鍍鎳溶液和使用其形成鎳鍍層的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了鍍鎳溶液和使用其形成鎳鍍層的方法，具體地說，通過使用該鍍鎳溶液在芯片部件的外部電極上形成鎳層的方法，該鍍鎳溶液包含：鎳離子；氯離子；和pH緩沖劑，其中通過使無機酸、和有機酸及其鹽混合來使用pH緩沖劑，因此通過在用于在具有由含有鐵素體或氧化錳的材料形成的本體的芯片部件的外部電極上形成鎳鍍層的鍍鎳溶液中包含有機酸和其鹽，可以減少對芯片部件的本體的損壞。
【專利說明】鍍鎳溶液和使用其形成鎳鍍層的方法
[0001]相關(guān)申請的引用
[0002]本申請要求于2012年9月11日提交的名為“Nickel Plating Solution andMethod for Forming Nickel Plating Layer Using The Same” 的韓國專利申請第10-2012-0100435號的權(quán)益，將其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合到本申請中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及鍍鎳溶液和使用其用于形成鎳鍍層的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]一般來說，作為電子部件中的芯片部件的外部電極，通過電鍍在底層金屬材料上形成鎳或錫鍍層。在裝配印刷電路板時將錫鍍層用作焊層，而鎳鍍層則用作外部電極和焊物之間的阻擋層。
[0005]對于鎳鍍層，使用了鎳電鍍?nèi)芤翰⑶抑饕褂冒被撬猁}鍍液(sulfamate bath)或瓦特浴(watt bath)。然而，在其中使用常規(guī)鍍鎳溶液的情況下，取決于電子部件的材料，可能會損壞電子部件的本體(body)。
[0006]由下列化學(xué)物質(zhì)組成用于芯片部件的一般的鍍鎳溶液。在氨基磺酸鹽鍍液的情況下，將氨基磺酸鎳用作鎳金屬源，而在瓦特浴的情況下，將硫酸鎳用作鎳金屬源。
[0007]通常，為了幫助陽極溶解，將氯化鎳用作氯離子源，并主要地將硼酸用作緩沖劑和PH調(diào)節(jié)劑。另外，在4.5或更低的pH范圍內(nèi)配制和使用鍍液。
[0008]然而，在其中由含有鐵素體(ferrite)或氧化錳的材料形成本體的情況下，由常規(guī)鎳電鍍?nèi)芤盒纬慑儗涌赡軙鸨倔w的損壞。例如，由于本體被磨損，電特性可能會被劣化；鍍液可能滲入外部電極的相鄰部分；或者因為磨損外部電極可能被舉起或脫落。另外，外部電極和本體之間粘合強度的降低可能導(dǎo)致產(chǎn)品存在缺陷。
[0009]在現(xiàn)有技術(shù)中，在其中本體被鍍液損壞的情況下，涂覆芯片的表面以使其與鍍液的接觸最小化，然后在其上進行鍍覆。然而，在其中進行涂覆的情況下，由于在鍍覆之前使用了另外的步驟需要成本和時間，并且在其中涂層膜的質(zhì)量低劣的情況下，產(chǎn)品損壞的風(fēng)險很聞O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是當(dāng)由含有鐵素體或氧化錳的材料形成芯片部件的本體時，提供能夠使損壞程度最小化而沒有另外的步驟的鍍鎳溶液。
[0011]本發(fā)明的另一個目的是提供通過使用鎳電鍍?nèi)芤河糜谠谛酒考耐獠侩姌O上形成鎳鍍層的方法。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方式，提供了鍍鎳溶液，包含:鎳離子；氯離子；和PH緩沖劑，其中通過使無機酸、和有機酸及其鹽混合來使用pH緩沖劑。
[0013]可以以30~100g/L的濃度包含pH緩沖劑，并且在該pH緩沖劑中可以以20~50g/L的濃度包含有機酸及其鹽。
[0014]有機酸及其鹽可以是選自由琥珀酸、葡萄糖酸、乳酸、和它們的鹽所組成的組中的至少一種。
[0015]可以以50~100g/L的濃度包含鎳離子，并且以10~50g/L的濃度包含氯離子。
[0016]鍍鎳溶液可以具有4.5~6.0的pH值。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施方式，提供了用于形成鎳鍍層的方法，其中在芯片部件的外部電極上形成鎳鍍層，其中，通過使用包含鎳離子、氯離子和其中混合有無機酸、有機酸和其鹽的PH緩沖劑的鎳電鍍?nèi)芤盒纬涉囧儗印?br> [0018]其中，可以由包含鐵素體；或胞、N1、Al或Co的半導(dǎo)體陶瓷材料形成芯片部件的本體。
[0019]芯片部件可以是電感器或熱敏電阻。
[0020]可以在施加DC電流條件下進行形成鎳鍍層。
[0021]在本文中，在鎳 鍍層的形成中，鍍液的鍍覆溫度是45~55°C。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是對照組(鍍覆前的芯片部件)的側(cè)表面的圖像。
[0023]圖2是通過使用比較例I的鍍液在外部電極上形成鎳鍍層之后芯片部件的側(cè)表面的圖像。
[0024]圖3是通過使用實施例1的鍍液在外部電極上形成鎳鍍層之后芯片部件的側(cè)表面的圖像。
[0025]圖4是通過使用根據(jù)比較例I制備的鍍鎳溶液在芯片部件的外部電極上形成鍍鎳層時，確認本體腐蝕或未腐蝕的掃描電子顯微鏡(sao圖像。
[0026]圖5是通過使用根據(jù)實施例1制備的鍍鎳溶液在芯片部件的外部電極上形成鍍鎳層時，確認腐蝕或不腐蝕本體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像，該芯片部件包括其中含有氧化錳的材料的本體。
【具體實施方式】
[0027]在下文中，將詳細描述本發(fā)明。
[0028]在本說明書中使用的術(shù)語是用于解釋實施方式而不是限制本發(fā)明。除非明確地描述為相反，在本說明書中單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)形式。同樣，本文中所使用的，術(shù)語“包含”和/或“包括”將被理解為意指包含說明的組分、步驟、操作和/或原理，但不排除其它組分、步驟、操作和/或原理。
[0029]本發(fā)明涉及用于電鍍的中性型鍍鎳溶液，用于在芯片部件的外部電極上形成鎳鍍層。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的鎳電鍍?nèi)芤喊囯x子、氯離子、和pH緩沖劑，并且該pH緩沖劑特征在于使無機酸、和有機酸及其鹽混合。
[0031 ] 在本發(fā)明中，通過使無機酸、和有機酸及其鹽混合使用pH緩沖劑。因此，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)由僅使用無機酸導(dǎo)致的本體損壞的問題。
[0032]為何芯片部件本體被常規(guī)的氨基磺酸鹽鍍液或瓦特浴的鎳電鍍?nèi)芤焊g的原因是鍍液的低PH值。在其中將鎳電鍍?nèi)芤旱膒H值提高到4.5或更高的情況下，本體將變得較少被腐蝕。然而，關(guān)于常規(guī)的鎳電鍍?nèi)芤?，?dāng)通過使用PH調(diào)節(jié)劑例如苛性蘇打、銨等提高pH值時，由于氫氧化物的沉淀導(dǎo)致不能使用鍍液。
[0033]為了防止這種情況，有必要使用pH緩沖劑。本發(fā)明通過使用有機酸及其鹽以及現(xiàn)有的無機酸作為PH緩沖劑解決了該問題。特別地，在其中使用有機酸及其鹽的情況下，鎳離子形成絡(luò)合物鹽因此在鍍液中鎳離子穩(wěn)定存在，從而阻止了形成氫氧化物沉淀。
[0034]優(yōu)選地，在鍍液中以30~100g/L的濃度包含pH緩沖劑，并且以20~50g/L的濃度包含有機酸及其鹽 。
[0035]如果pH緩沖劑的濃度低于30g/L，在鍍覆之前和之后鍍液的pH變化可能會增大，是不利的。如果高于100g/L，化學(xué)物不易溶解于鍍液中，是不利的。
[0036]另外，如果pH緩沖劑中的有機酸及其鹽的濃度低于20g/L，在鍍液的pH值升高時容易產(chǎn)生氫氧化物。如果高于50g/L，可能會發(fā)生化學(xué)物的溶解問題并且可能會降低鍍覆效率，是不利的。
[0037]有機酸及其鹽的實例可以包括琥珀酸、葡萄糖酸、乳酸、琥珀酸鈉、葡萄糖酸鈉等，但不限于此。
[0038]另外，本發(fā)明的pH緩沖劑包括現(xiàn)有的無機酸如硼酸，并且以10~50g/L的濃度包含無機酸。
[0039]優(yōu)選地，在本發(fā)明的鎳電鍍?nèi)芤褐幸?0~100g/L的濃度包含鎳離子。鎳離子源的實例可包括氨基磺酸鎳、硫酸鎳等，但不限于此。
[0040]另外，在本發(fā)明的鎳電鍍?nèi)芤褐袃?yōu)選地以10~50g/L的濃度包含氯離子。氯離子源可以是氯化鎳，但不限于此。
[0041]另外，根據(jù)本發(fā)明的鎳電鍍液的pH值優(yōu)選維持在4.5~6.0的pH范圍內(nèi)。如果鍍液的PH值低于4.5，本體可能被腐蝕，是不利的。如果高于6.0，鍍液的穩(wěn)定性可能被劣化從而難以長時間使用該鍍液，是不利的。
[0042]本發(fā)明的鎳電鍍?nèi)芤旱腻兏矞囟葍?yōu)選地是45~55°C，并且根據(jù)必要可以攪拌鍍液。
[0043]另外，本發(fā)明特征還在于在芯片部件的外部電極上形成鎳鍍層的方法。在本文中，通過使用含有其中混合了鎳離子、氯離子、無機酸、有機酸及其鹽的PH緩沖劑的鎳電鍍?nèi)芤盒纬涉囧儗印?br> [0044]以上已經(jīng)詳細描述了鎳電鍍?nèi)芤骸?br> [0045]優(yōu)選由包含鐵素體；或Mn、N1、Al或Co的半導(dǎo)體陶瓷材料形成芯片部件的本體。鐵素體的代表性實例是NiZnCu鐵素體，但不限于此。
[0046]考慮到通過使用本發(fā)明的鎳電鍍在芯片部件的外部電極上形成鎳鍍層，優(yōu)選將電感器或熱敏電阻用作芯片部件。
[0047]另外，當(dāng)通過使用鎳電鍍?nèi)芤涸谛酒考耐獠侩姌O上形成鎳鍍層時，優(yōu)選在施加DC電流條件下進行電鍍。陰極電流密度優(yōu)選地在2~ΙΟΑ/dm2的范圍內(nèi)。
[0048]在下文中，將詳細描述本發(fā)明的實施例。以下的實施例僅用于例證本發(fā)明，但不應(yīng)該將本發(fā)明的范圍理解為由這些實施例所限制。進一步，在以下的實施例中使用了具體的化合物，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是其等價物可以表現(xiàn)出相同或類似程度的效果。[0049]比較例I
[0050]制備了包含80g/L的鎳離子、15g/L的氯化鎳和15g/L的硼酸的鍍液，并且通過使用硫酸和氫氧化鎳調(diào)節(jié)鍍液的pH。在50°C的溫度下通過使用該鍍液,在具有包含氧化錳的本體的芯片部件的外部電極上進行了鎳和錫電鍍。
[0051]實施例1
[0052]制備了包含80g/L的鎳離子、15g/L濃度的氯化鎳、15g/L的硼酸、和40g/L的琥珀酸的鍍鎳溶液，并且通過使用硫酸和氫氧化鎳將鍍鎳溶液的pH值調(diào)節(jié)到5.5。
[0053]在50°C的鍍鎳溶液溫度下,通過使用鍍鎳溶液,在具有包含氧化錳的本體(含有Mn, Ni, Al和Co的半導(dǎo)體陶瓷)的芯片部件的外部電極上進行了鎳和錫電鍍。
[0054]實施例2
[0055]以與實施例1相同的方法在芯片部件上進行鍍覆，除了以葡萄糖酸鈉代替琥珀酸用作實施例1的鎳電鍍?nèi)芤旱挠袡C酸。
[0056]對照組
[0057]關(guān)于在外部 電極上形成鍍層之前具有含有氧化錳的本體的芯片部件，作為對照組，在比較例和實施例的鍍液之間比較了由于形成鍍鎳層導(dǎo)致的本體的腐蝕或未腐蝕。
[0058]實驗例1:確認本體的腐蝕
[0059]當(dāng)將每一個根據(jù)實施例1和比較例I制備的鍍鎳溶液用于在具有包含氧化錳的本體的芯片部件的外部電極上形成鎳鍍層時，通過經(jīng)由光學(xué)顯微鏡觀察其橫截面確認了本體的腐蝕或未腐蝕。結(jié)果在圖1至3中示出。
[0060]圖1是外部電極20上形成鎳電極層之前的芯片部件的側(cè)面表面的圖像。參照圖1，在其中通過使用現(xiàn)有技術(shù)的鍍鎳溶液在外部電極20上形成鎳鍍層的比較例I的情況下，如在圖2中所示出的，本體10被腐蝕，因此與鍍覆前的本體的厚度(Tl)相比，可以觀察到本體的厚度(T2)顯著降低。
[0061]然而，在其中通過使用包含有機酸的鍍鎳溶液在外部電極200上形成鎳鍍層的實施例I的情況下，如在圖3中所示出的，本體100沒有被腐蝕，因此確認了本體的厚度(T3)與電鍍前的本體的厚度(Tl)相似。
[0062]甚至在其中通過使用含有不同種類的有機酸的實施例2的鍍鎳溶液在外部電極上形成鎳鍍層的情況下，本體沒有被像在實施例1中一樣被腐蝕。
[0063]實驗例2:確認本體的腐蝕或未腐蝕結(jié)構(gòu)
[0064]當(dāng)將每一個根據(jù)實施例1和比較例I制備的鍍鎳溶液用于在具有包含氧化錳的本體的芯片部件的外部電極上形成鎳鍍層時，通過使用掃描電子顯微鏡確認了本體的腐蝕或未腐蝕。結(jié)果在圖4至5中示出。
[0065]如從示出了根據(jù)比較例I的本體結(jié)構(gòu)的圖4中可以看出，出現(xiàn)了本體的過度腐蝕。然而，如從示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例1的本體結(jié)構(gòu)的圖5中可以看出，沒有出現(xiàn)本體的腐蝕。
[0066]從事實得到了這些結(jié)果:在本發(fā)明的鍍鎳溶液中包含的有機酸及其鹽與鎳離子一起形成了絡(luò)合物鹽，因此甚至在PH值升高到4.5或更高的時候鎳離子可以在電鍍?nèi)芤褐蟹€(wěn)定地存在，從而有效地抑制了形成氫氧化物沉淀。
[0067]如上面所列，根據(jù)本發(fā)明，用于在具有由包含鐵素體或氧化錳的材料形成的本體的芯片部件的外部電極上形成鎳鍍層的鎳電鍍?nèi)芤喊袡C酸及其鹽，從而可以減少對本體的損壞。
[0068]雖然已經(jīng)結(jié)合實施方式示出并描述了本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是可以做出改變和 變更而不背離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鍍鎳溶液，包含: 鎳離子； 氯離子；和 PH緩沖劑， 其中，通過使無機酸、和有機酸及其鹽混合來使用所述pH緩沖劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳溶液，其中，以30~100g/L的濃度包含所述pH緩沖劑，并且在所述pH緩沖劑中以20~50g/L的濃度包含所述有機酸及其鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳溶液，其中，所述有機酸及其鹽是選自由琥珀酸、葡萄糖酸、乳酸及它們的鹽所組 成的組中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳溶液，其中，以50~100g/L的濃度包含所述鎳離子，并且以10~50g/L的濃度包含所述氯離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳溶液，其中，所述鍍鎳溶液具有4.5~6.0的pH值。
6.一種用于形成鎳鍍層的方法，其中，在芯片部件的外部電極上形成所述鍍鎳層，其中，通過使用鎳電鍍?nèi)芤簛硇纬伤鲦囧儗?，所述鎳電鍍?nèi)芤喊囯x子、氯離子以及混合有無機酸、和有機酸及其鹽的PH緩沖劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述芯片部件的本體由包含鐵素體；或胞、N1、Al或Co的半導(dǎo)體陶瓷材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述芯片部件是電感器或熱敏電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在施加DC電流條件下進行形成所述鍍鎳層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在形成所述鍍鎳層時，所述鍍液的鍍覆溫度是.45 ~55°C。
【文檔編號】C25D3/12GK103668351SQ201310398269
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月11日
【發(fā)明者】金美昑, 南孝昇 申請人:三星電機株式會社