一種化學(xué)鍍銅溶液及化學(xué)鍍銅方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及非金屬化學(xué)鍍領(lǐng)域，尤其涉及一種化學(xué)鍍銅溶液及相應(yīng)的化學(xué)鍍銅方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)鍍是利用化學(xué)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(shè)備簡單，可在非金屬（非導(dǎo)體）如塑料、玻璃、陶）瓷及半導(dǎo)體 材料表面上進(jìn)行，鍍層厚度非常均勻，結(jié)合力好?；诨瘜W(xué)鍍優(yōu)于電鍍的特性，所以在線路 板制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 化學(xué)鍍銅（Electrolessplatingcopper)，俗稱沉銅。它是一種自身的催化氧化 還原反應(yīng)。在化學(xué)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。
[0004] 目前，大多數(shù)商品化學(xué)鍍銅溶液采用甲醛作為還原劑，主反應(yīng)為:
[0005] Cu2++2HCH0+40IT-Cu+2HC00-+2H20+H2t
[0006] 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Cu20。有小部分CuOH和Cu20會溶解，發(fā)生歧化反應(yīng)生成單質(zhì)Cu粉，分散于鍍液中 形成新的催化中心，導(dǎo)致鍍液自發(fā)分解。因此除上述主反應(yīng)外，還有以下副反應(yīng)：
[0007] 康尼查羅歧化反應(yīng) 2HCH0+Na0H=HC00Na+CH30H
[0008] Cu+的生成 2Cu2++HCH0+50IT-Cu20+HC00-+3H20
[0009] Cu20+H20 = 2Cu++20H
[0010] Cu+的歧化反應(yīng) 2Cu+=Cu2++Cu
[0011] 化學(xué)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(dá)到6~9ym/h，30min內(nèi)鍍層厚度達(dá)2~3ym);而根據(jù)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?；瘜W(xué)鍍銅溶液主要是由銅鹽、還原劑、絡(luò)合劑、 穩(wěn)定劑、pH值調(diào)節(jié)劑和其他添加劑組成。
[0012] 目前，線路板生產(chǎn)的發(fā)展趨勢為線路板直接金屬化的化學(xué)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(qū)域，然后在化學(xué)鍍銅溶液沉積銅在活化區(qū)域上， 從而形成了導(dǎo)電線路。該方法相對傳統(tǒng)的化學(xué)鍍銅工藝，步驟少并且簡單易操作。但是對 化學(xué)鍍銅溶液也提出了更高的要求?，F(xiàn)有的化學(xué)鍍銅溶液存在鍍速慢、鍍層薄，在鍍層達(dá)到 3-4微米時(shí)會出現(xiàn)鍍速極慢甚至停滯的現(xiàn)象，較難滿足線路板對鍍層厚度的要求。
[0013] 一般來說，鍍速越高，穩(wěn)定性越難控制。穩(wěn)定性越好，鍍速就越難提升。因此，如何 協(xié)調(diào)好化學(xué)鍍銅液的穩(wěn)定性和鍍速這一矛盾，獲得快速和高穩(wěn)定性的化學(xué)鍍銅液，一直是 化學(xué)鍍銅領(lǐng)域的研宄方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種穩(wěn)定性高、鍍速快、鍍 層厚的化學(xué)鍍銅液。
[0015] 本發(fā)明的另一目的是提供一種化學(xué)鍍銅方法。
[0016] 本發(fā)明是采用如下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：一種化學(xué)鍍銅液，其特征在于， 它是包含銅鹽5-30g/L、還原劑5-20ml/L、絡(luò)合劑10-40g/L、pH調(diào)節(jié)劑8-20g/L、pH緩沖劑 5-15g/L、有機(jī)物Q5-50mg/L、亞鐵鹽0-lg/L、表面活性劑0-5g/L、穩(wěn)定劑l-100mg/L、加速 劑5-30mg/L、甲醇10-20ml/L的水溶液，所述化學(xué)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(^12、&1(腸3) 2、(^04;優(yōu)選以甲醛為還原劑，由于甲 醛具有優(yōu)良的還原性能，且價(jià)格便宜，甲醛與Cu2+反應(yīng)生成Cu原子沉淀下來，自身被氧化為 甲酸。
[0017] 作為上述方案的進(jìn)一步說明，所述絡(luò)合劑選自檸檬酸、可溶性檸檬酸鹽、酒石酸、 可溶性酒石酸鹽、乙二胺、三乙醇胺、六乙醇胺，乙二胺四乙酸、可溶性乙二胺四乙酸鹽、 N，N'，N'，N' -四（2-羥丙基）乙二胺（THPED)、苯基乙二胺四乙酸（⑶TA)中的兩種或兩 種以上；絡(luò)合劑的作用是與銅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，防止Cu2+在堿性條件下生成Cu(OH) 2 沉淀，為了使絡(luò)合效果更好，同時(shí)提高沉積速率及鍍液穩(wěn)定性，本發(fā)明采用雙絡(luò)合組分或兩 種以上的絡(luò)合組分，優(yōu)選N，N'，N'，N'_四（2-羥丙基）乙二胺（THPED)和乙二胺四乙酸二 鈉。
[0018] 更優(yōu)選地，N，N'，N'，N' -四（2-羥丙基）乙二胺的濃度為5-30g/L，乙二胺四乙 酸二鈉的濃度為3-15g/L。
[0019] pH調(diào)節(jié)劑的作用是提供一個(gè)堿性的反應(yīng)環(huán)境，因?yàn)榧兹┲挥性趐H>ll堿性條件下 才具有還原能力，本發(fā)明優(yōu)選NaOH。
[0020] pH緩沖劑的作用是提高反應(yīng)的持續(xù)穩(wěn)定性，同時(shí)可以改善鍍層外觀。本發(fā)明優(yōu)選 Na2C03〇
[0021] 所述有機(jī)物Q為巰基咪唑及其衍生物。具體的，所述有機(jī)物Q為巰基咪唑、巰基苯 并咪唑、巰基甲基咪唑、吡啶基巰基咪唑中的一種，優(yōu)選巰基甲基咪唑。
[0022] 除有機(jī)物Q可以起到穩(wěn)定劑的作用外，本發(fā)明還采用了本領(lǐng)域的技術(shù)人員常見的 穩(wěn)定劑與本發(fā)明的有機(jī)物Q復(fù)配，以達(dá)到進(jìn)一步提高鍍液穩(wěn)定性的目的；所述穩(wěn)定劑選自 2, 2'-聯(lián)吡啶、亞鐵氰化鉀、甲醇、鄰菲咯啉（1，10 -菲洛啉）、2, 2'-喹啉、2, 9-二甲基菲洛 啉、硫代硫酸鹽、Na2S、烷基巰基化合物[CH3(CH2)nSH，n= 7-15]、十二烷基硫醇、硫脲、2-巰 基苯并噻唑（2-MBT)、氰化鈉、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)中的兩種或兩種以上；鍍液具 有高度的穩(wěn)定性，可以在溫度較高的40-70°C范圍內(nèi)使用，最佳使用范圍是40-50°C。
[0023] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)有機(jī)物Q還可以加快沉積速度。優(yōu)選地，所述化學(xué)鍍銅液中 還含有加速劑，所述加速劑選自吡啶、氨基吡啶、氯化銨、硫酸鎳、硫酸亞鐵、胞嘧啶、2-巰基 苯并噻唑（2-MBT)、腺嘌呤、苯并三氮唑中的一種或幾種組合。
[0024] 本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)有機(jī)物Q具有細(xì)化晶粒的作用。優(yōu)選的，與本領(lǐng)域的技術(shù) 人員常見的晶粒細(xì)化劑復(fù)配可以更好的提高細(xì)化效果；所述晶粒細(xì)化劑選自2, 2' -聯(lián)吡 啶、亞鐵氰化鉀、烷基酚聚氧乙烯醚（0P-10)、曲拉通中的一種或幾種。
[0025] 本發(fā)明中加入亞鐵鹽的目的是提高鍍速，少量的鐵與銅共沉積有利于提高銅晶體 的排列整齊度，減少氧化亞銅顆粒夾雜，促進(jìn)了銅沉積的速度與持續(xù)性，優(yōu)選硫酸亞鐵。
[0026] 所述表面活性劑選自烷基酚聚氧乙烯醚（0P-10)、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫 酸鈉、十二烷基磺酸鈉，、聚乙二醇、吐溫、曲拉通中的一種或幾種組合。表面活性劑可提高 鍍銅層的致密性、減少氫脆現(xiàn)象的產(chǎn)生。優(yōu)選的，所述表面活性劑為聚乙二醇，聚乙二醇可 以改善塑料基體與溶液親和狀態(tài)，同時(shí)通過在工件表面尖銳部位覆蓋來抑制晶粒的無序 生長，提高了鍍層的平整性與均勻性。
[0027] 本發(fā)明優(yōu)選聚乙二醇的平均分量子為300-1000。優(yōu)選的，聚乙二醇的濃度為 0. 2_3g/L〇
[0028] 甲醇可以抑制甲醛的歧化反應(yīng)，穩(wěn)定還原劑濃度，提高鍍液穩(wěn)定性，改善鍍層外 觀。
[0029] 一種化學(xué)鍍銅方法，包括將活化處理后的化學(xué)鍍銅待鍍件與