电镀钯溶液.pdf

电 镀 钯 溶 液 王丽丽 编译 南京得实公司 南京 210018 摘 要 概述了含有Pd化合物 添加剂 导电盐和光亮剂等组成的电镀Pd溶液 镀液的特征 在于添加了含卤化合物或羧酸类化合物的添加剂 旨在改善镀液的稳定性 可以获得内应力低的无 裂纹光泽Pd镀层 适用于装饰品和电子电器零件等的电镀 关键词 电镀Pd 添加剂 光泽 附着性 1 前 言 由于Pd镀层具有优良的耐蚀性和光泽性 业 已应用于连接器电子电器用品和装饰用品等工业产 品中 然而在基体表面上电镀Pd时 Pd镀层中因渗 氢而产生残余内应力 容易导致镀层剥离或镀层裂 纹等问题 为了解决电镀Pd存在的上述问题 曾经 采用过的Pd镀液有 1 含有Pd化合物和亚硝酸盐 的冲击镀Pd液冲击电镀Pd 以此作为中间层 再采 用含有Pd化合物 电解质和亚硝酸盐的Pd镀液电 镀Pd 该法虽然可以提高高电流密度电镀时的镀层 附着力和光泽性 但是要求以冲击镀Pd镀层作为 电镀Pd的中间层 致使制造成本提高 工艺复杂 2 采用以PdSO4和PdSO3的混合物为Pd盐的Pd 镀液 该法虽然可以在1A dm 2 时获得10 m厚度 的无裂纹Pd镀层 但是镀液中含有的H2SO3使镀 液的稳定性差 镀液呈强酸性 显著地侵蚀基体 鉴 于上述状况 本文就改进的电镀Pd溶液加以叙 述 1 2 3 2 工艺概述 Pd电镀液由Pd化合物 导电盐 添加剂和光亮 剂等组成 Pd化合物有Pd NH3 2 NO3 2 Pd NH3 4 NO3 2 Pd NH3 2 NO3 Cl Pd NH3 4 NO3 Cl Pd NH3 2Cl2 Pd NH3 4Cl2等钯氨络合物盐类 Pd 化合物浓度为1 30 g L 最好为5 20 g L 如果 Pd化合物浓度过低 则会降低高电流密度电镀时的 镀层光泽性 如果Pd化合物浓度过高 则因镀液带 出损失而不经济 导电性化合物有HCl HNO3 H2SO4 H3BO3 H2CO3 H3PO4 H4P2O7 氨基磺酸 磺酸和羧酸等酸 以及它们的碱金属盐 碱土金属盐和NH4 盐等 导 电性化合物浓度为10 500 g L 最好为20 200 g L 如果导电性化合物浓度过低 则会降低镀液的 导电性 如果浓度过高 则会影响Pd镀层外观 镀 液 中 加 入 添 加 剂 旨 在 改 善 镀 液 性 能 乃至镀层性能 适 宜 的 添 加 剂 有N aCl KCl等 含有卤离子的碱金属卤化物 NH4Cl等 卤 化 铵 Pd NH3 2Cl2 Pd NH3 4Cl2 Pd NH3 2 NO3 Cl Pd NH3 4 NO3 Cl等卤化钯氨络合盐 马来酸 富马 酸 硫代苹果酸 天冬氨酸 甲叉丁二酸 柠檬酸 苯 二酸 EDTA 吡啶二羧酸等含有两个以上羧基的羧 酸及其衍生物 添加剂浓度为0101 200 g L 最好 为011 50 g L 如果添加剂浓度过低 则会降低镀 层附着性 容易发生镀层裂纹 如果添加剂浓度过 高 既会影响镀层外观 也不经济 镀液中加入光亮剂 可以改善Pd镀层外观 适 用的光亮剂有HNO2和N aNO2等 光亮剂浓度为 1 200 g L 最好为5 100 g L 如果光亮剂浓度 过低 则会降低高电流密度电镀时的镀层光泽性 如 果光亮剂浓度过高 则会降低镀层沉积速度 镀液pH为6 14 最好为7 10 如果镀液pH 过低 镀液稳定性差 镀液pH过高 则会显著地影 42 M ay 1999 Plating and Finishing Vol 21 No 3 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 响镀层光泽性 电流密度为011 20A dm 2 最好为 013 10 A dm 2 镀液温度为 15 80 最好为20 70 如果镀液温度过低 则会降低镀层的沉积速 度 镀液温度过高 则会降低镀液的稳定性 电镀时 最好搅拌镀液 尤其是在高电流密度时的镀液搅拌 将会有助于提高镀速 Pd电镀液适用于Cu及其合 金镀件的表面精饰 3 镀液配方 311 含有卤化物添加剂的Pd镀液 表 1 表1 镀液配方及工艺条件 镀液配方 g L 与工艺条件1234 Pd NH3 2 NO3 2 以Pd计 10101010 N aCl 以Cl2计 1 3 NH4Cl 以Cl2计 10 NH4NO3100100 100 NH4 3PO4 100 N aNO225252525 pH810810810810 JK A dm 2 0 15 0 15 0 15 0 15 30303030 t m in 30303030 表1中1 3镀液的特征在于含有Cl2等含卤化 合物 以前的没有添加含卤化合物的Pd镀液 如表 1中的4 在高电流密度电镀时会产生大量H2 这 种H2容易吸藏在Pd镀层中 产生镀层残余应力 导致镀层附着性差 甚至使镀层剥离 镀液中添加了 卤离子化合物 大大地缓和了在高电流密度电镀时 产生的H2 在0 15A dm 2 的电流密度范围内 Pd 镀层的内应力低 在10 A dm 2 以下电流密度范围 内 Pd镀层光泽性良好 然而不含卤离子化合物的 镀液在3 A dm 2 时电镀时的Pd镀层就会发生剥 离 312 含有氯化钯氨络合物添加剂的Pd镀液 如表 2 表2中Pd镀液中的氯化钯氨络合物盐兼作Pd 源和含卤化合物添加剂的双重作用 大大地缓和了 在 高 电 流 密 度 电 镀 时 产 生 的H2 因 此 在 0 15 A dm 2的整个电流密度范围内都可以获得内 应力低和光泽性良好的Pd镀层 表2 含有氯化钯氨络合物的Pd镀液 镀液配方 g L 与工艺条件5678 Pd NH3 2 NO3 Cl 以Pd计 10 3 Pd NH3 4 NO3 Cl 以Pd计 10 Pd NH3 4 NO3 2 以Pd计 2020 Pd NH3 2Cl2 以Cl2计 3 NH4NO3100100100100 N aNO250505050 pH810810810810 JK A dm 2 0 15 0 15 0 15 0 15 30303030 t m in 30303030 313 含有羧酸类化合物添加剂的Pd镀液 表 3 表3 含有羧酸类化合物的Pd镀液 镀液配方 g L 与工艺条件91011121314 Pd NH3 2 NO3 2 以Pd计 10101010 Pd NH3 2 NO3 Cl 以Pd计 1010 富马酸10 硫代苹果酸 10 天冬氨酸 10 EDTA 10 苯二酸 10 甲叉丁二酸 10 NH4 2SO4100 100 NH4 3PO4 100 NH4NO3 100 100 磺胺酸铵 100 N aNO2505050502525 pH810 810 810 810 810 810 JK A dm 2 110 110 110 110 110 110 303030303030 搅拌强强强强强强 t m in 725990674950 镀层厚度 m 1313 1415 1514 1116 1013 1011 52 1999年5月 电 镀 与 精 饰 第21卷第3期 总126期 1995 2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 表3中Pd镀液的特征在于添加了含有2个以 上羧基的羧酸及其衍生物作为镀液添加剂 镀液呈 现中性或弱碱性 对镀件基体几乎没有侵蚀性 镀液 采用钯氨络合盐作为Pd源 镀液稳定性良好 采用 显微镜 1000 观察和氨气曝气试验来评估Pd镀 层有无裂纹 结果表明10 m以上的厚镀层都没有 裂纹 与光亮镀N i层进行比较 目测Pd镀层的光泽 性 结果表明Pd镀层的光泽性均为良好 可与光亮 镀N i层相媲美 然而不含添加剂的Pd镀液4 在同 样的工艺条件 pH 8 0 JK 1 A dm 2 30 强 搅拌 下电镀23 m in 可以获得410 m厚度的无裂 纹光亮Pd镀层 如果再电镀更厚的Pd镀层 则会 发生镀层裂纹 4 结 论 含有钯氨络合盐 添加剂 导电盐和光亮剂等组 成的Pd电镀液的特征如下 1 镀液以钯氨络合盐作为Pd源 可以显著地 提高Pd镀液的稳定性 2 镀液呈现中性到弱碱性 几乎不会侵蚀镀件 基体 3 以N aCl NH4Cl等卤化物为添加剂时 在15 A dm 2 以下电镀时的Pd镀层的内应力低 对基体 表面的附着性良好 在10 A dm 2 以下电镀时的Pd 镀层的光泽性良好 以卤化钯氨络合盐兼作Pd源 和添加剂时 在15 A dm 2 以下电镀的Pd镀层内应 力低 光泽性良好 以富马酸等含有两个以上羧基的 羧酸及其衍生物为添加剂时 在1 A dm 2 电流密度 电镀时 可以获得10 m以上的低内应力和光泽性 良好的无裂纹厚Pd镀层 4 Pd电镀液适用于装饰用品 连接器等电子电 器用品的表面精饰 具有良好的应用前景 参考文献 1相场玲宏 铃木学 1Pd电镀液 1JP 08060393 1996203205 2相场玲宏 铃木学 1Pd电