[發明專利]一種化學鍍銅溶液及化學鍍銅方法

在審

• 申請號: 201410708270.8
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104651814A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 范小玲;曹權根;謝金平;陳世榮;王群;劉松
• 申請（專利權）人: 廣東致卓精密金屬科技有限公司
• 主分類號: C23C18/40
• 分類號: C23C18/40
• 代理公司: 佛山東平知識產權事務所(普通合伙) 44307
• 代理人: 詹仲國

技術領域

本發明涉及非金屬化學鍍領域，尤其涉及一種化學鍍銅溶液及相應的化學鍍銅方法。

背景技術

化學鍍是利用化學還原劑使金屬離子在具有催化活性的鍍件上形成金屬或金屬層的方法，無需電源，工藝設備簡單，可在非金屬(非導體)如塑料、玻璃、陶)瓷及半導體材料表面上進行，鍍層厚度非常均勻，結合力好。基于化學鍍優于電鍍的特性，所以在線路板制造領域得到了廣泛的應用。

化學鍍銅(Electroless?plating?copper)，俗稱沉銅。它是一種自身的催化氧化還原反應。在化學鍍銅過程中，Cu²⁺離子得到電子還原為金屬銅，還原劑放出電子，本身被氧化。

目前，大多數商品化學鍍銅溶液采用甲醛作為還原劑，主反應為：

Cu²⁺+2HCHO+4OH^-→Cu+2HCOO-+2H₂O+H₂↑

在堿性溶液中，甲醛不僅僅是將Cu²⁺還原成Cu，還有少量Cu²⁺被還原成Cu⁺而生成CuOH和Cu₂O。有小部分CuOH和Cu₂O會溶解，發生歧化反應生成單質Cu粉，分散于鍍液中形成新的催化中心，導致鍍液自發分解。因此除上述主反應外，還有以下副反應：

康尼查羅歧化反應??2HCHO+NaOH＝HCOONa+CH₃OH

Cu⁺的生成??????????2Cu²⁺+HCHO+5OH^-→Cu₂O+HCOO-+3H₂O?

???????????????????Cu₂O+H₂O＝2Cu++2OH^-

Cu⁺的歧化反應??????2Cu⁺＝Cu²⁺+Cu

化學鍍銅溶液的種類很多。按鍍銅層的厚度分為鍍薄銅溶液和鍍厚銅溶液(即沉積速率要求達到6～9μm/h，30min內鍍層厚度達2～3μm)；而根據溶液的用途，又可分為塑料金屬化、印制電路板孔金屬化等溶液。化學鍍銅溶液主要是由銅鹽、還原劑、絡合劑、穩定劑、pH值調節劑和其他添加劑組成。

目前，線路板生產的發展趨勢為線路板直接金屬化的化學鍍銅工藝，該工藝為：使基體被選擇性活化，從而形成線路狀活化區域，然后在化學鍍銅溶液沉積銅在活化區域上，從而形成了導電線路。該方法相對傳統的化學鍍銅工藝，步驟少并且簡單易操作。但是對化學鍍銅溶液也提出了更高的要求。現有的化學鍍銅溶液存在鍍速慢、鍍層薄，在鍍層達到3-4微米時會出現鍍速極慢甚至停滯的現象，較難滿足線路板對鍍層厚度的要求。

一般來說，鍍速越高，穩定性越難控制。穩定性越好，鍍速就越難提升。因此，如何協調好化學鍍銅液的穩定性和鍍速這一矛盾，獲得快速和高穩定性的化學鍍銅液，一直是化學鍍銅領域的研究方向。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術之不足而提供的一種穩定性高、鍍速快、鍍層厚的化學鍍銅液。

本發明的另一目的是提供一種化學鍍銅方法。

本發明是采用如下技術解決方案來實現上述目的：一種化學鍍銅液，其特征在于，它是包含銅鹽5-30g/L、還原劑5-20ml/L、絡合劑10-40g/L、pH調節劑8-20g/L、pH緩沖劑5-15g/L、有機物Q?5-50mg/L、亞鐵鹽0-1g/L、?表面活性劑0-5g/L、穩定劑1-100mg/L、加速劑5-30mg/L、甲醇10-20ml/L的水溶液，所述化學鍍厚銅液的pH值為12.0-13.5。其中，所述銅鹽其作用是提供可還原的Cu²⁺，如CuCl₂、Cu(NO₃)₂、CuSO₄；優選以甲醛為還原劑，由于甲醛具有優良的還原性能，且價格便宜，甲醛與Cu²⁺反應生成Cu原子沉淀下來，自身被氧化為甲酸。