一种高速化学沉厚银方法和组合物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速化学沉厚银方法和组合物，方法包含酸性化学除油、三道水洗、化学微蚀、三道水洗、预浸、化学沉银组合物配制、化学沉银、三道水洗、风干、外观检查、包装；本发明的技术可以在1-3分钟内，在铜基的表面沉积一层厚度至少大于1微米的银层，满足“邦定”要求，替代传统的剧毒氰化物镀金、镀银技术，对环境友好，工艺稳定，操作简单且成本低廉，沉银后的产品相比现有的沉金产品光照度好，相比于电银的支架连接，散热效果好。
【专利说明】
一种高速化学沉厚银方法和组合物
技术领域
[0001] 本发明涉及一种高速化学沉厚银方法和组合物。
[0002]
【背景技术】
[0003] 化学沉银在八十年代就已有应用，由于易变色及容易产生贾凡尼现象等原因而几 乎消失，近年来由于环保的需要，热风整平工艺趋于淘汰，沉银重新兴起，经过不断改进，目 前沉银工艺具有平整度好，焊接性能优良，工艺简单，易于控制且流程短、设备简单等诸多 优点，渐渐成为新一代的表面处理主流工艺。
[0004] 在有关化学沉银方面，国内外有许多相关的专利文献给以报道，如国内专 利：CN1676673, CN100564594C，国外专利：PatentNo :7479305 ;5733599 ;5173130 ; TO2004007798A1 ;US20060165909 ;上述专利的一个共同的特点都是利用银和铜本身的置 换反应，即当表面的铜被银置换后，反应即停止，所以厚度无法达到实际生产中"邦定"对银 厚度的要求(银厚大于1微米)，不能够满足目前逐渐兴起的LED领域的应用。
[0005] 综观国内外专利，其在表面焊接技术的应用上已经可以满足市场需求，但是随着 绿色照明的发展，LED市场的兴起对"邦定"的需求高速增长，而目前"邦定"工艺主要有两 种：第一种，普遍采用沉金作为"邦定"工艺，但存在以下明显的缺陷：1.沉金使用剧毒氰化 物作为原料，其使用和废水排放对人员和自然环境造成很大破坏；2.金面的黄色表面对光 照度的影响大，造成发光效率低下；3.使用金作为B0NGING载体，成本昂贵。
[0006] 第二种，采用电银"邦定"工艺，在实际生产中，由于银层的厚度需要达到1微米以 上才够满足"邦定"的生产要求，而在现有专利中的技术沉银厚度均在〇. 1-0. 5微米之间， 不能够满足"邦定"要求。所以目前在LED的"邦定"领域，普遍使用支架电银，然后再把支 架焊接到线路板上的传统工艺，即采用电银"邦定"技术，但是其明显的缺点是；1.仍然使 用剧毒氰化物作为原料，对操作人员和环境造成危害；2.多一道支架制造工艺和再焊接工 艺，工艺复杂，成本增加；3.采用支架工艺的散热效果差。
[0007] 因此有必要提供一种高速化学沉厚银的技术，可以在1-3分钟内，在铜基的表面 沉积一层厚度至少大于1微米的银层，替代传统的剧毒氰化物镀金、镀银技术，对环境友 好，工艺稳定，操作简单且成本低廉，沉银后的产品相比现有的沉金产品光照度好，相比于 电银的支架连接，散热效果好。
[0008]
【发明内容】
[0009] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种高速化学沉厚银的方 法和组合物，该方法可以在〇. 5-3分钟内，在铜基的表面沉积一层厚度至少大于1微米的银 层，满足"邦定"要求，替代传统的剧毒氰化物镀金、镀银技术，对环境友好，工艺稳定，操作 简单且成本低廉，沉银后的产品相比现有的沉金产品光照度好，相比于电银的支架连接，散 热效果好。
[0010] 为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：一种高速化学沉厚银方法，包括 以下步骤：步骤S1，酸性化学除油，向900ml的去离子水中加入100ml 98%的分析纯硫酸， 揽泮均勾后添加10g朽1彳冡酸，加热到50 C后，将错基板的铜焊塾放入洛液内保持lmin ;步 骤S2,将铜焊垫取出，用去离子水清洗三次；步骤S3,向900ml去离子水中加入30ml 98% 的分析纯硫酸，搅拌均匀，待溶液冷却至30°C后，分别加入50ml双氧水和20ml双氧水稳 定剂，搅拌均匀，将步骤S2中清洗完毕的铜焊垫放入溶液内，进行化学微蚀lmin ;步骤S4， 将微蚀后的铜焊垫取出，用去离子水清洗三次；步骤S5,向1000ml的去离子水中分别加入 32. 5g甲基磺酸、10mg间苯二酚、llg反应加速剂、5mg甲基苯并三氮唑、38g EDTA-Na4、0. lg FS-100、lg聚乙二醇200,搅拌均匀，调节溶液酸值至0. 1-0. 2N，将溶液加热至40-55°C，将 步骤S4中清洗后的铜焊垫放入并保持30s ;步骤S6,配制高速化学沉厚银组合物；步骤S7， 将上述步骤S5得到的铜焊垫放入上述步骤S6配制的高速沉厚银组合物中进行化学反应， 保持沉厚银组合物的温度为50-55°C，反应时间为l_3min ;步骤S8,取出反应后的铜焊垫， 用去离子水清洗三次，分别使用热风和冷风吹干，检查外观，进行真空包装。
[0011] 用于该高速化学沉厚银方法的化学沉厚银的组合物，配制步骤如下：a，常温下，向 500ml的纯净水中加入0. 5-20g银离子化合物组成银离子溶液；b，向上述步骤a银离子溶 液中加入〇. 5-50mg的光抑制剂，搅拌均匀后根据溶液1:1摩尔比加入银离子反应加速剂， 搅拌均匀；c，向上述步骤b混合溶液中加入与步骤a所述的银离子化合物具有相同官能团 的无机酸或有机酸，调整其酸值为〇. 2-1N ;d，向上述步骤c的混合溶液中依次加入5-50g 的螯合剂，〇. 5-50mg的苯并三氮唑类化合物和5-20g的复合表面活性剂，搅拌均匀后用去 离子水调整到1000ml。
[0012] 进一步的，所述银离子化合物为无机银化合物或有机银化合物；优选的，所述无机 银化合物为硝酸银、硫酸银或碳酸银的一种或几种的复合；所述有机银化合物为甲基磺酸 银、苯甲酸银、对甲苯磺酸银、乳酸银或乙酸银的一种或几种的复合；进一步的，所述光抑制 剂为酚类化合物；优选的，所述酚类化合物为对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、2, 4-二甲基 苯酚；进一步的，所述无机酸为硝酸、硫酸或碳酸的一种或几种的复合；所述有机酸为甲基 磺酸、苯甲酸、对甲苯磺酸、乳酸或乙酸的一种或几种的复合；优选的，所述加速剂为苯酚磺 酸或对甲苯磺酸的一种或几种的复合；优选的，所述螯合剂为H)TA、EDTA-NA2、EDTA-NA4、 NTA、DTPA、柠檬酸或柠檬酸三钠的一种或几种的复合；进一步的，所述复合表面活性剂为氟 表面活性剂和聚乙二醇类活性剂的复配混合物。
[0013] 本发明的有益效果是：本发明的方法可以在1-3分钟内，在铜基的表面沉积一层 厚度至少大于1微米的银层，满足"邦定"要求，替代传统的剧毒氰化物镀金、镀银技术，对 环境友好，工艺稳定，操作简单且成本低廉，沉银后的产品相比现有的沉金产品光照度好， 相比于电银的支架连接，散热效果好。
[0014]
【附图说明】
[0015] 图1为裸板和沉银后的PCB板对比图。
[0016] 图2为浸泡1分钟的银涂层厚度测试结果图。
[0017] 图3为对产品进行表面成分分析的分析图。
[0018] 由图1可看出沉厚银后PCB板的沉银点壳度1?，效果好；由图2可得出，本发明的 沉厚银方法可行，1分钟内银涂层厚度大于1 μ m，银涂层厚度随着反应时间的增加而增加。
[0019]
【具体实施方式】
[0020] 本发明提供了一种高速化学沉厚银方法和组合物。为使本发明的目的、技术方案 及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明，应当理解，此处描述的具体实施例 仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021] 实施例一：配制用于高速化学沉厚银方法的化学沉厚银组合物，配制步骤如下： a，常温下，向500ml的纯净水中加入0. 5-20g银离子化合物组成银离子溶液，银离子化合 物选用硝酸银、硫酸银或碳酸银的其中一种；b，向上述步骤a银离子溶液中加入0. 5-50mg 的光抑制剂，搅拌均匀后根据溶液1:1摩尔比加入银离子反应加速剂，搅拌均匀；光抑制 剂选用对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、2, 4-二甲基苯酚的其中一种或其中几种的复合；加 速剂选用苯酚磺酸或对甲苯磺酸其中一种或两种的复合；c，向上述步骤b的混合溶液中加 入与步骤a中的银离子化合物具有相同官能团的无机酸，调整其酸值为0. 2-1N ;若步骤a 中的银离子化合物选用硝酸银，则本步骤中的无机酸选用硝酸；若步骤a中的银离子化合 物选用硫酸银，则本步骤中的无机酸选用硫酸；若步骤a中的银离子化合物选用碳酸银， 则本步骤中的无机酸选用碳酸；d，向上述步骤c的混合溶液中依次加入5_50g的螯合剂， 0. 5-50mg的苯并三氮唑类化合物和5-20g的复合表面活性剂，搅拌均匀后用去离子水调整 到 1000ml〇
[0022] 其中，螯合剂选用EDTA、EDTA-NA2、EDTA-NA4、NTA、DTPA、柠檬酸或柠檬酸三钠其中 的一种或其中几种的复合，随着反应的持续进行，溶液中的银离子会逐渐减少，可以通过单 独添加银离子来进行补充，由于置换出的铜离子不断在溶液中聚集，铜离子在溶液中是以 游离态存在，游离态的铜离子会干扰反应的速度，甚至反向沉积在银层里，影响银层外观和 焊接的可焊性，为了避免铜离子的干扰，在溶液中加入能够捕捉铜离子的螯合剂，使溶液中 的铜离子变成螯合态，在溶液中失去活性，避免对银沉积的干扰；苯并三氮唑类化合物的作 用是在酸性反应条件下，抑制酸对铜基材的边缘腐蚀。
[0023] 复合表面活性剂为氟表面活性剂和聚乙二醇类活性剂的复配混合物，其中氟表面 活性剂的作用是增加溶液在被沉积物体表面的渗透性，提高银离子在沉积表面的致密度， 聚乙二醇类表面活性剂的作用是对溶液中各组分起到均匀分散作用。
[0024] 高速化学沉厚银组合物配制完成后，进行化学沉银操作，步骤如下：步骤S1，酸性 化学除油，向900ml的去离子水中加入100ml 98%的分析纯硫酸，搅拌均匀后添加10g柠檬 酸，加热到50°C后，将铝基板的铜焊垫放入溶液内保持lmin ;步骤S2,将铜焊垫取出，用去 离子水清洗三次；步骤S3,向900ml去离子水中加入30ml 98%的分析纯硫酸，搅拌均匀，待 溶液冷却至30°C后，分别加入50ml双氧水和20ml双氧水稳定剂，搅拌均匀，将步骤S2中 清洗完毕的铜焊垫放入溶液内，进行化学微蚀lmin ;步骤S4,将微蚀后的铜焊垫取出，用去 离子水清洗三次；步骤S5,向1000ml的去离子水中分别加入32. 5g甲基磺酸、10mg间苯二 酚、llg反应加速剂、5mg甲基苯并三氮唑、38g EDTA-Na4、0.1g FS-100、lg聚乙二醇200,搅 拌均匀，调节溶液酸值至0. l-o. 2N，将溶液加热至40-55°C，将步骤S4中清洗后的铜焊垫放 入并保持30s ;步骤S6,配制高速化学沉厚银组合物；步骤S7,将上述步骤S5得到的铜焊垫 放入上述步骤S6配制的高速沉厚银组合物中进行化学反应，保持沉厚银组合物的温度为 50-55°C，反应时间l_3min ;步骤S8,取出反应后的铜焊垫，用去离子水清洗三次，分别使用 热风和冷风吹干，检查外观，进行真空包装。
[0025] 实施例二：本实施例与实施例一的化学沉厚银步骤相同，不同之处在于用于化学 沉厚银的组合物不同。
[0026] 配制用于高速化学沉厚银方法的化学沉厚银组合物，配制步骤如下：a，常温下，向 500ml的纯净水中加入0. 5-20g银离子化合物组成银离子溶液，银离子化合物选用甲基磺 酸银、苯甲酸银、对甲苯磺酸银、乳酸银或乙酸银其中的一种；b，向上述步骤a银离子溶液 中加入0. 5-50mg的光抑制剂，搅拌均匀后根据溶液1:1摩尔比加入银离子反应加速剂，搅 拌均匀；光抑制剂选用对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、2, 4-二甲基苯酚的其中一种或其中 几种的复合；加速剂选用苯酚磺酸或对甲苯磺酸其中一种或两种的复合。
[0027] c，向上述步骤b的混合溶液中加入与步骤a中的银离子化合物具有相同官能团的 有机酸，调整其酸值为〇. 2-1N ;若步骤a中的银离子化合物选用甲基磺酸银，则本步骤中的 有机酸选用甲基磺酸；若步骤a中的银离子化合物选用硫苯甲酸银，则本步骤中的无机酸 选用苯甲酸；若步骤a中的银离子化合物选用乳酸银，则本步骤中的无机酸选用乳酸；若步 骤a中的银离子化合物选用乙酸银，则本步骤中的无机酸选用乙酸；d，向上述步骤c的混合 溶液中依次加入5-50g的螯合剂，0. 5-50mg的苯并三氮唑类化合物和5-20g的复合表面活 性剂，搅拌均匀后用去离子水调整到1000ml。
[0028] 其中，螯合剂选用EDTA、EDTA-NA2、EDTA-NA4、NTA、DTPA、柠檬酸或柠檬酸三钠其中 的一种或其中几种的复合；复合表面活性剂为氟表面活性剂和聚乙二醇类活性剂的复配混 合物。
[0029] 实施例三：本实施例与实施例一的化学沉厚银步骤相同，不同之处在于用于化学 沉厚银的组合物不同。
[0030] 配制用于高速化学沉厚银方法的化学沉厚银组合物，配制步骤如下：a，常温下，向 500ml的纯净水中加入0. 5-20g银离子化合物组成银离子溶液，银离子化合物选用硝酸银、 硫酸银或碳酸银的其中两种或全部进行复合；b，向上述步骤a银离子溶液中加入0. 5-50mg 的光抑制剂，搅拌均匀后根据溶液1:1摩尔比加入银离子反应加速剂，搅拌均匀；光抑制剂 选用对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、2, 4-二甲基苯酚的其中一种或其中几种的复合；加速 剂选用苯酚磺酸或对甲苯磺酸其中一种或两种的复合；c，向上述步骤b的混合溶液中加 入与步骤a中的银离子化合物具有相同官能团的有机酸，调整其酸值为0. 2-1N ;若步骤a 中的银离子化合物选用硝酸银和硫酸银的复合物，则本步骤中的有机酸选用硝酸和硫酸的 复合物，并以此类推可得到其他的几种复合形式；d，向上述步骤c的混合溶液中依次加入 5_50g的螯合剂，0. 5-50mg的苯并三氮唑类化合物和5-20g的复合表面活性剂，搅拌均匀后 用去离子水调整到1000ml。
[0031] 其中，螯合剂选用EDTA、EDTA-NA2、EDTA-NA4、NTA、DTPA、柠檬酸或柠檬酸三钠其中 的一种或其中几种的复合；复合表面活性剂为氟表面活性剂和聚乙二醇类活性剂的复配混 合物。
[0032] 实施例四：本实施例与实施例一的化学沉厚银步骤相同，不同之处在于用于化学 沉厚银的组合物不同。
[0033] 配制用于高速化学沉厚银方法的化学沉厚银组合物，配制步骤如下：a，常温下，向 500ml的纯净水中加入0. 5-20g银离子化合物组成银离子溶液，银离子化合物选用甲基磺 酸银、苯甲酸银、对甲苯磺酸银、乳酸银或乙酸银的其中几种或全部进行复合；b，向上述步 骤a银离子溶液中加入0. 5-50mg的光抑制剂，搅拌均匀后根据溶液1:1摩尔比加入银离子 反应加速剂，搅拌均匀；光抑制剂选用对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、2, 4-二甲基苯酚的 其中一种或其中几种的复合；加速剂选用苯酚磺酸或对甲苯磺酸其中一种或两种的复合； c，向上述步骤b的混合溶液中加入与步骤a中的银离子化合物具有相同官能团的有机酸， 调整其酸值为〇. 2-1N ;若步骤a中的银离子化合物选用甲基磺酸银和苯甲酸银的复合物， 则本步骤中的有机酸选用甲基磺酸和苯甲酸的复合物；若步骤a中的银离子化合物选用 对甲苯磺酸银、乳酸银和乙酸银的复合物，则本步骤中的有机酸选用对甲苯磺酸、乳酸和乙 酸的复合物，以此类推得到其他的几种复合形式；d，向上述步骤c的混合溶液中依次加入 5_50g的螯合剂，0. 5-50mg的苯并三氮唑类化合物和5-20g的复合表面活性剂，搅拌均匀后 用去离子水调整到1000ml。
[0034] 其中，螯合剂选用EDTA、EDTA-NA2、EDTA-NA4、NTA、DTPA、柠檬酸或柠檬酸三钠其中 的一种或其中几种的复合；复合表面活性剂为氟表面活性剂和聚乙二醇类活性剂的复配混 合物。
[0035] 根据本发明的高速化学沉厚银方法，选取15成品线路板分为A，B，C，组，分别对使 用该发明的沉银工艺在线路板上的可焊性和铝基板的"邦定"效果进行测试。
[0036] 其中：Al，A2, A3, A4, A5测定不同浸泡时间下银厚，外观，三次回流焊和三次回流 焊后的可焊性，测试结果见(表1)。
[0037] Bl，B2, B3, B4, B5测试1. 25mil铝线邦定后拉力，测试结果见(表2)。
[0038] Cl，C2, C3, C4, C5测试1. 25mil铝线邦定5W的LED灯数据，测试结果见(表3)。
(表3)使用EDX测试仪对浸泡30秒的样品的银层皮膜进行表面成分分析，分析结果见图3和 表4。
[0040] 表 4 以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能 因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范 围，因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种高速化学沉厚银方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1，酸性化学除油，向 900ml的去离子水中加入100ml 98 %的分析纯硫酸，搅拌均匀后添加10g柠檬酸，加热到 50°C后，将铝基板的铜焊垫放入溶液内保持lmin ;步骤S2,将铜焊垫取出，用去离子水清洗 三次；步骤S3,向900ml去离子水中加入30ml 98%的分析纯硫酸，搅拌均匀，待溶液冷却至 30°C后，分别加入50ml双氧水和20ml双氧水稳定剂，搅拌均匀，将步骤S2中清洗完毕的 铜焊垫放入溶液内，进行化学微蚀lmin ;步骤S4,将微蚀后的铜焊垫取出，用去离子水清洗 三次；步骤S5,向1000ml的去离子水中分别加入32. 5g甲基磺酸、10mg间苯二酚、llg反应 加速剂、5mg甲基苯并三氮唑、38g EDTA-Na4、0.1g FS-100、lg聚乙二醇200,搅拌均匀，调 节溶液酸值至〇. 1-0. 2N，将溶液加热至40-55°C，将步骤S4中清洗后的铜焊垫放入并保持 30s ;步骤S6,配制高速化学沉厚银组合物；步骤S7,将上述步骤S5得到的铜焊垫放入上述 步骤S6配制的高速沉厚银组合物中进行化学反应，保持沉厚银组合物的温度为50-55°C， 反应时间为l_3min ;步骤S8,取出反应后的铜焊垫，用去离子水清洗三次，分别使用热风和 冷风吹干，检查外观，进行真空包装。2. -种高速化学沉厚银的组合物，其特征在于，配制步骤如下：a，常温下，向500ml的 纯净水中加入0. 5-20g银离子化合物组成银离子溶液；b，向上述步骤a银离子溶液中加入 0. 5-50mg的光抑制剂，搅拌均匀后根据溶液1:1摩尔比加入银离子反应加速剂，搅拌均匀； c，向上述步骤b混合溶液中加入与步骤a所述的银离子化合物具有相同官能团的无机酸 或有机酸，调整其酸值为〇. 2-1N ;d，向上述步骤c的混合溶液中依次加入5-50g的螯合剂， 0. 5-50mg的苯并三氮唑类化合物和5-20g的复合表面活性剂，搅拌均匀后用去离子水调整 到 1000ml〇3. 根据权利要求2所述的一种高速化学沉厚银的组合物，其特征在于：所述银离子化 合物为无机银化合物或有机银化合物。4. 根据权利要求3所述的一种高速化学沉厚银的组合物，其特征在于：所述无机银化 合物为硝酸银、硫酸银或碳酸银的一种或几种的复合；所述有机银化合物为甲基磺酸银、苯 甲酸银、对甲苯磺酸银、乳酸银或乙酸银的一种或几种的复合。5. 根据权利要求2所述的一种高速化学沉厚银的组合物，其特征在于：所述光抑制剂 为酚类化合物。6. 根据权利要求5所述的一种高速化学沉厚银的组合物，其特征在于：所述酚类化合 物为对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、2, 4-二甲基苯酚。7. 根据权利要求2所述的一种高速化学沉厚银的组合物，其特征在于：所述无机酸为 硝酸、硫酸或碳酸的一种或几种的复合；所述有机酸为甲基磺酸、苯甲酸、对甲苯磺酸、乳酸 或乙酸的一种或几种的复合。8. 根据权利要求2所述的一种高速化学沉厚银的组合物，其特征在于：所述加速剂为 苯酚磺酸或对甲苯磺酸的一种或几种的复合。9. 根据权利要求2所述的一种高速化学沉厚银的组合物，其特征在于：所述螯合剂为 EDTA、EDTA-NA2、EDTA-NA4、NTA、DTPA、柠檬酸或柠檬酸三钠的一种或几种的复合。10. 根据权利要求2所述的一种高速化学沉厚银的组合物，其特征在于：所述复合表面 活性剂为氟表面活性剂和聚乙二醇类活性剂的复配混合物。
【文档编号】C23C18/42GK105986254SQ201510040020
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月27日
【发明人】吴昌根
【申请人】深圳市德瑞勤科技有限公司