化学镀Ni-P基体的磷含量对亚硫酸盐镀金体系置换镀金层表面形貌的影响-论文.pdf

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1、第51卷第2期复旦学报(自然科学版)Vo1．51No．22012年4月JoumalofFudanUniversity(NaturalScience)Apr．2012文章编号：0427—71o4(2o12)o2—0196—05化学镀Ni-P基体的磷含量对亚硫酸盐镀金体系置换镀金层表面形貌的影响刘海萍，李正，毕四富，于元春，滕祥国，屠振密(哈尔滨工业大学(威海)海洋学院，威海264209)摘要：以亚硫酸一硫代硫酸盐镀金体系作为置换镀金液，在化学镀Ni—P镀层上制备了置换镀金层，并采用原子力显微镜分析了磷含量及置换镀金时间对镀金层微观表面形

2、貌的影响．结果表明，磷含量越高，Ni-P基体耐腐蚀性能越好，镀金层表面越好，表面粗糙度越小；置换镀金时间为600S时，所得镀金层最为平整光滑，镀金时间越长，Ni-P基体受到腐蚀越大，所得镀金层表面粗糙度变大．关键词：化学镀Ni-P；磷含量；置换镀金；镀金层表面形貌中图分类号：TG153文献标志码：A化学镀镍／置换镀金(ElectrolessNickelImmersionGold，简称ENIG)工艺是在印刷线路板(PCB)裸露的铜线路表面先进行化学镀镍，然后置换镀金，以获得镍／金复合镀层的工艺l_1]．所得镍／金镀层兼具优异的耐蚀性，导

3、电性、可焊性等优点，广泛用于各类印刷线路板(PCB)表面处理．然而在化学镀镍磷基体上进行置换镀金时往往伴随着镍基体的过度腐蚀和不均匀腐蚀，通常会导致ENIG镀层在后续元件焊接时脆性断裂，是制约ENIG发展与应用的瓶颈问题_2j．化学镀镍通常选用次磷酸钠做还原剂，所得镀层中常含有一定的P元素，称为Ni—P合金．研究表明，化学镀Ni—P基体中磷含量对基体的耐蚀性能影响较大．磷含量不同的Ni—P基体进行置换镀金时所受到的腐蚀情况会有差异，从而可能影响表层的镀金层的性能．基于此，为更好地了解化学镀Ni—P镀层中磷含量对置换镀金层性能的影响，在

4、本课题组对化学镀镍／置换镀金技术有了较为深入研究的基础上l_5j，本文选用前期开发的亚硫酸金盐一硫代硫酸盐置换镀金液，分别研究了磷含量为4，9及119／6的3种不同化学镀Ni—P基体上置换镀金时的镀金层的表面形貌．1试验1．1施镀工艺及镀液组成选用规格为20mm×20mm的纯铜试片作基体，对其先进行酸洗、微刻蚀、活化等基本前处理工序，而后进行化学镀镍，置换镀金．其基本工艺流程为酸洗一微刻蚀一预浸一活化一化学镀镍一置换镀金一吹干，各步骤之间需要2～3道水洗．需加热的前处理工序及化学镀镍和置换镀金工艺均在玻璃镀槽中进行，采用恒温水浴控制操

5、作温度．各前处理液的组成及工艺请参见文献[1]．化学镀镍液选用硫酸镍作主盐，次磷酸钠为还原剂，以乳酸、苹果酸等作为复合配位剂．通过调整化学镀镍液的各主要成分用量及pH值高低等，在铜基体上沉积出低磷(P含量为4)、中磷(P含量为99／6)、高磷(P含量为l1)化学镀镍磷层．无氰置换镀金液以亚硫酸金钠作为金源，亚硫酸钠和硫代硫酸钠为复合配位剂，其中亚硫酸金钠2g／L，亚硫酸钠40g／L，硫代硫酸钠15g／L，硼砂10g／L，加入适量添加剂，pH值6．0，温度8O℃．收稿日期：2011—11-11基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助

6、项目(HIT．NSRIF．2009155)作者简介：刘海萍(1975一)，女，博士，通讯联系人，E-mail：hpliuhit@126．com．第2期刘海萍等：化学镀Ni-P基体的磷含量对亚硫酸盐镀金体系置换镀金层表面形貌的影响1971．2镀金层表面形貌的测试采用目视外观法直接观察金镀层的色泽、是否均匀．以原子力显微镜(AFM，Picoscan2100)观察镀金层表面的微观形貌．AFM测试是在大气及室温下进行，采用接触模式工作，测试结果使用仪器自带的SPIPv3．3．8．0程序进行分析．2结果与讨论2．1置换镀金层宏观表面将含磷量为4

7、，9及11的化学镀Ni-P基体分别浸入亚硫酸一硫代硫酸盐镀金液中进行置换镀金处理，并观察镀金不同时间时所得的镀层的宏观表面，试验结果如表1所示．表1磷含量为4％。9％及l1％的化学镀Ni-P基体所得置换镀金层表面Tab．1SurfaceofimmersiongoldcoatingbasedonelectrolessNi-Psubstrateswithphosphoruscontentof4，9and11％由表1可知，在磷含量为49／6，9及11的化学镀Ni-P基体上进行置换镀金，随着镀金时间增长，试片表面发生明显的变化．当将3种不同磷

8、含量的化学镀Ni-P基体浸在亚硫酸盐镀金液中1S后，所得试片表面均呈现为银白略带黄色光泽，表明Ni-P层上面已有金的沉积．置换镀金20S时，磷含量为4的试片变为焦黑色，表明置换镀金时Ni-P基体受到了明显的腐蚀；磷含量为