CN1078505A - 无氰镀铜液及无氰镀铜方法 - Google Patents

Abstract

一种含有硫酸铜、焦磷酸四钾、硼酸及含水添加 剂的无氰镀铜水溶液，所述含水添加剂含有乙醛、甲 醛、正丙醇和表面活性剂。

Description

本发明涉及镀铜领域，具体来说，本发明涉及电镀铜或化学镀铜用的无氰含水镀液及镀覆方法。

最普通的工业电镀方法，使用含氰化物盐类的镀液。该方法有诸多缺点，其中最大的缺点是，氰化物电解液具有毒性，以及随着使用和排放对环境带来的危害。由于这些危害，人们已提出各种无氰电镀方法。例如，US4，521，282及4，469，569中公开了无氰镀铜电解液及电镀方法。

本发明提供了一种不含氰化物，且能产生极细晶粒铜沉积层的含水镀液，并借此提供一种特别优异的镀铜方法。

本发明提供了一种无氰镀铜水溶液。在较佳实施方案中，该镀液含有硫酸铜、焦磷酸四钾、硼酸和一种含水添加剂。所述添加剂含有乙醛、甲醛、正丙醇之类的醇和表面活性剂。

该镀液是用市售低毒性，尤其与常规氰化物镀液相比毒性低的化学品混溶而成。在室温下，本发明方法可在黑色金属基体表面及包括铝合金在内的有色金属基体表面上沉积出晶粒细致的半光亮铜，而且本发明方法能高度容忍一般的电镀杂质，尤其是锌。

在下面旨在解释而非限定的说明中，举出了各特定物质及浓度等，以便充分理解本发明。然而，本领域普通技术人员会清楚看到，本发明可以偏离这些具体说明而另外一些实施方案来实施。在另外一些情况下，省略了对众所周知过程的一些具体说明，以使对本发明的说明易被理解。

优选的镀液含有（1）作为铜离子来源物的硫酸铜、（2）作为有利于铜离子迁移的跨越介质的焦磷酸四钾（TKPP）、（3）防止阳极极化与氧化的硼酸，以及（4）为使阴极表面沉积细致晶粒铜层的含水添加剂。

下面的表1列出各组分化学品的相应浓度，镀液中余量为去离子水。表中列出了每种组分的最低、标称及最高三种浓度值。人们都知道，标称浓度值可产生令人满意的性能。可以相信的是，在所指出的浓度范围之内，甚或超出此浓度范围，均能达到同等性能。所以，本发明并不严格局限于这些所列的浓度值。虽然硫酸铜是优先择用的铜离子来源物，但也发现，在本发明范围内，其它铜盐也是合适的代用物。同样，对本领域内的普通技术人员来说，硼酸的适宜代用物也是显而易见的。

镀液按下述步骤来混溶。在适宜的容器中，先装入约占工作容积80%的去离子水。然后，边搅拌边加入预定量的TKPP。在水和TKPP完全混溶后，加入预定量的硫酸铜，同时又不断搅拌。完全混溶后，仍在不断搅拌下，加入预定量的硼酸。待完全混溶后，加入下面所述的含水添加剂，同时继续搅拌，直至完全混溶。最后，加入去离子水，直至工作体积。上述全部混溶过程均在室温下进行。

上述含水添加剂由下面表2中所列各指定浓度的组分混溶而成，表中的浓度为每加仑添加剂中各组分的浓度。如表1中那样，给出了最低、标称和最高三种浓度，但这些浓度仅作准则之用。同氨被广泛用于各常规方法中那样，含水添加剂中的醇起主光亮剂的作用。所用的醇是本发明镀液能耐锌杂质的起作用物质。虽然，从经济上考虑，正丙醇是优选的，但常用的任何醇均可使用。

“Triton    x-100”是Rohm    &    Haas公司所产表面活性剂的商品名称，其主成分为烷芳基聚醚醇、磺酸盐及硫酸盐。使用这种或类似表面活性剂的重要之处，在于降低被镀表面的应力，从而提高所镀铜层的延展性。

优选在适宜的容器中，充以75%最终体积（即约3夸脱）的去离子水，以此来混溶含水添加剂。然后，在不断搅拌下，按表2所列顺序加入各组分化学品。尔后，在该容器中加入去离子水，使之达到操作体积。该添加剂可预先混溶贮存，以备在上述镀液中使用。

视待镀基体而定，本发明镀液的PH值优先维持在约6-11的范围之内。对于黑色金属基体而言，优先择用较为酸性的镀液，而对锌而言，则优先择用碱性镀液。该镀液对温度并不敏感，而且在任何场合下，均可在约40°F至约100°F的范围内使用。这一点和一般在125°F左右温度下操作的常规镀铜液相比截然不同。

镀覆可用化学镀方式进行，或者以电解方式在挂架、滚桶或对卷连续镀装置中进行。本发明只需用约仅为常规方法2/3左右的电镀电流。一般而言，浸镀所需电流密度在约5-30    ASF的范围内，对于高速对卷连续镀方法而言，则可用100    ASF或更高的电流密度。而且，电镀速度比常规方法快，比常规氰化物法约快2倍，比常规碱性镀铜法约快3倍。电流密度为10-20    ASF时，沉积速度约达0.2-0.5mil/min。

要认识到的是，上述发明可以不脱离所公开内容的精神或实质性特征而以其它形式来体现。所以，要理解的是，除权利要求书中所述之外，本发明并不受上述说明性实施例的限制。

Claims (8)

1、一种无氰镀铜水溶液，其中含有：

(a)约5-70g/l非氰化铜盐，

(b)约20-200g/l焦磷酸四钾，

(c)约2-20g/l硼酸，

(d)约2.5-60ml/l含有下述物质的含水添加剂：

(ⅰ)约1-90ml/加仑乙醛，

(ⅱ)约10-200ml/加仑醛，

(ⅲ)约1-90ml/加仑醇，

(ⅳ)约1-90ml/加仑表面活性剂。

2、权利要求1所述的镀液，其中所述铜盐为硫酸铜。

3、权利要求1所述的镀液，其中所述的醛为甲醛。

4、权利要求1所述的镀液，其中所述的醇为正丙醇。

5、一种无氰镀铜水容液，其中含有：

（a）约5-70g/l硫酸铜，

（b）约20-200g/l焦磷酸四钾，

（c）约2-20g/l硼酸，

（d）约2.5-60ml/l含水添加剂，该含水添加剂含有：

（ⅰ）约1-90ml/加仑乙醛，

（ⅱ）约10-200ml/加仑甲醛，

（ⅲ）约1-90ml/加仑醇，

（ⅳ）约1-90ml/加仑表面活性剂。

6、权利要求5所述的镀液，其中所述的醇为正丙醇。

7、一种含有下述组分的无氰镀铜水溶液：

（a）约30g/l硫酸铜，

（b）约100g/l焦磷酸四钾，

（c）约5g/l硼酸，

（d）约25ml/l含有下述组分的含水添加剂：

（ⅰ）约30ml/加仑乙醛，

（ⅱ）约80ml/加仑甲醛，

（ⅲ）约30ml/加仑醇，

（ⅳ）约30ml/加仑表面活性剂。

8、一种权利要求7所述的镀液，其中所述的醇为正丙醇。