[发明专利]镀钯及镀钯合金之高速方法

说明书

【发明所属之技术领域】

本发明系关于一种使用氨基钯和钯合金镀覆组成物镀覆钯及钯合金之高速方 法。更详细言之，本发明系关于一种使用游离氨含量减低的氨基钯和钯合金镀覆组 成物镀覆钯及钯合金之高速方法。

【先前技术】

过去数年内金价的急剧增高已在金属镀覆领域中催生出新的方法和设备及尝 试使用替代金属诸如钯和其合金，例如，透过连续端子电镀(reel-to-reel plating)。 此等镀覆方法的使用需要高速镀覆及高速度需要10安培/平方公分(Amps/dm²)或更 高之电流密度。此外，工业界上需要高速镀覆以期在尽可能短的时间内达到金属沉 积以使金属镀覆对象的制造更为有效率。高速镀覆设备可以采用喷射镀覆原理(jet plating principle)，其系将镀覆溶液以喷射气流方式喷布到要镀覆的基材之上以提供 激烈搅动。激烈搅动也可以不用喷射气流而经由使用泵将溶液非常快速地移动通过 要镀覆的基材，或将基材快速地移动通过溶液而激烈搅动。另一种高速镀覆形式为 选择性地镀覆。此种选择性镀覆使用专业化的镀覆设备诸如化学或机械屏蔽，其将 金属沉积物限制到特定要求的部位，而将其它部位保持成没有金属。

已有进行尝试使用各种镀槽以高速镀覆设备镀覆钯和其合金；不过，所得沉积 物不是烧焦就是呈暗灰色或彼等成为亮到半光泽且会受到高度应力并展现出只有 在高倍显微镜下才能看出的表面微裂痕。此等裂痕可在沉积物从镀覆槽出来时看到 或彼等在沉积物静置于室温下一天或更长之后才能看出。关于裂痕已有大量的文 献。其可归因于氢与钯的共沉积。在氢从沉积物发散掉之后，裂痕即出现。工业界 渴望从10至100安培/平方公分或更高的可用电流密度在高速镀覆中得到无裂痕的 钯和钯合金沉积物。此外，工业界渴望具有高耐磨性、高抗蚀性、低电阻及良好可 焊性的钯及钯合金，诸如作为电气接触点的覆层者。

为了从镀覆程序达到具有所需性质的钯或钯合金沉积物，必须加上许多程序参 数。此等参数包括，但不限于，槽组成、槽温、镀覆中的搅动速率和槽pH值。要 达到最优程序的特定参数可能要广泛地依靠，是否取决于程序为低速镀覆或高速镀 覆。许多种钯和钯合金镀覆程序使用氨作为金属的配位基(ligand)。氨基程序较无 氨程序具有更多优点。此等优点包括：1)相对于其它类型的配位基，诸如多元胺 型配位基，其没有来自有机配位基的有害分解产物；2)高延展性沉积物；和3)钯 氨盐比无氨程序所需的许多特异的钯盐更经济且易于取得。

此等氨基程序可从低酸性到高碱性pH范围，例如从pH为6到更高的pH下 操作。于槽操作中，会从槽以氨蒸气形式散逸出游离氨。此会变更槽的pH值且使 其不稳定而严重地损及槽的性能。此在高速镀覆时特别具有问题性，其比低速镀覆 有较快的镀覆速率及更激烈的槽搅动，因而造成更大的游离氨之流失速率。而且， 在高温镀覆或在镀覆中温度增高时(此为高速镀覆之典型现象)，会造成氨从槽中流 失，因而使镀覆程序不稳定。氨基镀覆程序需要定期补充氨以便维持程序的稳定性 和最优操作。典型地，系将游离氨含量保持在50克/升至150克/升，更佳为100克 /升。不过，氨的补充是困难的。氨时常系经由在镀槽中添加铵盐来补充，例如使 用硫酸盐基溶液的硫酸铵；不过，此会导致镀槽中阴离子的蓄积，促成槽内成分的 盐析而急剧地缩减槽的寿命。也可以将氨气体和氢氧化铵添加到槽内；不过，此等 化合物处置起来不方便且有问题。两者对于使用彼等的工人都回呈现严重的有害且 有毒的危险。于槽中加入更多的游离氨，氨的流失愈大，因而对环境有危险性。据 此，工业界渴望一种游离氨含量减低的高速镀覆方法。

于高速镀覆中，例如连续端子之电镀，氨流失更大，如此需要更大的氨补充速 率，因而增加维持稳定镀覆程序之困难性。而且，当高速镀覆时槽的高温和快速搅 动会进一步增加氨的流失且使槽不稳定。氨的快速流失会导致不稳定的槽和不良的 程序性能。此会减低程序的整体效率及增加镀覆成本。

US 5,415,685揭示一种氨基钯镀覆组成物和方法。该专利宣称该氨基钯镀覆组 成物系稳定的且同时提供比习用程序在更宽的镀层厚度范围内有更白的钯沉积物。 该专利中所述方法为一种低速方法，使用的电流密度从0.1安培/平方呎(Amps/ft2) 至50安培/平方呎(0.01安培/平方公分至5安培/平方公分)。此等方法不适合于 要强制采用高速镀覆以达到经济效率的工业界。据此，有需要一种从氨基槽镀覆钯 及钯合金之高速方法。