CN102051607B - 一种化学镀铜溶液 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学镀铜领域,具体涉及一种化学镀铜溶液。该化学镀铜溶液包括以下组分,用浓度表示:铜盐5-20g/L、甲醛5-15mL/L、络合剂25-65g/L、pH调节剂8-20g/L、pH缓冲剂5-20g/L、聚乙二醇0.05-1g/L、2-2交联吡啶10-60mg/L、2-巯基苯并咪唑1-20mg/L、亚铁盐0.05-1g/L、甲醇5-50mL/L。本发明所提供的化学镀铜溶液,用于线路板直接金属化的化学镀铜工艺中,镀出的镀层外观色泽亮丽,并且其中杂质含量很少。并且镀层厚度可以达到20微米以上,大大提高了镀层的厚度。本发明的化学镀铜溶液还可以加快镀速,镀速可达10微米/小时以上。
Description
技术领域
本发明属于化学镀铜领域,尤其涉及一种化学镀铜溶液。
背景技术
化学镀铜(Electroless plating copper),俗称沉铜。它是一种自身的催化氧化还原反应。在化学镀铜过程中,Cu2+离子得到电子还原为金属铜,还原剂放出电子,本身被氧化。
化学镀铜没有外接电源,电解时没有电阻压降损耗。所以化学镀铜是一种非常节能高效的沉积铜工艺。另外化学镀铜可以在任何非导电的基体上进行沉积。基于上述好处,化学镀铜在线路板制造领域得到了广泛的应用。
目前,线路板生产的发展趋势为线路板直接金属化的化学镀铜工艺,该工艺为:使用激光选择性地在基体上活化,从而形成线路状活化区域,然后在化学镀铜溶液沉积铜在活化区域上,从而形成了导电线路。该方法相对传统的化学镀铜工艺,步骤少(不需要粗化、活化等繁琐的预处理步骤)并且简单易操作。但是对化学镀铜溶液也提出了更高的要求。现有的化学镀铜溶液得到的镀层色泽暗淡,甚至无镀层,含氧化亚铜杂质较多,并且在镀层达到3-4微米时镀速极慢甚至停滞,较难满足线路板对镀层厚度的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:在线路板直接金属化化学镀铜工艺中,现有的化学镀铜溶液镀出的镀层色泽暗淡、杂质多、镀层较薄,从而提供了一种色泽好、杂质少、镀层厚的化学镀铜溶液。
一种化学镀铜溶液,其包括以下组分,用浓度表示:
铜盐5-20g/L、甲醛5-15mL/L、络合剂25-65g/L、pH调节剂8-20g/L、pH缓冲剂5-20g/L、聚乙二醇0.3-1mg/L、2-2交联吡啶10-60mg/L、2-巯基苯并咪唑1-20mg/L、亚铁盐0.05-1g/L、甲醇5-50mL/L。
本发明所提供的化学镀铜溶液,镀出的镀层外观色泽亮丽,并且其中杂质含量较少。并且镀层厚度可以达到20微米以上,大大提高了镀层的厚度。本发明的化学镀铜溶液还可以加快镀速,镀速可达10微米/小时以上。
具体实施方式
一种化学镀铜溶液,其包括以下组分,以浓度表示:
铜盐5-20g/L、甲醛5-15mL/L、络合剂25-65 g/L、pH调节剂8-20g/L、pH缓冲剂5-20g/L、聚乙二醇0.3-1mg/L、2-2交联吡啶10-60mg/L、2-巯基苯并咪唑1-20mg/L、亚铁盐0.05-1g/L、甲醇5-50mL/L。
其中,铜盐为本领域技术人员所公知的,其作用是提供可还原的Cu2+。例如CuCl2、Cu(NO3)2、CuSO4。本发明的优选CuSO4。
本发明中的甲醛为还原剂,甲醛与Cu2+反应生成Cu原子沉淀下来,自身被氧化为甲酸。甲醛具有优良的还原性能,可以有选择性的在活化过的基体表面自催化沉积铜。
pH调节剂的作用是提供一个碱性的反应环境。因为甲醛在碱性条件下的还原效果优良。本发明优选NaOH。
络合剂的作用是防止Cu2+在碱性条件下生成Cu(OH)2沉淀。本发明采用络合剂。为了使络合效果更好,抑制Cu(OH)2沉淀副反应,本发明优选酒石酸钾钠和乙二胺四乙酸二钠。
更优选酒石酸钾钠的浓度为5-25g/L,乙二胺四乙酸二钠的浓度为20-40g/L。
pH缓冲剂的作用是提高了反应的持续稳定性,同时可以改善了镀层外观。本发明优选Na2CO3。
聚乙二醇可以改善塑料基体与溶液亲和状态,同时通过在工件表面尖锐部位覆盖来抑制晶粒的无序生长,提高了镀层的平整性与均匀性。
本发明优选聚乙二醇的平均分量子为300-1000。
本发明采用2-2交联吡啶为稳定剂,它能络合溶液中Cu+,而不络合Cu2+,从而避免Cu+的相互碰撞生成分子量级铜,分子量级铜催化性能很高,会引起镀液自发分解。
2-巯基苯并咪唑的作用是与2-2交联吡啶共同作用吸附铜离子,降低铜离子浓度,提高了镀液的稳定性;2-巯基苯并咪唑与甲醛形成中间态化合物,促进了甲醛的氧化,这样使沉积速率增加1倍左右。这两种添加剂的同时使用,使镀层颜色变亮,形貌发生变化。所得镀层是多晶铜,没有发现夹杂Cu2O。
优选地,2-巯基苯并咪唑的浓度为2-5mg/L。
本发明中加入亚铁盐的目的是提高镀速,少量的铁与铜共沉积有利于提高铜晶体的排列整齐度,减少氧化亚铜颗粒夹杂,促进了铜沉积的速度与持续性,并使镀层较厚。本发明优选亚铁盐为硫酸亚铁。
甲醇可以抑制甲醛的歧化反应,稳定了还原剂浓度,提高了镀液稳定性,改善了镀层外观。优选浓度为10-20mL/L。
优选地,本发明的化学镀铜溶液,包括以下组分,以浓度表示:
CuSO4 5-15g/L、甲醛5-15mL/L、酒石酸钾钠5-25g/L、乙二胺四乙酸二钠20-40g/L、NaOH 8-20g/L、Na2CO3 5-20g/L、聚乙二醇0.3-1mg/L、2-2交联吡啶10-60mg/L、2-巯基苯并咪唑1-20mg/L、FeSO4 0.05-1g/L、甲醇5-50mL/L。
本发明的化学镀铜溶液的制备方法为本领域技术人员所公知的。在此不作赘述。
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下实施例中聚乙二醇后面的数字表示其平均分子量,例如聚乙二醇-700表示平均分子量为700的聚乙二醇。
实施例1
化学镀铜溶液:
CuSO4 12g/L
甲醛 10mL/L
酒石酸钾钠 15g/L
EDTA二钠 25g/L
NaOH 10g/L
Na2CO3 10g/L
聚乙二醇-700 0.1g/L
2-2交联吡啶 20mg/L
2-巯基苯并咪唑 3mg/L
FeSO4 0.1g/L
甲醇 10mL/L
实施例2
化学镀铜溶液:
CuSO4 15g/L
甲醛 15mL/L
酒石酸钾钠 15g/L
EDTA二钠 25g/L
NaOH 12g/L
Na2CO3 10g/L
聚乙二醇-700 0.1g/L
2-2交联吡啶 20mg/L
2-巯基苯并咪唑 1mg/L
FeSO4 1g/L
甲醇 10mL/L
实施例3
化学镀铜溶液:
CuSO4 10g/L
甲醛 12mL/L
酒石酸钾钠 15g/L
EDTA二钠 25g/L
NaOH 12g/L
Na2CO3 10g/L
聚乙二醇-1000 1g/L
2-2交联吡啶 20mg/L
2-巯基苯并咪唑 1mg/L
FeSO4 1g/L
甲醇 10mL/L
实施例4
化学镀铜溶液:
CuSO4 20g/L
甲醛 14mL/L
酒石酸钾钠 15g/L
EDTA二钠 25g/L
NaOH 10g/L
Na2CO3 10g/L
聚乙二醇-1000 0.1g/L
2-2交联吡啶 20mg/L
2-巯基苯并咪唑 10mg/L
FeSO4 0.2g/L
甲醇 10mL/L
实施例5
化学镀铜溶液:
CuSO4 16g/L
甲醛 13mL/L
酒石酸钾钠 15g/L
EDTA二钠 25g/L
NaOH 10g/L
Na2CO3 10g/L
聚乙二醇-1000 0.1g/L
2-2交联吡啶 20mg/L
2-巯基苯并咪唑 10mg/L
FeSO4 0.2g/L
甲醇 5mL/L
对比例1
化学镀铜溶液:
CuSO4 12g/L
甲醛 10mL/L
酒石酸钾钠 15g/L
EDTA二钠 25g/L
NaOH 10g/L
Na2CO3 10g/L
对比例2
化学镀铜溶液:
CuSO4 12g/L
甲醛 10mL/L
酒石酸钾钠 15g/L
EDTA二钠 25g/L
NaOH 10g/L
Na2CO3 10g/L
聚乙二醇-1000 0.01g/L
2-巯基苯并咪唑 21mg/L
FeSO4 0.01g/L
甲醇 150mL/L
性能测试
化学镀铜操作:将化学镀铜溶液,升温至45℃,将经过激光活化处理的PA板在上述化学转化处理液中浸泡,直至化学镀铜反应停止。
镀层厚度测试:采用接触式膜厚仪(Dektak 16000,Veeco,USA)测试铜镀层的厚度。结果见表1。
镀速:将镀层厚度除以所镀时间得到平均镀速。结果见表1。
表1
镀速(μm/h) | 镀层厚度(μm) | 杂质 | 外观 | |
实施例1 | 20 | 30 | 较少 | 粉红色 |
实施例2 | 18 | 25 | 较少 | 红褐色 |
实施例3 | 15 | 20 | 较少 | 粉红色 |
实施例4 | 12 | 18 | 较少 | 粉红色 |
实施例5 | 15 | 20 | 较少 | 粉红色 |
对比例1 | 0 | 0 | 较多 | 基材原色 |
对比例2 | 3 | 4 | 较多 | 灰色 |
从上表可以看出,实施例1-5的化学镀铜溶液相对对比例1-2,在经过激光活化处理的PA板上的得到的镀层色泽亮丽,杂质含量较少,并且镀层厚度超过18μm。镀层厚度满足线路板对镀层厚度的要求。而且镀速有了大幅的提高,可以大大提高生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种化学镀铜溶液,其包括以下组分,用浓度表示:
铜盐5-20g/L、甲醛5-15mL/L、络合剂25-65g/L、碱性pH调节剂8-20g/L、pH缓冲剂5-20g/L、聚乙二醇0.05-1g/L、2-2联吡啶10-60mg/L、2-巯基苯并咪唑1-20mg/L、亚铁盐0.05-1g/L、甲醇5-50mL/L。
2.如权利要求1所述的化学镀铜溶液,其特征在于:所述络合剂为酒石酸钾钠和乙二胺四乙酸二钠。
3.如权利要求2所述的化学镀铜溶液,其特征在于:所述酒石酸钾钠的浓度为5-25g/L,所述乙二胺四乙酸二钠的浓度为20-40g/L。
4.如权利要求1所述的化学镀铜溶液,其特征在于:所述聚乙二醇的平均分子量为300-1000。
5.如权利要求1所述的化学镀铜溶液,其特征在于:所述碱性pH调节剂为NaOH,所述pH缓冲剂为Na2CO3。
6.如权利要求1所述的化学镀铜溶液,其特征在于:所述亚铁盐为FeSO4。
7.如权利要求1所述的化学镀铜溶液,其特征在于:所述甲醇的浓度为10-20mL/L。
8.如权利要求1所述的化学镀铜溶液,其特征在于:所述2-巯基苯并咪唑的浓度为2-5mg/L。
9.如权利要求1所述的化学镀铜溶液,其特征在于:所述化学镀铜溶液包括以下组分,以及浓度表示:
CuSO45-15g/L、甲醛5-15mL/L、酒石酸钾钠5-25g/L、乙二胺四乙酸二钠20-40g/L、NaOH 8-20g/L、Na2CO35-20g/L、聚乙二醇0.05-1g/L、2-2联吡啶10-60mg/L、2-巯基苯并咪唑2-5mg/L、FeSO40.05-1g/L、甲醇10-20mL/L。
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