[發(fā)明專利]鍍銅溶液及其制造和使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410097867.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104047036B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅格·伯納茲;理查德·貝勒馬爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 麥德美樂(lè)思美國(guó)有限公司
• 主分類號(hào): C25D3/38
• 分類號(hào): C25D3/38;C25D7/12
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;張英

本發(fā)明總體上涉及鍍銅溶液及其制造和使用方法。具體而言，本發(fā)明包括含有銅離子源和導(dǎo)電鹽的鍍銅溶液，其中所述鍍銅溶液由于基本上不含氯離子而具有1.7～3.5的pH。

相關(guān)申請(qǐng)

[無(wú)可適用的]

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及鍍銅溶液及其制造和使用方法。具體而言，本發(fā)明包括含有銅離子源和導(dǎo)電鹽的鍍銅溶液，其中所述鍍銅溶液由于基本上不含氯離子而具有1.7～3.5的pH。本發(fā)明還涉及使用這種鍍銅溶液的方法。本發(fā)明能夠適用于制造印刷電路板和太陽(yáng)能硅晶片。

背景技術(shù)

本申請(qǐng)涉及銅鍍，銅鍍用于許多技術(shù)領(lǐng)域，例如印刷電路領(lǐng)域。銅能夠鍍到許多基板上，例如印刷電路板（PCB），太陽(yáng)能電池和集成電路（IC）基板。

印刷電路板是指由位于絕緣材料（通常是玻璃纖維強(qiáng)化的環(huán)氧樹脂）相對(duì)側(cè)面上的導(dǎo)電材料（通常是銅或鍍有焊料或金的銅）形成的固態(tài)電路。在印刷電路板具有設(shè)置于單絕緣層相對(duì)側(cè)面上的兩個(gè)導(dǎo)電表面的情況下，所得到的電路板稱為“雙面電路板”。為了在單板上容納甚至更多的電路，將數(shù)個(gè)銅層夾層于絕緣材料板之間以產(chǎn)生多層電路板。

集成電路或單片集成電路（也稱為IC，芯片或微芯片）是在半導(dǎo)體材料（通常是硅）的一個(gè)小板（“芯片”）上的一組電子電路。可以將它制成比由獨(dú)立部件制造的分立電路小得多。集成電路用于現(xiàn)今的大量電子設(shè)備。電腦、移動(dòng)電話和其他數(shù)字家電都利用集成電路。

太陽(yáng)能電池（也稱為光伏（PV）電池）是通過(guò)光伏效應(yīng)將光能量轉(zhuǎn)換成電能的電氣裝置。它具有光電電池的形式（因?yàn)楫?dāng)光入射到其上時(shí)其電特性--例如電流，電壓或電阻--會(huì)發(fā)生變化），當(dāng)暴露于光時(shí)，它能夠生成和支持電流而無(wú)需連接任何外部電壓源。典型的硅PV電池由硼摻雜（P-型）硅的較厚層頂部上的磷摻雜（N-型）硅的超薄層構(gòu)成的薄晶片構(gòu)成。在這兩種材料接觸之處（稱為P-N結(jié)）的電池頂部表面附近產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)太陽(yáng)光穿透PV電池表面時(shí)，該電場(chǎng)為光激發(fā)電子提供動(dòng)量和方向，從而當(dāng)將太陽(yáng)能電池連接至電負(fù)載時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電流。

制造傳統(tǒng)的單晶硅和多晶硅PV電池的方法始于非常純的半導(dǎo)體級(jí)多晶硅--由石英加工并廣泛用于整個(gè)電子工業(yè)中的材料。然后將多晶硅加熱至熔化溫度，并向熔體中加入痕量的硼以產(chǎn)生P-型半導(dǎo)體材料。接著，通常采用以下兩種方法之一來(lái)形成硅錠或硅塊：1）由從所述熔融多晶硅提取的晶種晶體生長(zhǎng)純晶體硅錠，或2）在模塊中澆鑄所述熔融多晶硅，產(chǎn)生多晶硅材料。然后利用線鋸將硅錠切片成單個(gè)晶片，隨后進(jìn)行表面刻蝕處理。在將晶片清洗之后，將其置于磷擴(kuò)散爐中，在電池的整個(gè)外表面周圍產(chǎn)生較薄的N-型半導(dǎo)體層。接著，將抗反射涂層施加到所述電池的頂部表面上。

在每個(gè)電池的背面（正極）上沉積鍍鋁導(dǎo)電材料，通過(guò)替換所述擴(kuò)散的磷層來(lái)恢復(fù)背面的P-型特性。所述鍍鋁導(dǎo)電性材料有時(shí)通過(guò)絲網(wǎng)印刷金屬糊劑，如鋁糊劑而進(jìn)行涂施。

還將電觸點(diǎn)印在電池的頂部（負(fù)極）的表面上。由精細(xì)“手指”和較大的“總線條”構(gòu)成的網(wǎng)格狀金屬接觸點(diǎn)通常絲網(wǎng)印刷到頂表面上。這通常使用銀糊劑完成。然而，銀糊劑非常昂貴。針對(duì)降低PV電池成本的一個(gè)步驟是，印刷更細(xì)的銀網(wǎng)格并通過(guò)用各種成本更低的電鍍層如鎳、銅、錫及每種的各種組合進(jìn)行頂涂來(lái)改善其導(dǎo)電性。銀糊劑的電鍍通過(guò)將絲網(wǎng)印刷和燒制的晶片浸漬于施加直流或LIP電鍍的電鍍液中而容易地實(shí)現(xiàn)。隨后將所述金屬直接沉積于銀糊劑上，而無(wú)需任何預(yù)處理（因?yàn)楦邔?dǎo)電性和在所述銀粒子上非常薄的氧化物）。

常見(jiàn)的鍍銅溶液包括光亮的酸性鍍銅溶液、含螯合化合物的鍍銅溶液、堿性鍍銅溶液和含氰化物的鍍銅溶液。含有螯合化合物的鍍銅溶液并不總是令人希望的，因?yàn)轵香~溶液的廢物處理比非螯合銅溶液成本更高。堿性鍍銅溶液并不總是令人希望的，因?yàn)閴A性溶液需要螯合劑或強(qiáng)絡(luò)合劑如氰化物。氰化物有毒，并具有健康風(fēng)險(xiǎn)。

一種具體的鍍銅方法是光亮酸性鍍銅。光亮酸性鍍銅涉及大量的硫酸或其他酸。光亮酸性鍍銅還需要氯離子，以便進(jìn)行光滑沉積。