CN107541721A - 一种化学镀的复合添加剂及由其组成的铜镀液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化学镀技术，特别是一种化学镀的复合添加剂及由其组成的铜镀液，它能显著提高化学镀工艺中镀液和镀层的性能。本发明的复合添加剂，即聚乙烯吡咯烷酮(K＝30)和二苯胺磺酸钠，使用时将它们溶于去离子水中形成浓度均为1—2g/L的聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠混合溶液。本发明含复合添加剂的镀液比不含添加剂的基础液稳定；实验表明，通过本发明镀液获得的铜镀层结晶细腻，镀层质量高；本发明镀液对人体和环境无害，有利于环境保护。

Description

一种化学镀的复合添加剂及由其组成的铜镀液
技术领域
本发明涉及化学镀技术，特别是一种化学镀的复合添加剂及由其组成的铜镀液，它能显著提高化学镀工艺中镀液和镀层的性能。
背景技术
聚乙烯吡咯烷酮简称PVP，是一种非离子型高分子化合物，属于N-乙烯基酰胺类聚合物。它既溶于水，又溶于大部分有机溶剂、毒性很低、生理相溶性好，被广泛应用于医药、食品、化妆品、高分子表面活性剂和催化剂制备等领域。
二苯胺磺酸钠是一种含有硫、氮和苯环的物质，为白色结晶状粉末，能溶于水及热醇，常常作为氧化还原指示剂使用。
化学镀铜(Electroless Copper)是在没有外加电流的情况下，通过溶液中的还原剂使铜离子还原为金属铜的沉积过程，作为非金属材料金属化的工艺之一，已经在电子、材料、机械、航天航空等工业领域中获得了广泛应用。传统的化学镀铜都是以甲醛作为还原剂的工艺体系，该工艺能获得比较好的化学镀铜效果，但是因为甲醛容易挥发，对人体和环境造成伤害。于是，很多学者试图找到甲醛的替代物，发现了次磷酸钠作为还原剂的化学镀铜新体系，并研发能适应这种体系的镀液添加剂，以改善镀液和镀层质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化学镀的复合添加剂及由其组成的铜镀液，该添加剂可有效改善镀液和镀层质量，为化学镀铜工艺的快速发展提供技术保障。
本发明的技术方案：一种化学镀的复合添加剂，即聚乙烯吡咯烷酮(K＝30)和二苯胺磺酸钠，使用时将它们溶于去离子水中形成浓度均为1—2g/L的聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠混合溶液。
一种化学镀的铜镀液，是由聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠混合溶液加入到铜基础溶液中混合均匀形成；所述的聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠混合溶液是由聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠溶于去离子水中形成浓度均为1—2g/L的混合溶液；所述的铜基础溶液是将五水合硫酸铜、次磷酸钠、柠檬酸钠、硼酸和六水合硫酸镍依次加入到去离子水中溶解均匀形成；所述的铜镀液中各自成分的浓度为：五水合硫酸铜为4-10g/L，次磷酸钠为25-40g/L，柠檬酸钠为10-18g/L，硼酸为20-35g/L，六水合硫酸镍为1-3g/L，聚乙烯吡咯烷酮为20-28mg/L，二苯胺磺酸钠为45-54mg/L。
所述的铜镀液的pH为值9-11，用氢氧化钠溶液调节。
所述的铜镀液的工作温度为45℃-75℃。
本发明含复合添加剂的镀液比不含添加剂的基础液稳定；实验表明，通过本发明镀液获得的铜镀层结晶细腻，镀层质量高；本发明镀液对人体和环境无害，有利于环境保护。
附图说明
图1为只有铜基础液的化学镀后镀层的电镜扫描图。
图2为本发明的实施例1中化学镀后镀层的电镜扫描图(含有复合添加剂)。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做详细说明。
实施例中化学镀铜的基板是塑料材质，采用环氧树脂板。
环氧树脂板前处理顺序为：除油→水洗→粗化→水洗→预浸→水洗→活化→水洗→解胶→水洗。
用一个夹子将经前处理过的环氧树脂板夹住，然后垂直放入温度在45℃-75℃的化学镀铜溶液中，经过一段时间反应后就可以在环氧树脂板上镀上一层金属铜。
实施例1
将环氧树脂板做成长宽为4cm×5cm的长方形，按照化学镀工艺流程进行实验，在这过程中只改变化学镀铜液配方中各物质含量，其他条件都不变。五水合硫酸铜为5g/L，次磷酸钠为35g/L，柠檬酸钠为15g/L，硼酸为25g/L，六水合硫酸镍为1g/L，聚乙烯吡咯烷酮为24mg/L，二苯胺磺酸钠为52mg/L，pH值为10，温度为65℃。
通过实验，获得的铜镀层表面呈现淡粉红、结晶细腻；沉积速率为1.68μm/h，符合PCB行业要求；含复合添加剂的镀液比不含复合添加剂的基础液稳定。经基础液和含有复合添加剂镀液化学镀后获得的铜镀层电镜扫描图对比如图1和图2所示。
实施例2
将环氧树脂板做成长宽为4cm×5cm的长方形，按照化学镀工艺流程进行实验，在这过程中只改变化学镀铜液配方中各物质含量，其他条件都不变。五水合硫酸铜为5g/L，次磷酸钠为25g/L，柠檬酸钠为15g/L，硼酸为25g/L，六水合硫酸镍为1g/L，聚乙烯吡咯烷酮为24mg/L，二苯胺磺酸钠为52mg/L，pH值为10，温度为65℃。
通过实验，获得的铜镀层表面呈现淡粉红、结晶细腻；沉积速率为1.59μm/h，符合PCB行业要求；含复合添加剂的镀液比不含复合添加剂的基础液稳定。
实施例3
将环氧树脂板做成长宽为4cm×5cm的长方形，按照化学镀工艺流程进行实验，在这过程中只改变化学镀铜液配方中各物质含量，其他条件都不变。五水合硫酸铜为5g/L，次磷酸钠为35g/L，柠檬酸钠为18g/L，硼酸为25g/L，六水合硫酸镍为1g/L，聚乙烯吡咯烷酮为24mg/L，二苯胺磺酸钠为52mg/L，pH值为10，温度为65℃。
通过实验，获得的铜镀层表面呈现淡粉红、结晶细腻；沉积速率为1.67μm/h，符合PCB行业要求；含复合添加剂的镀液比不含复合添加剂的基础液稳定。
实施例4
将环氧树脂板做成长宽为4cm×5cm的长方形，按照化学镀工艺流程进行实验，在这过程中只改变化学镀铜液配方中各物质含量，其他条件都不变。五水合硫酸铜为5g/L，次磷酸钠为35g/L，柠檬酸钠为15g/L，硼酸为30g/L，六水合硫酸镍为1g/L，聚乙烯吡咯烷酮为24mg/L，二苯胺磺酸钠为52mg/L，pH值为10，温度为65℃。
通过实验，获得的铜镀层表面呈现淡粉红、结晶细腻；沉积速率为1.69μm/h，符合PCB行业要求；含复合添加剂的镀液比不含复合添加剂的基础液稳定。
实施例5
将环氧树脂板做成长宽为4cm×5cm的长方形，按照化学镀工艺流程进行实验，在这过程中只改变化学镀铜液配方中各物质含量，其他条件都不变。五水合硫酸铜为5g/L，次磷酸钠为35g/L，柠檬酸钠为15g/L，硼酸为25g/L，六水合硫酸镍为1.5g/L，聚乙烯吡咯烷酮为24mg/L，二苯胺磺酸钠为52mg/L，pH值为10，温度为65℃。
通过实验，获得的铜镀层表面呈现淡粉红、结晶细腻；沉积速率为1.67μm/h，符合PCB行业要求；含复合添加剂的镀液比不含复合添加剂的基础液稳定。
实施例6
将环氧树脂板做成长宽为4cm×5cm的长方形，按照化学镀工艺流程进行实验，在这过程中只改变化学镀铜液配方中各物质含量，其他条件都不变。五水合硫酸铜为5g/L，次磷酸钠为35g/L，柠檬酸钠为15g/L，硼酸为25g/L，六水合硫酸镍为1g/L，聚乙烯吡咯烷酮为20mg/L，二苯胺磺酸钠为52mg/L，pH值为10，温度为65℃。
通过实验，获得的铜镀层表面呈现淡粉红、结晶细腻；沉积速率为1.46μm/h，符合PCB行业要求；含复合添加剂的镀液比不含复合添加剂的基础液稳定。
实施例7
将环氧树脂板做成长宽为4cm×5cm的长方形，按照化学镀工艺流程进行实验，在这过程中只改变化学镀铜液配方中各物质含量，其他条件都不变。五水合硫酸铜为5g/L，次磷酸钠为35g/L，柠檬酸钠为15g/L，硼酸为25g/L，六水合硫酸镍为1g/L，聚乙烯吡咯烷酮为24mg/L，二苯胺磺酸钠为48mg/L，pH值为10，温度为65℃。
通过实验，获得的铜镀层表面呈现淡粉红、结晶细腻；沉积速率为1.51μm/h，符合PCB行业要求；含复合添加剂的镀液比不含复合添加剂的基础液稳定。
实施例8
将环氧树脂板做成长宽为4cm×5cm的长方形，按照化学镀工艺流程进行实验，在这过程中只改变化学镀铜液配方中各物质含量，其他条件都不变。五水合硫酸铜为5g/L，次磷酸钠为35g/L，柠檬酸钠为15g/L，硼酸为25g/L，六水合硫酸镍为1g/L，聚乙烯吡咯烷酮为24mg/L，二苯胺磺酸钠为52mg/L，pH值为11，温度为65℃。
通过实验，获得的铜镀层表面呈现淡粉红、结晶细腻；沉积速率为1.71μm/h，符合PCB行业要求；含复合添加剂的镀液比不含复合添加剂的基础液稳定。
实施例9
将环氧树脂板做成长宽为4cm×5cm的长方形，按照化学镀工艺流程进行实验，在这过程中只改变化学镀铜液配方中各物质含量，其他条件都不变。五水合硫酸铜为5g/L，次磷酸钠为35g/L，柠檬酸钠为15g/L，硼酸为25g/L，六水合硫酸镍为1g/L，聚乙烯吡咯烷酮为24mg/L，二苯胺磺酸钠为52mg/L，pH值为10，温度为70℃。
通过实验，获得的铜镀层表面呈现淡粉红、结晶细腻；沉积速率为1.73μm/h，符合PCB行业要求；含复合添加剂的镀液比不含复合添加剂的基础液稳定。

Claims (4)

1.一种化学镀的复合添加剂，即聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠，使用时将它们溶于去离子水中形成浓度均为1—2g/L的聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠混合溶液。
2.一种含权利要求1所述复合添加剂的化学镀铜镀液，其特征是：由聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠混合溶液加入到铜基础溶液中混合均匀形成；所述的聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠混合溶液是由聚乙烯吡咯烷酮和二苯胺磺酸钠溶于去离子水中形成浓度均为1—2g/L的混合溶液；所述的铜基础溶液是将五水合硫酸铜、次磷酸钠、柠檬酸钠、硼酸和六水合硫酸镍依次加入到去离子水中溶解均匀形成；所述的铜镀液中各自成分的浓度为：五水合硫酸铜为4-10g/L，次磷酸钠为25-40g/L，柠檬酸钠为10-18g/L，硼酸为20-35g/L，六水合硫酸镍为1-3g/L，聚乙烯吡咯烷酮为20-28mg/L，二苯胺磺酸钠为45-54mg/L。
3.根据权利要求2所述的化学镀铜镀液，其特征是：所述的铜镀液的pH为值9-11，用氢氧化钠溶液调节。
4.根据权利要求2所述的化学镀铜镀液，其特征是：所述的铜镀液的工作温度为45℃-75℃。
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