無氰化學(xué)鍍金工藝的研究

盧銀東， 凌宗欣， 趙晶晶

（1.中國電子科技集團(tuán) 第55研究所，江蘇 南京210016；2.南京航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京211100；

3.蘇州春興精工股份有限公司，江蘇 蘇州 215121）

無氰化學(xué)鍍金工藝的研究

盧銀東1， 凌宗欣2，3， 趙晶晶2

（1.中國電子科技集團(tuán) 第55研究所，江蘇 南京210016；2.南京航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京211100；

3.蘇州春興精工股份有限公司，江蘇 蘇州 215121）

研究了亞硫酸鹽／硫代硫酸鹽復(fù)合體系下，2-巰基苯并噻唑（2-MBT）對鍍液穩(wěn)定性的影響，以及乙二胺對鍍速、鍍層厚度的影響。結(jié)果表明：2-MBT的存在有利于提高鍍液穩(wěn)定性；鍍速與鍍層厚度均隨著乙二胺的質(zhì)量濃度的增加而增大。

無氰；化學(xué)鍍金；2-巰基苯并噻唑；乙二胺

0 前言

化學(xué)鍍是指不依賴外加電流，而是依靠金屬的催化作用，通過可調(diào)控的氧化還原作用，使鍍液中的金屬離子沉積到鍍件上的方法。與電鍍相比，化學(xué)鍍具有鍍層均勻、致密、孔隙率低，分散能力好，無明顯的邊緣效應(yīng)，可以在非金屬表面（如塑料、玻璃、陶瓷及半導(dǎo)體等）上形成鍍層，工藝設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)。

化學(xué)鍍金層具有良好的耐蝕性、導(dǎo)電性、可焊性和裝飾性等性能，目前已被廣泛應(yīng)用于集成電路的框架引線、宇宙空間技術(shù)、尖端軍事設(shè)備以及裝飾等領(lǐng)域［1－6］。1950年，美國通過了第一個化學(xué)鍍金專利。近年來，化學(xué)鍍金技術(shù)發(fā)展迅速。化學(xué)鍍金按工藝的不同可分為氰化物鍍金、亞鐵氰化鉀鍍金、低氰酸性鍍金及無氰化學(xué)鍍金等。傳統(tǒng)的化學(xué)鍍金工藝使用劇毒的氰化物，且在高溫和強(qiáng)堿性條件下操作，容易剝離掩蔽電路用的耐鍍層，侵蝕陶瓷基板。無氰化學(xué)鍍金具有無污染、作業(yè)環(huán)境安全、廢液處理的經(jīng)濟(jì)成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為化學(xué)鍍金發(fā)展的一個重要方向。在無氰化學(xué)鍍金體系中，亞硫酸鹽或硫代硫酸鹽單獨(dú)作為配位劑的鍍金液體系不穩(wěn)定，使其應(yīng)用受到限制。無氰化學(xué)鍍金液的穩(wěn)定性問題現(xiàn)已成為無氰鍍金領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。本文介紹了亞硫酸鹽／硫代硫酸鹽復(fù)合體系下，以2－巰基苯并噻唑（2-MBT）為穩(wěn)定劑，以乙二胺為促進(jìn)劑的無氰化學(xué)鍍金工藝。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 工藝流程

1.2 鍍液組成及工藝條件

NaAuCl43g／L，Na2SO312g／L，Na2S2O324 g／L，L-抗 壞 血 酸 鈉 40g／L，Na2HPO410g／L，NaH2PO45g／L，2-MBT 1mg／L，乙二胺0～620 mg／L，pH 值6.8，60℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 鍍液穩(wěn)定性

表1為不同條件下生成金沉淀物的時間變化。由表1可知：當(dāng)乙二胺的質(zhì)量濃度為320mg／L，不含2-MBT時，鍍液穩(wěn)定性差，鍍30min即生成金沉淀物；而當(dāng)乙二胺的質(zhì)量濃度為320mg／L，含有2-MBT時，鍍液穩(wěn)定性好，鍍7天后才產(chǎn)生金沉淀物。表明2-MBT的存在對提高鍍液穩(wěn)定性有重要的作用。此外，在含有2-MBT的鍍液中，鍍液出現(xiàn)金沉淀物的時間隨乙二胺的質(zhì)量濃度的增加而變短，表明鍍液穩(wěn)定性隨乙二胺的質(zhì)量濃度的增加而降低。

表1 不同條件下生成金沉淀物的時間變化

2.2 鍍速

表2為乙二胺的質(zhì)量濃度對鍍速的影響，施鍍時間為6h。由表2可知：鍍速隨著乙二胺的質(zhì)量濃度的增加而增大；當(dāng)乙二胺的質(zhì)量濃度大于320 mg／L時，鍍速保持不變。

表2 乙二胺的質(zhì)量濃度對鍍速的影響

2.3 鍍層厚度

表3為乙二胺的質(zhì)量濃度對鍍層厚度的影響，施鍍時間為3h。由表3可知：隨著乙二胺的質(zhì)量濃度的增加，鍍層厚度不斷增大。

表3 乙二胺的質(zhì)量濃度對鍍層厚度的影響

3 結(jié)論

無氰化學(xué)鍍金液具有無毒、作業(yè)環(huán)境安全、對環(huán)境友好以及工藝條件簡單等優(yōu)點(diǎn)，是未來鍍金發(fā)展的一個重要方向。往鍍液中添加2－巰基苯并噻唑（2-MBT）可以大大提高鍍液的穩(wěn)定性，有利于鍍液的長期反復(fù)操作。鍍液中乙二胺的質(zhì)量濃度對提高鍍速及鍍層厚度有重要的影響，從而大大提高了鍍金效率。目前對無氰化學(xué)鍍金機(jī)理的研究存在爭議，尚未統(tǒng)一［7－11］。這一問題有待于后期實(shí)踐研究來解決。隨著無氰化學(xué)鍍金機(jī)理研究的深入和生產(chǎn)工藝的成熟，亞硫酸鹽／硫代硫酸鹽復(fù)合體系下的無氰化學(xué)鍍金因其在生產(chǎn)實(shí)踐中的優(yōu)越性必將在PCB等電子產(chǎn)品領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

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A Study of Non-cyanide Electroless Gold Plating

LU Yin-dong1， LING Zong-xin2，3， ZHAO Jing－jing2

（1.No.55Research Institute，China Electronics Technology Group Corporation，Nanjing 210016，China；2.College of Material Science and Technology，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 211100，China；3.Suzhou Chunxing Precision Mechanical Co.，Ltd.，Suzhou 215121，China）

The effects of 2-mercaptobenzothiazole（2-MBT）on the bath stability as well as ethylenediamine on the plating speed and coating thickness under the sulfite／thiosulfate combination system were investigated.The results show that the presence of 2-MBT is conductive to improving the bath stability.Both plating speed and coating thickness increase with the increasing of the concentration of ethylenediamine.

non-cyanide；electroless gold plating；2-mercaptobenzothiazole；ethylenediamine

TQ 153

A

1000-4742（2012）04-0027-02

2011-04-18