一种化学镀镍液及其在化学镀镍中的应用和一种线路板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化学镀镍液以及该化学镀镍液在化学镀镍中的应用，本发明还涉 及一种线路板。
【背景技术】
[0002] 化学镀镍，又称为无电解镀镍或自催化镀镍，是通过溶液中适当的还原剂使镍离 子在金属表面靠自催化的还原作用而进行的镍沉积过程。在线路板中，通过在线路板的铜 线路层与金层之间形成镍层，可以避免铜金之间的相互扩散引起的线路板可焊性差和使用 寿命短的缺陷，同时，形成的镍层也提高了金属层的机械强度。
[0003] 纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特点， 在化学镀镍液中加入纳米粒子，已成为研究的热点。目前国内外对纳米复合化学镀镍工艺 的研究，主要是在Ni-P镀液中添加无机纳米粒子，如Si、Si0 2、SiC、Al2O3等，用来提高镀层 的耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性和电催化性等，但是，这些复合镀镍液形成的线路板应用 在大功率的LED板上时由于自身热导率低的原因无法承受高功率LED所散失出的热能，从 而导致LED板寿命较短。因此其制成的线路板应用仅局限于低功率和一般功率的LED，而不 具备向高功率LED延伸应用的可能。随着市场上越来越多的高功率LED应用出现，亟需开 发出一种新的散热能力高的线路板。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有的线路板散热性能不佳的技术问题。
[0005] 本发明的发明人在研究过程中意外发现：如果在化学镀镍液中添加氮化铝纳米粒 子，采用该化学镀镍液在陶瓷基板表面形成镍层，最终形成的线路板具有良好的散热性能。 在此基础上完成了本发明。
[0006] 根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种化学镀镍液，该化学镀镍液含有次 磷酸盐、镍盐、氮化铝纳米粒子、阴离子型表面活性剂、络合剂、缓冲剂和稳定剂，所述化学 镀镍液的PH值为4-5。
[0007] 根据本发明的第二个方面，本发明提供了上述化学镀镍液在化学镀镍中的应用。
[0008] 根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种线路板，该线路板包括基板、附着在 所述基板的至少一个表面上的铜线路层和附着在所述铜线路层上的镍层，其中，所述镍层 中分散有氮化铝纳米粒子。
[0009] 本发明提供的线路板的散热能力强，可以应用于高功率LED、汽车大灯及高功率组 件。同时，本发明提供的线路板也具有良好的耐磨性能。
[0010] 采用本发明提供的化学镀镍液进行化学镀，在同等条件下能够获得更高的镀覆速 度，并且形成的镀层对基板具有较高的附着力。
[0011] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0012] 根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种化学镀镍液，该化学镀镍液含有次 磷酸盐、镍盐、氮化铝纳米粒子、阴离子型表面活性剂、络合剂、缓冲剂和稳定剂，该化学镀 镍液的pH值为4-5。
[0013] 根据本发明，所述化学镀镍液中氮化铝纳米粒子的含量可以根据预期的镍层厚度 以及预期的散热性能进行选择。优选地，所述氮化铝纳米粒子的含量为0. 1-2. 5克/升。在 所述氮化铝纳米粒子的含量处于上述范围之内时，不仅能够使得形成的镍层具有较高的热 导率，从而使得最终形成的线路板具有较高的散热性能，而且形成的镍层还具有较高的耐 磨损性能。更优选地，所述氮化铝纳米粒子的含量为0. 5-2克/升。
[0014] 所述氮化铝纳米粒子颗粒大小以能够形成致密的镍层为准。优选地，所述氮化铝 纳米粒子的体积平均粒径D 5tl为30-100nm，这样能够形成致密的镍层。更优选地，所述氮化 铝纳米粒子的体积平均粒径D5tl为50-80nm。在所述氮化铝纳米粒子的体积平均粒径D 5tl为 50-80nm时，所述氮化铝纳米粒子具有较大的比表面积，一方面更容易分散在所述化学镀镍 液中，另一方面在使得所述化学镀镍液形成一定厚度的镍层时可以含有较高含量的氮化铝 纳米粒子，从而提高所述镍层的热导率。所述体积平均粒径D 5tl可以采用马尔文激光粒度分 析仪测定。
[0015] 所述氮化铝纳米粒子可以通过本领域常规的方法获得。例如，可以用铝粉直接 氮化法或氧化铝碳热还原法制得。所述氮化铝纳米粒子也可以商购得到，例如购自北京 德科岛金科技有限公司，型号为DK331的产品；购自上海水田材料科技有限公司，型号为 ST-N-001的产品；或购自南京埃普瑞纳米材料有限公司，型号为MH-ALN的产品。
[0016] 根据本发明，所述阴离子型表面活性剂能够促进化学镀镍液中气体的逸出，并降 低所述化学镀镍液形成的镀层的孔隙率。所述化学镀镍液中表面活性剂的用量以能够实现 上述功能为准。优选地，所述阴离子型表面活性剂的含量为15-70毫克/升，这样能够形成 更为致密的镍层。更优选地，所述阴离子型表面活性剂的含量为25-60毫克/升。
[0017] 本发明的发明人在研究过程中发现，该化学镀镍液中，当所述氮化铝纳米粒子的 含量为0. 5-2克/升，所述阴离子型表面活性剂的含量为25-60毫克/升时，形成的镍层中 氮化铝纳米粒子分散更为均匀，能够进一步避免由于热量集中在线路板中的部分位置而导 致线路板的局部破坏。
[0018] 所述阴离子型表面活性剂可以为常见的阴离子型表面活性剂。优选地，所述阴离 子型表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、磺基琥珀酸单酯二钠和脂肪酸甲酯 乙氧基化物磺酸盐（FMES)中的一种或两种以上。
[0019] 所述磺基琥珀酸单酯二钠的结构如式（1)所示：
[0020]
[0021] 其中，R可以为C12-C18的饱和或不饱和的烃基，所述烃基可以为直链或支链的烃 基；η可以为0-10中任意的整数。
[0022] 所述磺基琥珀酸单酯二钠可以通过商购获得，例如，购自上海金山经纬化工有限 公司的牌号为mes的产品。
[0023] 所述脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐可以通过商购获得，例如，购自喜赫石化。
[0024] 在本发明的一种优选实施方式中，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基磺酸钠和 十-烷基硫酸纳，且十-烷基横酸纳和十-烷基硫酸纳的质量比为1 :1_3,这样能够使得 最终形成的线路板具有更好的散热性能。
[0025] 根据本发明，在所述化学镀镍液中，所述次磷酸盐和所述镍盐的含量可以为本领 域的常规含量。例如，所述次磷酸盐的含量可以为15-50克/升，所述镍盐的含量可以为 12-45克/升。优选情况下，所述次磷酸盐的含量为20-45克/升，所述镍盐的含量为20-35 克/升，这样可以使所述化学镀镍液具有更高的稳定性，并使所述化学镀镍液在形成镍层 时能更多地俘获所述氮化铝纳米粒子。
[0026] 本发明对所述镍盐和次磷酸盐的种类没有特别的限制，可以为常规选择。
[0027] 具体地，所述镍盐可以为硫酸镍、氯化镍和醋酸镍中的一种或两种以上，优选为硫 酸镍。
[0028] 所述次磷酸盐可以为次磷酸钠和/或次磷酸钾。从降低所述化学镀镍液成本的角 度出发，所述次磷酸盐优选为次磷酸钠。
[0029] 根据本发明，所述化学镀镍液还含有稳定剂、缓冲剂和络合剂，以避免化学镀镍液 的分解和沉淀。本发明对所述稳定剂、缓冲剂和络合剂的种类及其含量没有特别地限制。
[0030] 所述稳定剂可以为硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、硫脲和黄原酸酯中的至少一种。优选 地，所述稳定剂为硫脲。所述稳定剂的含量可以为〇. 5-5毫克/升。
[0031 ] 所述缓冲剂可以为醋酸钠、丁二酸钠和柠檬酸氢钠中的至少一种。优选地，所述缓 冲剂为醋酸钠。所述缓冲剂的含量可以为5-20克/升。
[0032] 所述络合剂可以为丁二酸、丁二酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、乳酸、苹果酸和甘氨酸中 的至少一种，优选为柠檬酸钠。所述络合剂的含量可以为25-45克/升。
[0033] 根据本发明，为了满足化学镀工艺的要求，所述化学镀镍液的pH为4-5。
[0034] 根据本发明，所述化学镀镍液可以通过将含有所述氮化铝纳米粒子和所述阴离子 型表面活性剂的水溶液与含有镍盐、次磷酸盐、稳定剂、缓冲剂和络合剂的水溶液混合后， 从而制得化学镀镍液。以下实施例和对比例中，采用盐酸或碳酸钠调节所述化学镀镍液的 pH 为 4-5。
[0035] 含有氮化铝纳米粒子和阴离子型表面活性剂的水溶液可以通过在超声波振荡的 条件下，将氮化铝纳米粒子分散在溶解有阴离子型表面活性剂的水中而得到。
[0036] 根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种上述化学镀镍液在化学镀镍中的应 用。
[0037] 本发明的化学镀镍液可以用于在各种需要通过化学镀的方法形成镍层的表面形 成镍层。
[0038] 例如，可以在化学镀镍条件下，将经活化的基板置于本发明提供的化学镀镍液中， 从而在基板表面形成镍层。所述基板可以为金属基板、树脂基板或陶瓷基板。所述化学镀 镍的条件以能够进行化学镀并在基板的表面上形成镍层为准，可以根据基板的种类进行选 择，没有特别限定。
[0039] 根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种线路板，该线路板包括基板、附着在 所述基板的至少一个表面上的铜线路层和