结构式如下：
；
其中的银盐为氯化银、硫酸银、硝酸银或乙酸银中的一种或两种的混合物；银盐的浓度范围为0.01-0.05mol/L。
2.基于权利要求1所述的氯化胆碱的化学镀银溶液的使用方法，按照下述步骤进行：基于氯化胆碱的化学镀银溶液的使用方法，按照下述步骤进行：以铜、镍或镍-磷合金为基体，将基体置于50-70℃的脱脂溶液中，5-10min后水洗；再置于室温下的微蚀溶液中，1-3min后水洗，以去除基体表面的氧化膜；脱脂溶液组成如下：NaOH 10g/L、Na2CO3 20g/L、Na3PO4 12H2O 5g/L、OP-10乳化剂1g/L；微蚀溶液由50g (NH3)2S2O8和90ml浓H2SO4加水至1L配制而成；最后，将经过前处理的基体浸置于上述的氯化胆碱的化学镀银溶液中，于20-60℃下沉积1-10min，在基体表面获得银镀层，用水清洗，吹干。
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| Zn2+作为化学镀镍溶液稳定剂的研究;陈智栋等;《材料保护》;20080430;第41卷(第4期);33-36 * |
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