[發明專利]無氰鍍銅液及無氰鍍銅方法

無效

• 申請號: 93103476.0
• 申請日: 1993-03-06
• 公開（公告）號: CN1078505A
• 公開（公告）日: 1993-11-17
• 發明（設計）人: L·雅各布斯
• 申請（專利權）人: 蔡內斯公司
• 主分類號: C25D3/38
• 分類號: C25D3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 楊麗琴

本發明涉及鍍銅領域，具體來說，本發明涉及電鍍銅或化學鍍銅用的無氰含水鍍液及鍍覆方法。

最普通的工業電鍍方法，使用含氰化物鹽類的鍍液。該方法有諸多缺點，其中最大的缺點是，氰化物電解液具有毒性，以及隨著使用和排放對環境帶來的危害。由于這些危害，人們已提出各種無氰電鍍方法。例如，US4，521，282及4，469，569中公開了無氰鍍銅電解液及電鍍方法。

本發明提供了一種不含氰化物，且能產生極細晶粒銅沉積層的含水鍍液，并借此提供一種特別優異的鍍銅方法。

本發明提供了一種無氰鍍銅水溶液。在較佳實施方案中，該鍍液含有硫酸銅、焦磷酸四鉀、硼酸和一種含水添加劑。所述添加劑含有乙醛、甲醛、正丙醇之類的醇和表面活性劑。

該鍍液是用市售低毒性，尤其與常規氰化物鍍液相比毒性低的化學品混溶而成。在室溫下，本發明方法可在黑色金屬基體表面及包括鋁合金在內的有色金屬基體表面上沉積出晶粒細致的半光亮銅，而且本發明方法能高度容忍一般的電鍍雜質，尤其是鋅。

在下面旨在解釋而非限定的說明中，舉出了各特定物質及濃度等，以便充分理解本發明。然而，本領域普通技術人員會清楚看到，本發明可以偏離這些具體說明而另外一些實施方案來實施。在另外一些情況下，省略了對眾所周知過程的一些具體說明，以使對本發明的說明易被理解。

優選的鍍液含有（1）作為銅離子來源物的硫酸銅、（2）作為有利于銅離子遷移的跨越介質的焦磷酸四鉀（TKPP）、（3）防止陽極極化與氧化的硼酸，以及（4）為使陰極表面沉積細致晶粒銅層的含水添加劑。

下面的表1列出各組分化學品的相應濃度，鍍液中余量為去離子水。表中列出了每種組分的最低、標稱及最高三種濃度值。人們都知道，標稱濃度值可產生令人滿意的性能。可以相信的是，在所指出的濃度范圍之內，甚或超出此濃度范圍，均能達到同等性能。所以，本發明并不嚴格局限于這些所列的濃度值。雖然硫酸銅是優先擇用的銅離子來源物，但也發現，在本發明范圍內，其它銅鹽也是合適的代用物。同樣，對本領域內的普通技術人員來說，硼酸的適宜代用物也是顯而易見的。

鍍液按下述步驟來混溶。在適宜的容器中，先裝入約占工作容積80%的去離子水。然后，邊攪拌邊加入預定量的TKPP。在水和TKPP完全混溶后，加入預定量的硫酸銅，同時又不斷攪拌。完全混溶后，仍在不斷攪拌下，加入預定量的硼酸。待完全混溶后，加入下面所述的含水添加劑，同時繼續攪拌，直至完全混溶。最后，加入去離子水，直至工作體積。上述全部混溶過程均在室溫下進行。

上述含水添加劑由下面表2中所列各指定濃度的組分混溶而成，表中的濃度為每加侖添加劑中各組分的濃度。如表1中那樣，給出了最低、標稱和最高三種濃度，但這些濃度僅作準則之用。同氨被廣泛用于各常規方法中那樣，含水添加劑中的醇起主光亮劑的作用。所用的醇是本發明鍍液能耐鋅雜質的起作用物質。雖然，從經濟上考慮，正丙醇是優選的，但常用的任何醇均可使用。

“Triton????x-100”是Rohm????&????Haas公司所產表面活性劑的商品名稱，其主成分為烷芳基聚醚醇、磺酸鹽及硫酸鹽。使用這種或類似表面活性劑的重要之處，在于降低被鍍表面的應力，從而提高所鍍銅層的延展性。

優選在適宜的容器中，充以75%最終體積（即約3夸脫）的去離子水，以此來混溶含水添加劑。然后，在不斷攪拌下，按表2所列順序加入各組分化學品。爾后，在該容器中加入去離子水，使之達到操作體積。該添加劑可預先混溶貯存，以備在上述鍍液中使用。

視待鍍基體而定，本發明鍍液的PH值優先維持在約6-11的范圍之內。對于黑色金屬基體而言，優先擇用較為酸性的鍍液，而對鋅而言，則優先擇用堿性鍍液。該鍍液對溫度并不敏感，而且在任何場合下，均可在約40°F至約100°F的范圍內使用。這一點和一般在125°F左右溫度下操作的常規鍍銅液相比截然不同。

鍍覆可用化學鍍方式進行，或者以電解方式在掛架、滾桶或對卷連續鍍裝置中進行。本發明只需用約僅為常規方法2/3左右的電鍍電流。一般而言，浸鍍所需電流密度在約5-30????ASF的范圍內，對于高速對卷連續鍍方法而言，則可用100????ASF或更高的電流密度。而且，電鍍速度比常規方法快，比常規氰化物法約快2倍，比常規堿性鍍銅法約快3倍。電流密度為10-20????ASF時，沉積速度約達0.2-0.5mil/min。

要認識到的是，上述發明可以不脫離所公開內容的精神或實質性特征而以其它形式來體現。所以，要理解的是，除權利要求書中所述之外，本發明并不受上述說明性實施例的限制。