專利名稱：一種埋嵌式電阻材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于電子材料與元器件技術領域，特別涉及一種埋嵌式電阻材料的制備方法。
背景技術：
隨著無線通信、汽車電子及各種消費電子產品的高速發展，對產品的便捷性、高性能、低功耗、高可靠性和多功能以及集成小型化提出了更高的要求。為了實現上述目標，配合相關工藝，采用無源/有源器件集成相結合的技術，實現片上系統的集成化。埋嵌電阻作為三大無源器件埋嵌技術中的重要部分，國內外已展開了大量的研究。現在，埋嵌式電阻材料以Ni-P或Ni-Cr等合金為電阻層，主要研究生產的企業有OmegaPly，Gould Electronics等公司。現有的埋嵌式電阻材料優點是阻值穩定、工藝簡單，但是方塊電阻太小，Ιμπι厚方塊電阻不超過10歐姆。制備方法上，Omega ply公司是在銅箔上通過電鍍的方法在銅箔的一側沉積M-P電阻材料，然后使用層壓的方法將含有M-P層電阻材料的銅箔與半固化介質基材層壓，獲得單面或雙面埋嵌式電阻材料。 Gould Electronics是通過濺射的方法在銅箔上沉積Ni-Cr電阻材料薄層，然后也通過層壓的方法將含有Ni-Cr層電阻材料的銅箔與半固化介質基材相層壓，獲得單面或雙面埋嵌式電阻材料。(參考文獻[1]Richard Ulrich. Embedded Resistors and Capacitors for Organic-Based SOP[J]. IEEE Transaction on Advanced Packaging，2004，Vol. 27 (2) 326 331 ； [2]Jiangtao Wang,Sid Clouser. Thin Film Embedded Resistors[On line]. http://www. gould. com/)如今國內外對于埋嵌式電阻材料的研究主要集中提高無機電阻材料的方塊電阻方面，解決埋嵌電阻材料已是迫在眉睫(詳見IEEE出版的《htegrated Passive Component Technology))書中 11 12,15 16 頁)。通常化學鍍鎳磷要求合金光亮致密，以提高合金的抗腐蝕及摩擦性能，而對于印制電路埋嵌式電阻材料中電阻層材料阻值大、性能穩定、工藝簡單。(參考文獻[1]李衛清，曹建樹.高穩定性化學鍍鎳磷合金工藝研究.新技術新工藝，2006，(2) :42 43;[2] 方君，閔潔.ABS基材化學鍍鎳磷工藝研究.涂裝與電鍍.2007，(6) 26 29.)
發明內容
本發明提供一種埋嵌式電阻材料的制備方法，該方法所制備的埋嵌式電阻材料具有方阻大、性能穩定、散熱性好的特點，且制作工藝簡單，與現有印制電路板制作工藝相兼容，容易被普通印制電路板制作企業掌握和實現。本發明技術方案如下一種埋嵌式電阻材料的制備方法，包括以下步驟步驟1 介質基板表面除油、粗化處理。步驟2 氯化亞錫敏化、水解。將介質基板浸泡于氯化亞錫水溶液中進行敏化，敏化后將介質基板浸泡于去離子水中進行水解，在介質基板表面沉積一層微溶于水的亞錫鹽凝膠狀物Sn2(OH)3C1。步驟3:氯化鈀活化。將表面沉積了 Sn2(OH)3Cl的介質基材浸泡于氯化鈀(PdCl2)水溶液中，使得 Sn2 (OH) 3C1將氯化鈀溶液中的Pd2+離子還原成Pd原子并沉積于介質基材表面，從而形成化學鍍沉積物聚集中心。步驟4 化學鍍多孔結構的鎳磷合金層材料。在經步驟3氯化鈀活化處理后的介質基材表面進行化學鍍，得到多孔結構的鎳磷合金層材料，其中化學鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiCl25 50克、NaHP025 50克、 PH值緩沖劑2 25克、碘化鉀穩定劑1毫克、絡合劑5 50克和阻值調節劑1 80克； 鍍液配制完成時采用PH值調節劑調節PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液使用過程中保持溫度在60 95°C之間。步驟5:熱調質處理。在150 300°C溫度下，對步驟4所得多孔結構的鎳磷合金層材料進行熱處理30 分鐘以上，以使鎳磷合金沉積物更加均勻、減少應力，得到性能穩定的多孔結構的鎳磷合金電阻層。步驟6:表面鍍銅。使用電鍍的方法在多孔結構的鎳磷合金電阻層表面沉積一層銅箔，形成最終的埋嵌式電阻材料。其中銅箔的厚度根據電鍍時間，電鍍液成分以及電流密度等參數控制。需要說明的是1)由于錫元素具有多價陽離子，所以配制SnCl2水溶液時，需要加入一定的濃鹽酸以防止SnClyK溶液中Sn2+氧化成Sn4+。2)由于PdCl2難溶于水，所以配制 PdCl2水溶液時，需要加入一定的濃鹽酸以增加PdCl2的溶解性。上述技術方案中所述PH值緩沖劑為乙酸鈉或乙酸鉀，所起的作用為恒定鍍液PH 值在設定的范圍；所述絡合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋果酸或乳酸中的一種或幾種， 所起的作用為以絡合附2+，在化學鍍過程中釋放固定量的M2+；所述阻值調節劑為硫酸錳、 氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種，所起的作用是使得化學鍍形成的Ni-P合金形成多孔型； 所述PH值調節劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種，調節PH值到所需要的酸度。鍍液中通過添加阻值調節劑使得鎳磷合金材料形成多孔結構(如圖1所示)，從而提高電阻層材料的電阻率；化學鍍過程中，鍍液中的M2+會在微粒上沉積從而降低鍍液的穩定性，加入KI穩定劑后，KI穩定劑可與鍍液中的微粒結合，阻止Ni2+在微粒上沉積，從而提高鍍液的穩定性；電阻層材料方塊電阻隨著鍍液配方中阻值調節劑的含量增加而增加。上述技術方案步驟1至步驟6即可是單面工藝，也可以是雙面工藝，所制備出的埋嵌式電阻材料可以是單面埋嵌式電阻材料(如圖如所示)，也可以是雙面埋嵌式電阻材料 (如圖4b所示)。本發明提供的另一種埋嵌式電阻材料的制備方法，包括以下步驟步驟1 :印制電路板用銅箔表面酸性除油、除銹。步驟2:氯化鈀活化。將經步驟1處理后的銅箔浸泡于氯化鈀水溶液中，銅原子將氯化鈀溶液中的Pd2+ 離子還原成Pd原子并沉積于銅箔表面上，形成化學鍍沉積物聚集中心。
步驟3 化學鍍多孔結構的鎳磷合金層材料。在經步驟2處理后的銅箔一面進行化學鍍，沉積多孔結構的鎳磷合金層材料。其中化學鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiCl25 50克、NaHP025 50克、PH值緩沖劑 2 25克、碘化鉀穩定劑1毫克、絡合劑5 50克和阻值調節劑1 80克；鍍液配制完成時采用PH值調節劑調節PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液使用過程中保持溫度在60 95°C之間。步驟4:熱調質處理。在150 300°C溫度下，對步驟4所得多孔結構的鎳磷合金層材料進行熱處理30 分鐘以上，以使鎳磷合金沉積物更加均勻、減少應力，得到性能穩定的多孔結構的鎳磷合金電阻層。步驟5 將多孔結構的鎳磷合金電阻層與半固化介質基材層壓在一起，得到最終的埋嵌式電阻材料。上述技術方案中所述PH值緩沖劑為乙酸鈉或乙酸鉀，所起的作用為恒定鍍液PH 值在設定的范圍；所述絡合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋果酸或乳酸中的一種或幾種， 所起的作用為以絡合附2+，在化學鍍過程中釋放固定量的M2+；所述阻值調節劑為硫酸錳、 氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種，所起的作用是使得化學鍍形成的Ni-P合金形成多孔型； 所述PH值調節劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種，調節PH值到所需要的酸度。鍍液中通過添加阻值調節劑使得鎳磷合金材料形成多孔結構(如圖1所示)，從而提高電阻層材料的電阻率；化學鍍過程中，鍍液中的M2+會在微粒上沉積從而降低鍍液的穩定性，加入KI穩定劑后，KI穩定劑可與鍍液中的微粒結合，阻止Ni2+在微粒上沉積，從而提高鍍液的穩定性；電阻層材料方塊電阻隨著鍍液配方中阻值調節劑的含量增加而增加。步驟5將多孔結構的鎳磷合金電阻層與半固化介質基材層壓在一起時，若在半固化介質基材層兩面分別層壓一層多孔結構的鎳磷合金電阻層，最終埋嵌式電阻材料為雙面埋嵌式電阻材料(如圖4b所示)；若只在半固化介質基材層單面層壓一層多孔結構的鎳磷合金電阻層，最終埋嵌式電阻材料為單面埋嵌式電阻材料(如圖如所示)。本發明做制備的埋嵌式電阻材料中的鎳磷合金電阻層具有多孔結構，含Ni80% 97%、含P3% 20%，具有方塊電阻大(Ιμπι厚方塊電阻可達100 Ω )、阻值穩定和散熱性好(多孔結構的電阻材料理論上比不具有多孔結構的電阻材料的散熱性好)的特點，并且制作工藝簡單，能與普通印制電路板制作工藝相兼容，易于在印制電路企業推廣。
圖1為本發明所制備的埋嵌式電阻材料中鎳磷合金電阻層的SEM圖。從圖1可明顯看出，本發明制備的埋嵌式電阻材料中電阻層為多孔結構。圖2為本發明所制備的埋嵌式電阻材料中鎳磷合金電阻層的EDS圖。橫坐標為能量，單位為keV ；縱坐標為強度，單位為C/S ；圖中Ni、P為埋嵌式電阻材料主要成分，C、0、A1 等元素為介質基材主要成分。圖3為本發明所制備的埋嵌式電阻材料中鎳磷合金電阻層在熱調質處理前方塊電阻隨阻值調節劑硫酸錳的含量變化圖。橫坐標為硫酸錳的含量，單位為g/L，縱坐標為方塊電阻阻值，單位為Ω。圖4為本發明所制備的埋嵌式電阻材料的結構示意圖。其中圖4(a)為單面埋嵌式電阻材料結構；圖4(b)為雙面埋嵌式電阻材料結構；1為介質基板、2為鎳磷合金電阻層、3 為銅箔。圖5為本發明提供的埋嵌式電阻材料的流程示意圖之一。圖6為本發明提供的埋嵌式電阻材料的流程示意圖之二。
具體實施例方式對比實施方案——采用現有工藝制備的埋嵌式電阻材料。使用生益公司生產的0. 2mm厚的單面覆銅板中環氧玻璃布基材作為化學鍍介質基板進行多孔電阻材料沉積。具體過程如下(1)基板堿性除油第一步將配好的化學除油溶液，置于恒溫水浴鍋中，調節水浴鍋預置溫度為 50-60 0C ；第二步待溫度上升到預設溫度后，將施鍍樣品放入除油溶液中，并將盛放除油溶液的燒杯轉移到超聲波清洗機里，超聲清洗IOmin ；第三步除油完畢后，取出鍍件用去離子水將施鍍樣品沖洗兩次后，放入有少量去離子水的燒杯中，再次超聲清洗2min，進行下一步操作。其除油液配方為氫氧化鈉25g/L，碳酸鈉30g/L，磷酸三鈉50g/L，添加劑少許。(2)氯化亞錫敏化、水解將堿性除油后的印制電路基板浸泡于氯化亞錫水溶液中敏化，敏化工藝條件為表1基板敏化液
權利要求
1.一種埋嵌式電阻材料的制備方法，包括以下步驟步驟1 介質基板表面除油、粗化處理；步驟2 氯化亞錫敏化、水解；將介質基板浸泡于氯化亞錫水溶液中進行敏化，敏化后將介質基板浸泡于去離子水中進行水解，在介質基板表面沉積一層微溶于水的亞錫鹽凝膠狀物Sn2(OH)3Cl ；步驟3 氯化鈀活化；將表面沉積了 Sn2(OH)3Cl的介質基材浸泡于氯化鈀(PdCl2)水溶液中，使得Sn2 (OH) 3C1 將氯化鈀溶液中的Pd2+離子還原成Pd原子并沉積于介質基材表面，從而形成化學鍍沉積物聚集中心；步驟4 化學鍍多孔結構的鎳磷合金層材料；在經步驟3氯化鈀活化處理后的介質基材表面進行化學鍍，得到多孔結構的鎳磷合金層材料，其中化學鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiCl25 50克、NaHP025 50克、PH 值緩沖劑2 25克、碘化鉀穩定劑1毫克、絡合劑5 50克和阻值調節劑1 80克；鍍液配制完成時采用PH值調節劑調節PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液使用過程中保持溫度在 60 95°C之間；步驟5 熱調質處理；在150 300°C溫度下，對步驟4所得多孔結構的鎳磷合金層材料進行熱處理30分鐘以上，以使鎳磷合金沉積物更加均勻、減少應力，得到性能穩定的多孔結構的鎳磷合金電阻層。步驟6 表面鍍銅；使用電鍍的方法在多孔結構的鎳磷合金電阻層表面沉積一層銅箔，形成最終的埋嵌式電阻材料。
2.根據權利要求1所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述絡合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋果酸或乳酸中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述阻值調節劑為硫酸錳、氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述PH 值調節劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟4中所述PH 值緩沖劑為乙酸鈉或乙酸鉀。
6.一種埋嵌式電阻材料的制備方法，包括以下步驟步驟1 印制電路板用銅箔表面酸性除油、除銹；步驟2 氯化鈀活化；將經步驟1處理后的銅箔浸泡于氯化鈀水溶液中，銅原子將氯化鈀溶液中的Pd2+離子還原成Pd原子并沉積于銅箔表面上，形成化學鍍沉積物聚集中心；步驟3 化學鍍多孔結構的鎳磷合金層材料；在經步驟2處理后的銅箔一面進行化學鍍，沉積多孔結構的鎳磷合金層材料。其中化學鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiCl25 50克、NaHP&5 50克、PH值緩沖劑2 25 克、碘化鉀穩定劑1毫克、絡合劑5 50克和阻值調節劑1 80克；鍍液配制完成時采用PH值調節劑調節PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液使用過程中保持溫度在60 95°C之間；步驟4 熱調質處理；在150 300°C溫度下，對步驟4所得多孔結構的鎳磷合金層材料進行熱處理30分鐘以上，以使鎳磷合金沉積物更加均勻、減少應力，得到性能穩定的多孔結構的鎳磷合金電阻層；步驟5:將多孔結構的鎳磷合金電阻層與半固化介質基材層壓在一起，得到最終的埋嵌式電阻材料。
7.根據權利要求6所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述絡合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋果酸或乳酸中的一種或幾種。
8.根據權利要求6所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述阻值調節劑為硫酸錳、氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種。
9.根據權利要求6所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述PH 值調節劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種。
10.根據權利要求6所述的埋嵌式電阻材料的制備方法，其特征在于，步驟3中所述PH 值緩沖劑為乙酸鈉或乙酸鉀。
全文摘要
一種埋嵌式電阻材料的制備方法，屬于電子材料與元器件技術領域。埋嵌式電阻材料的制備可通過在介質基板上化學沉積多孔結構的鎳磷合金電阻層，然后在鎳磷合金電阻層表面電鍍銅獲得；或在銅箔上化學鍍鎳磷合金電阻層，然后與半固化介質基板相層壓而獲得。本發明在制備埋嵌式電阻材料的鎳磷合金電阻層時，在化學鍍液中加入了阻值調節劑，使得所獲得的鎳磷合金電阻層具有多孔結構，經過熱調質處理之后具有方阻大、性能穩定、散熱性好的特點，且制作工藝簡單，與現有印制電路板制作工藝相兼容，容易被普通印制電路板制作企業掌握和實現。
文檔編號H01C17/14GK102324294SQ20111023336
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者何為, 周國云, 張懷武, 楊小健, 王守緒 申請人:電子科技大學