专利名称：一种化学沉镍液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学沉镍液，具体涉及一种以氨基磺酸镍为镍源的弱酸性化学沉镍液。
背景技术：
与电镀镍比较，化学沉镍最大的优点是1.不用考虑镀件上的电流分布问题，得到的沉镍厚度均勻；2.镍层为非晶态，抗腐蚀性强。因此，这种化学沉镍方法在电子、计算计机、航空航天、石油化工、纺织等领域有着广泛的用途，尤其是在印制电路板制造工业上是目前不可缺少的一个生产环节。目前的酸性化学沉镍工艺，要在80°C以上进行，加入光亮剂才能得到光洁的外观。 工艺上存在如下缺点1.升温加热能耗较大，维持槽温的能耗也较大；2.沉镍液蒸发快， 沉镍液需要经常维护；3.操作环境汽雾大，给人员的键康和设备的腐蚀带来一定的影响； 4.温度越高，溶液中反应生成亚磷酸盐的速度越大，溶液的使用寿命也就越短。5.沉镍液中一般都含有微量的铅离子，或含有硫脲，为的是使镀液稳定和产生一定的光亮效果，但是这些都是对环境和人体特别有害的物质。目前的酸性化学沉镍工艺，沉镍液的pH值大多是在4. 0至5. 2范围内。
发明内容
本发明的目的是提供一种化学沉镍液，可以在较低的温度下实施，节能环保，不用光亮剂也能获得光洁镍层的弱酸性化学沉镍液。该沉镍液采用氨基磺酸镍为镍源，并与复合络合剂配合使用。镍层为非晶态结构，耐腐蚀性强，可焊性好。本发明提供的弱酸性化学沉镍液，包含以下组分和用量
(1)氨基磺酸镍30— 45g/L
(2)复合络合剂64— 75g/L
(3)还原剂18 — 25g/(4)润湿剂0.01—0.03g/L
(5)去离子水余量
本发明所述的复合络合剂选自L-苏氨酸和乙酸、氨基乙酸、丙酸、丁二酸、羟基丁二酸、乙醇酸、丙醇酸、柠檬酸、丙氨酸、氨基二乙酸、、丁二酸钠、柠檬酸钠和乙酸钠等络合剂两种或两种以上的组合。
本发明所述的复合络合剂的组成为L_苏氨酸、柠檬酸、丁二酸、乙酸钠、丙醇酸等，总量为 64-75g/L。
本发明所述的复合络合剂中L-苏氨酸的量为0. 15—0. 25g/L。
本发明所述的还原剂为次磷酸钠，用量为18—25g/L。
本发明所述的润湿剂为十二烷基硫酸钠，或十六烷基三甲基溴化铵，用量为 0.01-0. 03g/L。
本发明所述的PH值范围为5. 5 — 6.0，实施温度范围为55— 75°C。本发明采用氨基磺酸镍而不是别的镍盐来提供镍离子。氨基磺酸镍目前主要是用在电铸和电镀上，正如电镀专利CN 101498013A和CN 101852877A所揭示的那样。
本发明提供的化学镍液的优点是 1)沉镍液组成简单、不含铅、镉，也不含其它重金属和硫脲。2 )可以在低的温度下实施，节省加热能耗，改善操作环境。3)沉镍液为弱酸性，除环保外还有利于改善沉镍液对基材的攻击。4)镍层光洁，耐腐蚀性强，能耐48小时盐雾测试。5)镍层可焊性好。6)沉镍液稳定。
本发明提供的化学沉镍液，其最突出的优点是可以在低温下实施，沉镍液为弱酸性， 节能环保。
对本发明提供的化学沉镍液以及镍层，通过以下仪器和方法进行了测试，测试结果并列如下
1.镍层厚度用OXFORD CMI900 X荧光机测定。沉20分钟，在55°C到75°C的温度下厚度从40微英寸(55°C )到145微英寸(75°C )不等。2.镍层表面形貌用OLYMPUS BX51金相显微镜观察。表面致密，凹凸反差不大。3.耐腐蚀性用盐雾试验箱，按GB/T 10125-1997标准进行。厚薄不同的试片，经过 48小时的盐雾试验均无明显腐蚀。4.可焊性按印制板可焊性测试标准进行(IPC-TM-650 NO. 2. 4. 12)。结果表明可焊性超过国际IPC标准要求(> 95%)。5.镍层晶体结构送华南理工大学测定(X-射线衍射分析仪，测试角度为35-80°)。 结果只有一个衍射峰，在2 θ =45°处，显示非晶态特征。6.磷含量用OXFORD X-MAX 250能谱仪测定。含磷量在7%至11%左右。
图1为镍层表面形貌(X 1000)； 图2为镍层的X射线衍射图像；
图3为上锡后的照片3 (a)浮锡后的；3 (b)正面和3 (b)反面为浸锡后的。
具体实施方式
1)沉镍液的配制过程(以配1升为例)
在1升烧杯中加入去离子水750mL，搅拌下加入氨基磺酸镍，待溶解完成后，搅拌下加入络合剂和润湿剂，搅拌下升温至工作温度，最后加入次磷酸钠，补加余量水至1升，用氨水调PH值至所需范围。2)沉镍对象和前处理
a).玻璃纤维树脂夹层双面光铜板。前处理酸性化学除油一水洗一过硫酸钠微蚀一水洗一预浸一钯活化一后浸一水洗。b). PCB板。前处理与玻璃纤维树脂夹层双面光铜板的相同。c). ABS塑胶。前处理酸性化学除油一水洗一铬酸粗化一水洗一钯活化一水洗 —加速一水洗。依据图1、图2、图3所示，下面六个实施例均在用图1来说明镍层光洁、明亮。图 2说明镍层为非晶态，耐腐蚀性强。图3 (a)、3 (b)正面，3 (b)反面说明镍层可焊性好。实施例1
化学沉镍液1，组分和用量为氨基磺酸镍36g/L柠檬酸9g/L丁二酸17g/L次磷酸钠20g/L乙酸钠20g/L丙醇酸18g/L十二烷基硫酸钠0. 03g/LL-苏氨酸0. 15g/L去离子水余量pH=5. 7
用此沉镍液在上述对象c)上沉积。温度55°C。沉20分钟。镍层光洁。厚度为43 微英寸。含磷量为7.9%。
实施例2
化学沉镍液2，组分和用量为氨基磺酸镍36g/L柠檬酸9g/L丁二酸17g/L次磷酸钠20g/L乙酸钠20g/L丙醇酸18g/L十二烷基硫酸钠0. 03g/LL-苏氨酸0. 15g/L去离子水余量
pH=5. 7
用此沉镍液在上述对象a)上实施。温度55°C。沉20分钟。镍层光洁。厚度为40微英寸。含磷量为8. 3 %。
实施例3
化学沉镍液3，组分和用量为
氨基磺酸镍柠檬酸
40g/L 13g/L 18g/L 22g/L 20g/L 18gL
次磷酸钠乙酸钠
丙醇酸
十二烷基硫酸钠
0. 03g/L
L-苏氨酸去离子水
0. 20g/L
余量
pH=5. 5
用此沉镍液在上述对象a)上实施。温度60°C。沉20分钟。镍层光洁。厚度为58微英寸。含磷量为8.观。实施例4
化学沉镍液4，组分和用量为
氨基磺酸镍30g/L
柠檬酸14g/L
丁二酸14g/L
次磷酸钠18g/L
乙酸钠20g/L
丙醇酸18g/L
十二烷基硫酸钠0. 02/L
L-苏氨酸0. 23g/L
去离子水余量 pH=5. 8
用此沉镍液在上述对象a)上沉镍。温度70°C。沉20分钟。镍层光洁。厚度为92微英寸。含磷量为8. 7 %。实施例5
化学沉镍液5，组分和用量为
氨基磺酸镍45g/L
柠檬酸15g/L
丁二酸21g/L
次磷酸钠％g/L
乙酸钠20g/L
丙醇酸18g/L
十二烷基硫酸钠0. 01g/L
L-苏氨酸0. 25g/L去离子水余量
pH=6. 0
用此沉镍液在上述对象a)上实施。温度75°C。沉20分钟。镍层光洁。厚度为145 微英寸。含磷量为9. 2 %。实施例6
化学沉镍液5，组分和用量为 氨基磺酸镍45g/L
柠檬酸15g/L
丁二酸21g/L
次磷酸钠25g/L
乙酸钠20g/L
丙醇酸18g/L
十六烷基三甲基溴化铵0.02g/L L-苏氨酸0. 25g/L
去离子水余量
pH=6. 0
用此沉镍液在上述对象b)上实施。温度75°C。沉20分钟。镍层光洁。表面和孔无一漏沉。厚度为142微英寸。含磷量为9.0 %。比较例1
将某厂使用的配方在低温(55°C—75°C)和弱酸性(pH=5. 5)下沉镍。硫酸镍15g/L 乳酸 6g/L 丁二酸 25g/L
次磷酸钠26g/L
硫脲18mg/L
硝酸铅^g/L
pH=5. 5
用此沉镍液在上述对象a)上沉镍。55°C，沉20分钟，厚度为1. 5微英寸，含磷量为19. 2 %。75°C，沉20分钟，厚度为35微英寸，含磷量为13.0 %。结果是基本无沉积层或镍层薄， 磷含量太高(富磷)，无应用价值。比较例2
该对比例用于说明沉镍液的稳定性。将实施例1与比较例1进行比较。两种沉镍液各1升，在75°C下沉镍同样次数后放置3个月都清澈透明不变，但倒空后就发现有所不同本发明的沉镍液的烧杯，杯壁杯底都光溜如初，而另一杯的杯底，却有肉眼可见的黑色镍粒，附着牢固，对着杯底看，可见银光。结果显示本发明的沉镍液更稳定。
权利要求
1 -种化学沉镍液，其特征包含以下组分和用量(1)氨基磺酸镍(2)复合络合剂(3)次磷酸钠(4)润湿剂30—45g/L 64—75g/L18—25g/L 0. 01—0. 03g/L(5)去离子水余量。
2.根据权利要求1所述的一种化学沉镍液，其特征在于所用的复合络合剂选自L-苏氨酸和乙酸、氨基乙酸、丙酸、丁二酸、羟基丁二酸、乙醇酸、丙醇酸、柠檬酸、丙氨酸、氨基二乙酸、丁二酸钠、柠檬酸钠和乙酸钠等络合剂两种或两种以上的组合。
3.根据权利要求2所述的一种化学沉镍液，其特征在于所用的复合络合剂的组成为 L-苏氨酸、柠檬酸、丁二酸、乙酸钠、丙醇酸。
4.根据权利要求2所述的一种化学沉镍液，其特征在于所用的复合络合剂中L-苏氨酸的量为 0. 15—0. 25g/L。
5.根据权利要求1所述的一种化学沉镍液，其特征在于所用的润湿剂为十二烷基硫酸钠，或十六烷基三甲基溴化铵。
6.根据权利要求1所述的一种化学沉镍液，其特征在于该化学沉镍液的PH值范围为 5. 5 — 6.0，实施温度范围为55— 75°C。
全文摘要
本发明涉及一种化学沉镍液，适用于印制电路板制造工业，它公开了其组成分和用量为(1)氨基磺酸镍30—45g/L，(2)复合络合剂64—75g/L，(3)次磷酸钠18—25g/L，(4)润湿剂0.01—0.03g/L，(5)去离子水余量。所述镍离子由氨基磺酸镍提供，并与复合络合剂配合使用下，能在温度55—75℃，pH值5.5—6.0的条件下进行化学沉镍。本发明可以在低温下实施，沉镍液为弱酸性，节能环保，镍层光洁，耐腐蚀性强，可焊性好，沉镍液稳定。
文档编号C23C18/36GK102400120SQ201110443400
公开日2012年4月4日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者刘彬云, 方北龙, 王植材, 陈光辉, 黄辉祥 申请人:广东东硕科技有限公司