镀镍溶液和使用其形成镍镀层的方法
【专利摘要】本发明公开了镀镍溶液和使用其形成镍镀层的方法，具体地说，通过使用该镀镍溶液在芯片部件的外部电极上形成镍层的方法，该镀镍溶液包含：镍离子；氯离子；和pH缓冲剂，其中通过使无机酸、和有机酸及其盐混合来使用pH缓冲剂，因此通过在用于在具有由含有铁素体或氧化锰的材料形成的本体的芯片部件的外部电极上形成镍镀层的镀镍溶液中包含有机酸和其盐，可以减少对芯片部件的本体的损坏。
【专利说明】镀镍溶液和使用其形成镍镀层的方法
[0001]相关申请的引用
[0002]本申请要求于2012年9月11日提交的名为“Nickel Plating Solution andMethod for Forming Nickel Plating Layer Using The Same” 的韩国专利申请第10-2012-0100435号的权益，将其全部内容通过引用结合到本申请中。
【技术领域】
[0003]本发明涉及镀镍溶液和使用其用于形成镍镀层的方法。
【背景技术】
[0004]一般来说，作为电子部件中的芯片部件的外部电极，通过电镀在底层金属材料上形成镍或锡镀层。在装配印刷电路板时将锡镀层用作焊层，而镍镀层则用作外部电极和焊物之间的阻挡层。
[0005]对于镍镀层，使用了镍电镀溶液并且主要使用氨基磺酸盐镀液(sulfamate bath)或瓦特浴(watt bath)。然而，在其中使用常规镀镍溶液的情况下，取决于电子部件的材料，可能会损坏电子部件的本体(body)。
[0006]由下列化学物质组成用于芯片部件的一般的镀镍溶液。在氨基磺酸盐镀液的情况下，将氨基磺酸镍用作镍金属源，而在瓦特浴的情况下，将硫酸镍用作镍金属源。
[0007]通常，为了帮助阳极溶解，将氯化镍用作氯离子源，并主要地将硼酸用作缓冲剂和PH调节剂。另外，在4.5或更低的pH范围内配制和使用镀液。
[0008]然而，在其中由含有铁素体(ferrite)或氧化锰的材料形成本体的情况下，由常规镍电镀溶液形成镀层可能会引起本体的损坏。例如，由于本体被磨损，电特性可能会被劣化；镀液可能渗入外部电极的相邻部分；或者因为磨损外部电极可能被举起或脱落。另外，外部电极和本体之间粘合强度的降低可能导致产品存在缺陷。
[0009]在现有技术中，在其中本体被镀液损坏的情况下，涂覆芯片的表面以使其与镀液的接触最小化，然后在其上进行镀覆。然而，在其中进行涂覆的情况下，由于在镀覆之前使用了另外的步骤需要成本和时间，并且在其中涂层膜的质量低劣的情况下，产品损坏的风险很闻O
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是当由含有铁素体或氧化锰的材料形成芯片部件的本体时，提供能够使损坏程度最小化而没有另外的步骤的镀镍溶液。
[0011]本发明的另一个目的是提供通过使用镍电镀溶液用于在芯片部件的外部电极上形成镍镀层的方法。
[0012]根据本发明的一个示例性实施方式，提供了镀镍溶液，包含:镍离子；氯离子；和PH缓冲剂，其中通过使无机酸、和有机酸及其盐混合来使用pH缓冲剂。
[0013]可以以30~100g/L的浓度包含pH缓冲剂，并且在该pH缓冲剂中可以以20~50g/L的浓度包含有机酸及其盐。
[0014]有机酸及其盐可以是选自由琥珀酸、葡萄糖酸、乳酸、和它们的盐所组成的组中的至少一种。
[0015]可以以50~100g/L的浓度包含镍离子，并且以10~50g/L的浓度包含氯离子。
[0016]镀镍溶液可以具有4.5~6.0的pH值。
[0017]根据本发明的另一个示例性实施方式，提供了用于形成镍镀层的方法，其中在芯片部件的外部电极上形成镍镀层，其中，通过使用包含镍离子、氯离子和其中混合有无机酸、有机酸和其盐的PH缓冲剂的镍电镀溶液形成镍镀层。
[0018]其中，可以由包含铁素体；或胞、N1、Al或Co的半导体陶瓷材料形成芯片部件的本体。
[0019]芯片部件可以是电感器或热敏电阻。
[0020]可以在施加DC电流条件下进行形成镍镀层。
[0021]在本文中，在镍 镀层的形成中，镀液的镀覆温度是45~55°C。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是对照组(镀覆前的芯片部件)的侧表面的图像。
[0023]图2是通过使用比较例I的镀液在外部电极上形成镍镀层之后芯片部件的侧表面的图像。
[0024]图3是通过使用实施例1的镀液在外部电极上形成镍镀层之后芯片部件的侧表面的图像。
[0025]图4是通过使用根据比较例I制备的镀镍溶液在芯片部件的外部电极上形成镀镍层时，确认本体腐蚀或未腐蚀的扫描电子显微镜(sao图像。
[0026]图5是通过使用根据实施例1制备的镀镍溶液在芯片部件的外部电极上形成镀镍层时，确认腐蚀或不腐蚀本体的扫描电子显微镜(SEM)图像，该芯片部件包括其中含有氧化锰的材料的本体。
【具体实施方式】
[0027]在下文中，将详细描述本发明。
[0028]在本说明书中使用的术语是用于解释实施方式而不是限制本发明。除非明确地描述为相反，在本说明书中单数形式包括复数形式。同样，本文中所使用的，术语“包含”和/或“包括”将被理解为意指包含说明的组分、步骤、操作和/或原理，但不排除其它组分、步骤、操作和/或原理。
[0029]本发明涉及用于电镀的中性型镀镍溶液，用于在芯片部件的外部电极上形成镍镀层。
[0030]根据本发明的镍电镀溶液包含镍离子、氯离子、和pH缓冲剂，并且该pH缓冲剂特征在于使无机酸、和有机酸及其盐混合。
[0031 ] 在本发明中，通过使无机酸、和有机酸及其盐混合使用pH缓冲剂。因此，能够解决现有技术由仅使用无机酸导致的本体损坏的问题。
[0032]为何芯片部件本体被常规的氨基磺酸盐镀液或瓦特浴的镍电镀溶液腐蚀的原因是镀液的低PH值。在其中将镍电镀溶液的pH值提高到4.5或更高的情况下，本体将变得较少被腐蚀。然而，关于常规的镍电镀溶液，当通过使用PH调节剂例如苛性苏打、铵等提高pH值时，由于氢氧化物的沉淀导致不能使用镀液。
[0033]为了防止这种情况，有必要使用pH缓冲剂。本发明通过使用有机酸及其盐以及现有的无机酸作为PH缓冲剂解决了该问题。特别地，在其中使用有机酸及其盐的情况下，镍离子形成络合物盐因此在镀液中镍离子稳定存在，从而阻止了形成氢氧化物沉淀。
[0034]优选地，在镀液中以30~100g/L的浓度包含pH缓冲剂，并且以20~50g/L的浓度包含有机酸及其盐 。
[0035]如果pH缓冲剂的浓度低于30g/L，在镀覆之前和之后镀液的pH变化可能会增大，是不利的。如果高于100g/L，化学物不易溶解于镀液中，是不利的。
[0036]另外，如果pH缓冲剂中的有机酸及其盐的浓度低于20g/L，在镀液的pH值升高时容易产生氢氧化物。如果高于50g/L，可能会发生化学物的溶解问题并且可能会降低镀覆效率，是不利的。
[0037]有机酸及其盐的实例可以包括琥珀酸、葡萄糖酸、乳酸、琥珀酸钠、葡萄糖酸钠等，但不限于此。
[0038]另外，本发明的pH缓冲剂包括现有的无机酸如硼酸，并且以10~50g/L的浓度包含无机酸。
[0039]优选地，在本发明的镍电镀溶液中以50~100g/L的浓度包含镍离子。镍离子源的实例可包括氨基磺酸镍、硫酸镍等，但不限于此。
[0040]另外，在本发明的镍电镀溶液中优选地以10~50g/L的浓度包含氯离子。氯离子源可以是氯化镍，但不限于此。
[0041]另外，根据本发明的镍电镀液的pH值优选维持在4.5~6.0的pH范围内。如果镀液的PH值低于4.5，本体可能被腐蚀，是不利的。如果高于6.0，镀液的稳定性可能被劣化从而难以长时间使用该镀液，是不利的。
[0042]本发明的镍电镀溶液的镀覆温度优选地是45~55°C，并且根据必要可以搅拌镀液。
[0043]另外，本发明特征还在于在芯片部件的外部电极上形成镍镀层的方法。在本文中，通过使用含有其中混合了镍离子、氯离子、无机酸、有机酸及其盐的PH缓冲剂的镍电镀溶液形成镍镀层。
[0044]以上已经详细描述了镍电镀溶液。
[0045]优选由包含铁素体；或Mn、N1、Al或Co的半导体陶瓷材料形成芯片部件的本体。铁素体的代表性实例是NiZnCu铁素体，但不限于此。
[0046]考虑到通过使用本发明的镍电镀在芯片部件的外部电极上形成镍镀层，优选将电感器或热敏电阻用作芯片部件。
[0047]另外，当通过使用镍电镀溶液在芯片部件的外部电极上形成镍镀层时，优选在施加DC电流条件下进行电镀。阴极电流密度优选地在2~ΙΟΑ/dm2的范围内。
[0048]在下文中，将详细描述本发明的实施例。以下的实施例仅用于例证本发明，但不应该将本发明的范围理解为由这些实施例所限制。进一步，在以下的实施例中使用了具体的化合物，但对于本领域技术人员显然的是其等价物可以表现出相同或类似程度的效果。[0049]比较例I
[0050]制备了包含80g/L的镍离子、15g/L的氯化镍和15g/L的硼酸的镀液，并且通过使用硫酸和氢氧化镍调节镀液的pH。在50°C的温度下通过使用该镀液,在具有包含氧化锰的本体的芯片部件的外部电极上进行了镍和锡电镀。
[0051]实施例1
[0052]制备了包含80g/L的镍离子、15g/L浓度的氯化镍、15g/L的硼酸、和40g/L的琥珀酸的镀镍溶液，并且通过使用硫酸和氢氧化镍将镀镍溶液的pH值调节到5.5。
[0053]在50°C的镀镍溶液温度下,通过使用镀镍溶液,在具有包含氧化锰的本体(含有Mn, Ni, Al和Co的半导体陶瓷)的芯片部件的外部电极上进行了镍和锡电镀。
[0054]实施例2
[0055]以与实施例1相同的方法在芯片部件上进行镀覆，除了以葡萄糖酸钠代替琥珀酸用作实施例1的镍电镀溶液的有机酸。
[0056]对照组
[0057]关于在外部 电极上形成镀层之前具有含有氧化锰的本体的芯片部件，作为对照组，在比较例和实施例的镀液之间比较了由于形成镀镍层导致的本体的腐蚀或未腐蚀。
[0058]实验例1:确认本体的腐蚀
[0059]当将每一个根据实施例1和比较例I制备的镀镍溶液用于在具有包含氧化锰的本体的芯片部件的外部电极上形成镍镀层时，通过经由光学显微镜观察其横截面确认了本体的腐蚀或未腐蚀。结果在图1至3中示出。
[0060]图1是外部电极20上形成镍电极层之前的芯片部件的侧面表面的图像。参照图1，在其中通过使用现有技术的镀镍溶液在外部电极20上形成镍镀层的比较例I的情况下，如在图2中所示出的，本体10被腐蚀，因此与镀覆前的本体的厚度(Tl)相比，可以观察到本体的厚度(T2)显著降低。
[0061]然而，在其中通过使用包含有机酸的镀镍溶液在外部电极200上形成镍镀层的实施例I的情况下，如在图3中所示出的，本体100没有被腐蚀，因此确认了本体的厚度(T3)与电镀前的本体的厚度(Tl)相似。
[0062]甚至在其中通过使用含有不同种类的有机酸的实施例2的镀镍溶液在外部电极上形成镍镀层的情况下，本体没有被像在实施例1中一样被腐蚀。
[0063]实验例2:确认本体的腐蚀或未腐蚀结构
[0064]当将每一个根据实施例1和比较例I制备的镀镍溶液用于在具有包含氧化锰的本体的芯片部件的外部电极上形成镍镀层时，通过使用扫描电子显微镜确认了本体的腐蚀或未腐蚀。结果在图4至5中示出。
[0065]如从示出了根据比较例I的本体结构的图4中可以看出，出现了本体的过度腐蚀。然而，如从示出了根据本发明的实施例1的本体结构的图5中可以看出，没有出现本体的腐蚀。
[0066]从事实得到了这些结果:在本发明的镀镍溶液中包含的有机酸及其盐与镍离子一起形成了络合物盐，因此甚至在PH值升高到4.5或更高的时候镍离子可以在电镀溶液中稳定地存在，从而有效地抑制了形成氢氧化物沉淀。
[0067]如上面所列，根据本发明，用于在具有由包含铁素体或氧化锰的材料形成的本体的芯片部件的外部电极上形成镍镀层的镍电镀溶液包含有机酸及其盐，从而可以减少对本体的损坏。
[0068]虽然已经结合实施方式示出并描述了本发明，对于本领域技术人员显而易见的是可以做出改变和 变更而不背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。
【权利要求】
1.一种镀镍溶液，包含: 镍离子； 氯离子；和 PH缓冲剂， 其中，通过使无机酸、和有机酸及其盐混合来使用所述pH缓冲剂。
2.根据权利要求1所述的镀镍溶液，其中，以30~100g/L的浓度包含所述pH缓冲剂，并且在所述pH缓冲剂中以20~50g/L的浓度包含所述有机酸及其盐。
3.根据权利要求1所述的镀镍溶液，其中，所述有机酸及其盐是选自由琥珀酸、葡萄糖酸、乳酸及它们的盐所组 成的组中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的镀镍溶液，其中，以50~100g/L的浓度包含所述镍离子，并且以10~50g/L的浓度包含所述氯离子。
5.根据权利要求1所述的镀镍溶液，其中，所述镀镍溶液具有4.5~6.0的pH值。
6.一种用于形成镍镀层的方法，其中，在芯片部件的外部电极上形成所述镀镍层，其中，通过使用镍电镀溶液来形成所述镍镀层，所述镍电镀溶液包含镍离子、氯离子以及混合有无机酸、和有机酸及其盐的PH缓冲剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述芯片部件的本体由包含铁素体；或胞、N1、Al或Co的半导体陶瓷材料形成。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述芯片部件是电感器或热敏电阻。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在施加DC电流条件下进行形成所述镀镍层。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，在形成所述镀镍层时，所述镀液的镀覆温度是.45 ~55°C。
【文档编号】C25D3/12GK103668351SQ201310398269
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】金美昑, 南孝昇 申请人:三星电机株式会社