[发明专利]一种化学镀铜液及化学镀铜方法

说明书

技术领域

本发明属于非金属化学镀铜领域，尤其涉及一种化学镀铜液及其制备方法。

背景技术

自20世纪40 年代Brenner和Ridlell 首先开发化学镀铜技术以来，经过半个多世纪的努力，这种技术已在国民经济的各个领域得到了应用。化学镀铜在化学镀中占有十分重要的地位，目前已被广泛应用于非金属电镀的底层、印制板的孔金属化和电子仪器的电磁屏蔽层等各个方面。近30年来，关于化学镀铜的研究已取得了大量成果，但目前仍然存在着不少问题，例如，如何协调好化学镀铜液的稳定性和镀速这一矛盾，获得具有一定镀速和高稳定性的化学镀铜液，一直是本领域的重要课题。

自化学镀铜技术诞生以来，科学工作者不断地探索其异相表面催化沉积的动力学过程；提出了各种化学沉积的机理、假说，试图对化学镀铜的实验事实作出合理解释，增加对化学镀铜现象的本质的认识。目前，大多数商品化学镀铜溶液采用甲醛作为还原剂，反应过程中存在两个基本化学反应，即：Cu2+ + 2e→ Cu 和 2HCHO + 40H- →H2↑+ 2H20 + 2HC00- + 2e，化学反应发生在催化性异相表面，并不存在外来电源和电子。化学镀铜的总反应式可表示为：Cu2+ + 2HCHO + 40H- → Cu + H2↑+ 2H20 + 2HC00-，该反应式只表示反应物与最终的反应产物的关系，实际反应过程要复杂得多，分为二步或多步进行，可能有一价铜盐作为反应的中间产物形成。一般认为，化学镀铜反应历程是通过两个连贯的反应发生的，即电子在阳极部分反应中释放，在阴极部分反应中消耗。

在化学镀铜的过程中，除铜离子在催化表面进行有效的氧化还原反应，被甲醛还原成金属铜之外，还存在许多副反应。主要的副反应包括：康尼查罗(Cannizzaro)反应2HCHO + OH- →CH30H + HC00-，以及非催化型反应2Cu2+ + HCHO + 50H- →Cu20↓+ 2HC00- + 3H20，通过该反应氧化亚铜的微粒被还原出来，此后，氧化亚铜又可能被进一步还原成微粒铜，即，Cu20 + 2HCH0 + 20H- →2Cu↓+ 2HC00- + H2↓+ H20，这些副反应不仅消耗了镀液中的有效成分，而且产生的氧化亚铜以极细微的粉末悬浮在镀液中，很难用过滤除去，容易引起镀液分解，若与铜共沉积，则得到的铜沉积层疏松粗糙、与基体结合力差。另外，杂质的进入不可避免地会造成镀液的内部分解产生大量铜粉，造成药水不可逆转的破坏。

化学镀铜溶液的种类很多，按镀铜层的厚度分为镀薄铜溶液和镀厚铜溶液；按络合剂种类可分为酒石酸盐型、EDTA二钠盐型和混合络合剂型等；按所用还原剂分为甲醛、肼、次磷酸盐、硼氢化物等溶液；而根据溶液的用途，又可分为塑料金属化、印制电路板孔金属化等溶液。经过几十年的发展，一些稳定剂和络合剂纷纷被发现可以很好的改善化学镀铜液，现代的先进化学镀铜液已经实现了连续高密度生产，反应的厚度也越来越厚，代替了一部分以前必须要电镀的工艺。

化学镀铜层相对于电镀铜层来说，主要是镀速、延展性和韧性都大大减低。虽然化学镀铜层在某些领域对于电镀铜来说具有较大优势，比如厚度均匀性以及难以电镀孔隙。但是随着化学镀铜层的应用越来越广，对镀层性能的要求也越来越高，例如延展性和抗弯曲实验方面。所以，提高化学镀铜的这方面性能可以进一步拓展化学镀铜的应用领域，解决本领域的技术难题。

发明内容

为了解决现有技术中化学镀铜液难以实现提高镀层的延展性和韧性的问题，本发明提供了一种化学镀铜液，包括铜盐，EDTA，氢氧化钠，甲醛，腺嘌呤，氰化镍钾。

本发明还提供了一种化学镀铜方法，包括将待镀工件与化学镀铜液直接接触，清洗干燥后得到镀件； 其中，所述化学镀铜液为本发明提供的化学镀铜液。

本发明的发明人通过大量的实验发现，本发明提供的化学镀铜液中，通过加入腺嘌呤和氰化镍钾，反应过程中，二者吸附在工件表面控制镀层上的沉铜反应，二者发生协同作用从而大大地提高了镀层的韧性，增加了镀层的耐冷热冲击时间以及弯曲试验次数。腺嘌呤在本发明中，有利于控制镀铜层的生长结晶方式，降低氧化铜在镀层的残留比例。氰化镍钾与腺嘌呤在本发明公开的化学镀铜液中协同作用控制镀铜层的生长结晶方式，降低镀层氢离子的残留，降低氧化铜在镀层的残留比例，从而提高了镀层的纯度。

因此，采用本发明提供的化学镀镀铜液进行化学镀铜时，能有效地提高镀层的延展性和韧性。

具体实施方式