[发明专利]单槽法镀多层镍工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种镀镍工艺，具体而言，涉及一种单槽法镀多层镍工艺，及该工艺在电子电镀与防腐件电镀中的应用，还涉及包含用本发明工艺形成的多层镍的元件。

背景技术

电子元器件和一般工业金属零部件镀镍时，为了提高其防腐蚀能力，国内外一般采用三槽法配以三种不同的镀镍液和不同的电流密度来获得三层含硫量不同的镀镍层，利用其含硫量不同则腐蚀电极电位也不同的原理来提高金属件的抗腐蚀能力，这种方法获得的镀镍层通常需要15微米以上的厚度才能满足要求。如果这样厚度的镍层用于集成电路外壳和带有引线的电子元件，其引线的抗疲劳强度远远达不到使用要求。

为解决上述问题，本发明提供了一种单槽法镀镍技术，其只用一个镀槽、一种镀镍液配方、一台多波形电镀电源，当用于集成电路外壳镀镍时，即使厚度达到15微米，其引线的抗疲劳强度也能达到使用要求，同时抗腐蚀能力可达到24小时以上盐雾试验的标准。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种单槽法镀多层镍的工艺，其利用多波形电镀电源，采用一种镀镍液配方和单个电镀槽，即可实现多层镍电镀，而不是采用传统的三个电镀槽、三种不同的镀镍液配方和单一的直流供电。

本发明的另一个目的是提供包含用本发明镀多层镍工艺形成的多层镍的元件。

本发明与普通电镀所不同的是，不用单一波形的直流电源而采用一台电流波形可自动转换、电流密度可跟踪调整的多波形电镀电源，将多波形电镀电源设置好三种以上不同波形的组合和相应的工作时间及适应的平均电流密度，镀到所需的镍层厚度即告结束。由于镀镍所采用的电流波形不同，导致晶粒的结晶取向不同，所以得到的镀镍层为多层结构。

按照本发明的一个实施方案，本发明的单槽法镀多层镍工艺所采用的多波形电源采用三种不同的波形，具体条件为：平均电流密度为0.1-10A/dm²，优选0.5-1.0A/dm²；电流波形组合为：直流，电镀时间为1秒-30分钟，优选5秒-10分钟，更优选10秒-5分钟；脉冲电流，工作比为0.1-1.0∶0.5-5，优选为0.1-0.5∶0.5-2，更优选为0.1-0.2∶0.8-0.9ms，工作时间为50-70ms∶30-50ms，电镀时间为1秒-30分钟，优选2秒-10分钟，更优选6秒-3分钟；换向脉冲电流，工作比为0.1-1.0∶0.5-3，优选0.1-0.4∶0.6-1.0ms，换向时间为140-800ms∶40-100ms，电镀时间为1秒-20分钟，优选2秒-10分钟，更优选4秒-2分钟，然后循环至所需镀镍层厚度为止。

用本发明工艺形成的镀镍层厚度可以根据制品的目标用途，由本领域技术人员容易地确定。例如在电子元件领域，一般控制在5-20微米，优选控制在6-15微米，更优选控制在8-10微米范围内。

原则上，对用于本发明的镀镍液没有限制。例如，可用于本发明的合适的镀镍液可以是普通的瓦特镀镍液，也可以是普通工业用的半光亮或光亮镀镍液。当用于电子电镀时，优选采用瓦特镍。

作为实例，本发明所采用的镀镍液配方组成为：每升镀液含硫酸镍0.9-1.14mol，氯化镍0.15-0.21mol，硼酸0.6-0.8mol，光亮剂0-0.012mol，表面活性剂10-50ppm；pH值3.5-4.1，温度40-45℃。

采用本发明的单槽法镀镍工艺，不仅工艺简单，节约成本，而且由于每层镍采用的电流波形不同，其晶粒的结晶取向也不同，相应的腐蚀电极电位也不同，通常层间电位差大于40mv，组合电位差大于140mV，抗腐蚀能力较强。

附图说明

图1是用于本发明实施例1的多波形电源工作示意图。首先通直流电，电镀5分钟后，切换成脉冲电流，脉冲电流的工作比为0.2∶0.8，工作时间为60ms∶40ms，电镀3分钟后，切换成换向脉冲电流，工作比为0.1∶0.9，换向时间为140ms∶40ms，电镀2分钟后，切换为直流电，开始下一循环周期。在整个电镀期间，各波形电流的平均电流密度为0.8A/dm²。总的电镀时间为50分钟。

图2是用本发明工艺形成的多层镀镍层(实施例1的制品)的金相图，可以明显看到在基材上形成了多个镍层。

图3是根据本发明得到的多层镍腐蚀电位图。

具体实施方式

本发明中的引线抗疲劳强度是指根据引线直径大小，施以相应的拉力，使引线沿轴向90°弯曲，引线弯曲部分不发生裂纹，引线与基体之间不发生松动和相对移动，则引线通过该次测试。