专利名称：一种阳极磷铜球及其制备方法
技术领域：
本发明涉及金属材料加工方法，尤其涉及一种阳极磷铜球及其制备方法。
背景技术：
阳极磷铜球是硫酸盐光亮镀铜工艺中的主要电镀材料，是铜离子产生的根源。正 常情况下，磷铜阳极的表面有一层黑色氧化膜，简称“黑膜”；理想的“黑膜”应是晶粒细小， 易更生代谢，用手搡擦，会露出铜的本色，手感细滑。现有的阳极磷铜球存在很多问题，比如阳极泥与铜粉偏多，从而影响镀铜质量， 降低一次成品率，铜阳极利用率低，光剂添加剂消耗加快以及阳极袋和镀铜槽清洗频繁等 不足之处。现今，国内生产磷铜厂家只注意和控制铜和磷的含量，而忽视了磷铜金属组织结 构对其性能的影响，然而一般其高速水平镀铜(100ASF左右)中，其DSA式非铜阳极虽可进 行高速镀铜及免除添加铜球的麻烦，但其总体阳极反应中已无正面的溶铜反应，全部电能 只能用于负面的发气效应。如此一来，所得的大量氧气或氧化性极强的初生态氧，不但对于 镀铜展现不了任何的帮忙，反例大扯其后腿，而将各种添加剂一一予以氧化裂解，导致成本 的大量虚耗与槽液的加快污染，进而使得镀铜层的品质也难保不为之劣化。正常挂踱铜之操作电压仅2-3V电流密度亦仅25ASF，但总体操作电流却高达数百 安培。为了克服两极间之槽液电阻，不得不增大可溶阳极所需之表面积，一般为阴极(PCB) 两倍以上，以加强导电效果与减少气体发生的不良副反应效果(阳极产生氧气，阴极产生氢 气)。由此可见，在二十一世纪，随着高科技的发展，对电镀产品的质量和可靠性要求也 越来越高，开发新一代的阳极磷铜材料更是业界燃眉之急。 无氧铜是指不含氧也不含 任何脱氧剂残留物的纯铜，仅含有非常微量氧和一些杂质。按标准规定，无氧铜中氧的含量 不大于0.03%，杂质总含量不大于0.05%，铜的纯度大于99. 95 %。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可制备得到具有结晶细致、晶 粒细小、磷铜膜生成速度快、磷铜膜质细腻、牢固、不易脱落，且能减少阳极清洗频率、有效 提高阳极利用率，并显著提高镀铜效果的阳极磷铜球的方法。本发明的另一个目的在于提供由上述方法制备所得阳极磷铜球。本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的 一种阳极磷铜球的制备方法，该方法包括如下步骤
(1)采用中频感应电炉将黄磷或赤磷与无氧铜进行熔融处理后，经磁力搅拌槽搅拌 均勻制备得到磷铜溶液；
(2)将步骤(1)制备所得磷铜溶液经上引法生产出直径为20 50MM磷铜杆，将磷铜杆 采用连续冲压，在不同模具中被冲出不同尺寸的铜球；(3)将步骤(2)制备所得铜球依次进行抛光、去毛刺、清洗和烘干处理后，得到所需阳极 磷铜球。对于阳极磷铜球来说，铜球中含氧量最好不超过3ppm，金属杂质也要尽可能少，结 晶格子越少晶界越不明显越好，如果阳极磷铜球的结晶格子过大，晶界过于明显且磷粒子 与铜基地组织中之渣粒多，坑洞大，成为不洁氧化物聚集之处，对高品质镀铜颇为不利，加 了磷份后会使得铜阴极的导电镀变差，因而溶铜变慢。因此，本发明人通过对原材料的选 择，最终采用无氧铜作为铜原料，无氧铜的杂质含量少，铜含量高，原料的高品质也保证了 本发明阳极磷铜球的品质。磷的含量对阳极磷铜球的品质也具有一定的影响。如果含磷量过高，则黑膜过 厚，使得阳极不易溶解，导致镀液中铜离子含量下降；如果含磷量过低，则黑膜过薄，结合力 差。因此，本发明人通过对磷的含量进行研究和筛选后，选择磷的含量为磷铜溶液总质量的 0. 04 0. 06%O本发明的制备方法中，选择黄磷或赤磷为磷的来源，优选价格便宜的黄磷。上述制备方法中，磷铜溶液中铜含量彡99. 92%，磷含量为0. 04% 0. 06%，其它元 素含量彡0. 003%，所述百分比为占磷铜溶液总质量的百分比。上述制备方法中，本发明人选择中频感应电炉对赤磷或黄磷和无氧铜进行熔融处 理，中频感应电炉的生产操作简单、进出料灵活、自动化程度高，可实现在线式生产，加热均 勻、芯表温差小，控制精度高，污染小，同时还减少了工人的劳动强度。上述制备方法中，本发明人选择磁力搅拌槽进行熔融液体的搅拌，可使得磷含量 分布均勻，通常搅拌五分钟左右即可，而且磁力搅拌槽也容易控制搅拌情况。上述制备方法中，可将步骤(1)制备得到的磷铜溶液送入保温炉内储备起来，保温 炉内的温度控制在1128 1135°C。保温炉内设浓度自动检测系统，本发明的阳极磷铜球要 求铜含量>99. 92%，磷含量为0. 04% 0. 06%，其它元素含量<0. 003%，若磷铜溶液中铜磷 的浓度不符合该标准则会提示，经补加后保证磷铜溶液中铜磷含量的稳定。进行阳极磷铜 球制备时，磷铜溶液可从保温炉内送出，进行后续步骤(2)和(3)的操作。上述制备方法中，步骤(2)中的上引法、连续冲压，以及步骤(3)中的抛光、去毛 刺、清洗和烘干均采用本领域技术人员的常规操作即可。一种阳极磷铜球，其铜含量彡99. 92%，磷含量为0. 04% 0. 06%,其它元素含量 ^ 0. 003%，该阳极磷铜球的制备方法为
(1)采用中频感应电炉将赤磷或黄磷与无氧铜进行熔融处理后，经磁力搅拌槽搅拌均 勻制备得到磷铜溶液；
(2)将步骤(1)制备所得磷铜溶液经上引法生产出直径为20 50MM磷铜杆，将磷铜杆 采用连续冲压，在不同模具中被冲出不同尺寸的铜球；
(3)将步骤(2)制备所得铜球依次进行抛光、去毛刺、清洗和烘干处理后，得到所需阳极 磷铜球。上述阳极磷铜球的结构为微晶态，Na2S2O8浸泡晶花不明显，表面晶粒细化，从放大 400倍的金相照片才隐约看见晶粒，晶粒特别细小，组织致密。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
1.本发明的阳极磷铜球选择无氧铜作为铜原料，无氧铜自身良好的品质，赋予阳极磷铜球良好的品质，其磷量分布也较均勻，磷粒子颗粒细密且均勻分布于铜材基地中纹理清 晰可见，再者其结晶格子与晶界也都不明显；
2.本发明的制备方法中，采用中频感应电炉溶解铜原料，并结合磁力搅拌，从而使得铜 磷熔融搅拌均勻，自动控制，这样制造的磷铜溶液中磷分布均勻，溶解均勻，结晶细致，晶粒 细小，阳极利用率高，有利于镀层光滑光亮，减少了毛刺和粗糙缺陷；
3.本发明的阳极磷铜球其结构为微晶态，Na2S2O8浸泡晶花不明显，表面晶粒细化，从放 大400倍的金相照片才隐约看见晶粒，晶粒特别细小，组织致密；
4.本发明通过对原料的筛选，原料用量的筛选，以及生产工艺的优化，最终得到的阳极 磷铜球中，铜含量> 99. 92%，磷含量为0. 04% 0. 06%，其它元素含量彡0. 003%，磷铜球结 晶组织的细致均勻，晶粒细小，决定了高品质的磷铜的黑膜形成速度，内部结晶状况和电化 学溶解性能。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任 何限定。实施例1 阳极磷铜球的制备
本实施例的阳极磷铜球，其铜原料选择无氧铜，磷原料选择黄磷，具体制备方法包括如 下步骤
(1)采用中频感应电炉将黄磷与无氧铜进行熔融处理后，经磁力搅拌槽搅拌均勻制备 得到磷铜溶液，将磷铜溶液送入保温炉内保存，保温炉的温度为1128 1135°C ；
(2)将步骤(1)制备所得磷铜溶液经上引法生产出直径为20 50MM磷铜杆，将磷铜杆 采用连续冲压，在不同模具中被冲出不同尺寸的铜球；
(3)将步骤(2)制备所得铜球依次进行抛光、去毛刺、清洗和烘干处理后，得到本实施例 的阳极磷铜球。本实施例的阳极磷铜球，其铜含量彡99. 92%,磷含量为0. 04% 0. 06%,其它元素 含量彡0. 003%，其结构为微晶态，晶粒细小，组织致密。实施例2
将实施例1制备所得阳极磷铜球置于钛蓝内，正常使用。使用一至数月后，将钛蓝提出液面，可发现钛蓝阳极袋中镀液流速较快且可流干， 阳极袋表面顔色明显较白，说明阳极袋孔隙未被堵塞，袋中黑泥少，表明黑膜脱落少。而且，采用实施例1制备所得阳极磷铜球，阳极袋通常可以六个月以上才清洗一 次，清洗铜球频率1倍减少，清洗阳极袋频率2倍减少，阳极袋使用寿命1倍增长，阳极利用 率至少可提高4%，铜球的利用率高，降低了清缸的和材料成本，同时铜球的均勻溶解显著提 高镀层质量，无论大电流密度的生产中均可取得优质的镀层。
权利要求
一种阳极磷铜球的制备方法，该方法包括如下步骤 (1)采用中频感应电炉将赤磷或黄磷与无氧铜进行熔融处理后，经磁力搅拌槽搅拌均匀制备得到磷铜溶液；(2)将步骤(1)制备所得磷铜溶液经上引法生产出直径为20～50MM磷铜杆，将磷铜杆采用连续冲压，在不同模具中被冲出不同尺寸的铜球；(3)将步骤(2)制备所得铜球依次进行抛光、去毛刺、清洗和烘干处理后，得到所需阳极磷铜球。
2.根据权利要求1所述一种阳极磷铜球的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中，磷铜 溶液中铜含量彡99. 92%，磷含量为0. 04% 0. 06%，其它元素含量≥0. 003%，所述百分比为 占磷铜溶液总质量的百分比。
3.根据权利要求1所述一种阳极磷铜球的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中，制备 所得磷铜溶液在温度为1128 1135°C的保温炉内储存。
4.根据权利要求3所述一种阳极磷铜球的制备方法，其特征在于所述保温炉内设有浓 度自动检测系统。
5.一种阳极磷铜球，其特征在于该阳极磷铜球是由权利要求1所述方法制备而得。
全文摘要
本发明公开一种阳极磷铜球及其制备方法，该方法通过(1)采用中频感应电炉将黄磷或赤磷与无氧铜进行熔融处理后，经磁力搅拌槽搅拌均匀制备得到磷铜溶液；(2)将步骤(1)制备所得磷铜溶液经上引法生产出直径为20～50mm磷铜杆，将磷铜杆采用连续冲压，在不同模具中被冲出不同尺寸的铜球；(3)将步骤(2)制备所得铜球依次进行抛光、去毛刺、清洗和烘干处理后，从而制备得到阳极磷铜球。本发明的阳极磷铜球结晶细致、晶粒细小、磷铜膜生成速度快、磷铜膜质细腻、牢固、不易脱落，且能减少阳极清洗频率、有效提高阳极利用率，并显著提高镀铜效果。
文档编号C25D17/10GK101914801SQ201010261058
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者庾文武, 李加余, 龚俊 申请人:胜华电子(惠阳)有限公司