CN104561956A - 高活性化学镀铜溶液及化学镀铜方法 - Google Patents

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范小玲
孔德龙
梁韵锐
李宁
宗高亮
王群
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Guangdong Zhuo Environmental Protection Technology Co., Ltd.
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Guangdong Zhizhuo Precision Metal Technology Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/38—Coating with copper
    • C23C18/40—Coating with copper using reducing agents

Abstract

本发明公开了一种高活性化学镀铜溶液及化学镀铜方法，其特征在于，它主要是由铜盐、还原剂、配位剂、pH调整剂和组合添加剂组成，其中配位剂为乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠、柠檬酸钠、N-羟乙基乙二胺三乙酸、四羟丙基乙二胺、三乙醇胺和氨三乙酸中的一种或几种组合，组合添加剂为含N和/或含S添加剂的组合。本发明的高活性化学镀铜溶液的优点在于镀液活性高、操作温度低、稳定性好，尤其适用于活化程度较弱的非金属基体表面的化学镀铜。

Description

高活性化学镀铜溶液及化学镀铜方法
技术领域
本发明涉及化学镀液技术领域，更具体的是涉及一种高活性的化学镀铜溶液。
背景技术
化学镀铜在印制线路板(PCBs)的孔金属化，塑料及陶瓷表面的金属化及电磁屏蔽材料的制备等方面有着广泛的应用。化学镀是通过溶液中适当的还原剂使金属离子在金属表面的自催化作用下还原进行的金属沉积过程，化学镀只有在具有催化活性的表面才能进行。
传统的非金属表面活化方法是采用胶体钯，但胶体稳定性差，而且钯价格高，因而致使活化成本较高。由此，一系列低钯及无钯(palladium-free)工艺逐渐出现并成为研究热点。目前主要的无钯活化工艺一种是采用硅烷偶联剂或壳聚糖等作为中间体，将金属离子(Cu或Ag)结合在非金属基体表面，然后还原为金属作为催化性金属颗粒，另一种是直接将金属有机化合物掺杂在基体中，利用激光烧蚀作用破坏其中的价键从而得到催化性金属颗粒。这两种方法都使活化成本大大降低。
无钯活化虽然降低了活化成本，但给后续的化学镀铜带来了挑战，常规的化学镀铜溶液难以在这类活化后的基体上实现金属化。简单的降低稳定剂用量来提高活性的方法，会使镀液的稳定性下降，已被证明是不可行的。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种操作温度低、稳定性好的高活性化学镀铜溶液。
本发明的另一目的是提供一种采用所述高活性化学镀铜溶液的化学镀铜方法。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种高活性化学镀铜溶液，其特征在于，它主要是由铜盐、还原剂、配位剂、pH调整剂和组合添加剂组成，其中配位剂为乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠、柠檬酸钠、N-羟乙基乙二胺三乙酸、四羟丙基乙二胺、三乙醇胺和氨三乙酸中的一种或几种组合，组合添加剂为含N和/或含S添加剂的组合。
作为上述方案的进一步说明，所述铜盐浓度为8g/L-20g/L，甲醛浓度为5-20mL/L，配位剂浓度为10-40g/L，组合添加剂为10-20mL/L，pH调整剂将溶液调整至pH值为11-13。
优选地，所述铜盐采用硫酸铜，还原剂采用甲醛。
优选地，所述配位剂由乙二胺四乙酸二钠和四羟丙基乙二胺按1:1-1:3的比例组成。
一种高活性化学镀铜溶液的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
a、基体前处理；
b、按所述配方制备化学镀铜溶液，并在温度为40℃的环境下，向基体施镀时间25-35min。
在所述步骤a过程中，使用的基体不含活性成分，基体分光滑和粗糙部分，将基体在离子钯活化液中活化实现粗糙部分的低钯活化工艺。
在所述步骤a过程中，基体使用催化性的Cu作为活性成分，不含金属钯，利用激光烧蚀作用在基体表面处理出图形或图案，只有激光处理的部分暴露出催化性的铜。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
本发明采用的添加剂中不含氰化物成分；通过配位剂与添加剂的协同作用，镀液在较低的操作温度下(40℃)即可具有较高活性，而且镀液稳定性好，连续施镀镀液不分解；无漏镀及溢镀，尤其适用于活化程度较弱的非金属基体表面的化学镀铜。
附图说明
图1a为施镀前的基体；
图1b为高活性化学镀铜溶液用于低钯活化工艺进行选择性化学镀铜的施镀结果；
图2为高活性化学镀铜溶液用于无钯活化工艺进行选择性化学镀铜的施镀结果。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的说明。
实施例1
本实例使用发明的高活性化学镀铜溶液对低钯活化工艺进行化学镀铜，具体操作如下：
基体的前处理：本实例使用的基体不含活性成分，基体分光滑和粗糙部分，将基体在离子钯活化液中活化实现粗糙部分的低钯活化工艺(光滑部分不具有活化效果)，活化后基体表面的钯(0.08)远小于胶体钯活化(0.46)。
化学镀铜：
化学镀铜溶液的组成及工艺为：硫酸铜浓度为8g/L-20g/L，甲醛浓度为5-20mL/L，配位剂由乙二胺四乙酸二钠和四羟丙基乙二胺按1:1-1:3组成，配位剂浓度为10-40g/L，pH值为11-13，组合添加剂为10-30mL/L，温度为40℃，施镀时间为30min。
高活性化学镀铜溶液用于低钯活化工艺进行选择性化学镀铜的施镀结果如图1b所示，而施镀前的基体见图1a。
实施例2
本实例使用发明的高活性化学镀铜溶液对无钯活化工艺进行化学镀铜，具体操作如下：
基体的前处理：本实例的基体使用催化性的Cu作为活性成分，不含金属钯，利用激光烧蚀作用在基体表面处理出图形或图案，只有激光处理的部分暴露出催化性的铜。
化学镀铜：
化学镀铜溶液的组成及工艺为：硫酸铜浓度为8g/L-20g/L，甲醛浓度为5-20mL/L，配位剂由乙二胺四乙酸二钠和四羟丙基乙二胺按1:1-1:3组成，配位剂浓度为10-40g/L，pH值为11-13，组合添加剂为10-20mL/L，温度为40℃，施镀时间为30min。
高活性化学镀铜溶液用于无钯活化工艺进行选择性化学镀铜的施镀结果如图2所示。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高活性化学镀铜溶液，其特征在于，它主要是由铜盐、还原剂、配位剂、pH调整剂和组合添加剂组成，其中配位剂为乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠、柠檬酸钠、N-羟乙基乙二胺三乙酸、四羟丙基乙二胺、三乙醇胺和氨三乙酸中的一种或几种组合，组合添加剂为含N和/或含S添加剂的组合。
2.根据权利要求1所述的高活性化学镀铜溶液，其特征在于，所述铜盐浓度为8g/L-20g/L，甲醛浓度为5-20mL/L，配位剂浓度为10-40g/L，组合添加剂为10-20mL/L，pH调整剂将溶液调整至pH值为11-13。
3.根据权利要求1或2所述的高活性化学镀铜溶液，其特征在于，所述铜盐采用硫酸铜，还原剂采用甲醛。
4.根据权利要求1或2所述的高活性化学镀铜溶液，其特征在于，所述配位剂由乙二胺四乙酸二钠和四羟丙基乙二胺按1:1-1:3的比例组成。
5.一种利用如权利要求1-4任意一项所述的高活性化学镀铜溶液化学镀铜的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
a、基体前处理；
b、按所述配方制备化学镀铜溶液，并在温度为40℃的环境下，向基体施镀时间25-35min。
6.根据权利要求5所述的利用高活性化学镀铜溶液的化学镀铜的方法，其特征在于，在所述步骤a过程中，使用的基体不含活性成分，基体分光滑和粗糙部分，将基体在离子钯活化液中活化实现粗糙部分的低钯活化工艺。
7.根据权利要求5所述的利用高活性化学镀铜溶液的化学镀铜的方法，其特征在于，在所述步骤a过程中，基体使用催化性的Cu作为活性成分，不含金属钯，利用激光烧蚀作用在基体表面处理出图形或图案，只有激光处理的部分暴露出催化性的铜。
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