[发明专利]一种羟胺还原剂无氰一价镀铜的电镀液及电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及电镀铜工艺的技术领域，尤其涉及一种羟胺还原剂无氰一价镀铜的电镀液及电镀方法。

背景技术

铜具有良好的导电性和导热性，较为柔软，容易抛光，易溶于硝酸，也易溶于加热的浓硫酸中，在盐酸和稀硫酸中作用很慢。在空气中易于氧化(尤其在加热条件下)，氧化后将失掉本身的颜色和光泽，在潮湿空气中与二氧化碳或氧化物作用生成一层碱式碳酸铜，当受到硫化物作用时，将生成棕色或黑色薄膜。

由于铜电位较正，因而它很容易在其它金属上沉积。以铜作为底层，连同光亮镍和微裂纹铬一起使用时，能得到非常良好的抗蚀性镀层。铜镀层能有效地保护锌压铸件不受酸性镀镍溶液的浸蚀而溶解，并由此防止了置换镀，当电镀锌压铸件时，铜作为底层是必不可少的。同样，钢件镀镍铬之前镀铜，容易被抛光到很高的表面光度，从而可以降低某些钢件的磨光及抛光成本。所以，铜镀层通常用来作为金、银、镍及铬镀层的底层。另外，由于具有良好的导电性，铜镀层也广泛的应用于印刷线路板上。铜能有效地阻止碳、氮的扩散渗透，低孔隙率的铜镀层作为一种阻挡层，也广泛应用于钢基体零件的渗氮和渗碳工艺。

氰化镀铜镀液的均镀能力及整平能力好，镀层结晶细致、与基体的结合力好，技术成熟，工艺操作简单，长期以来已广泛应用于各种金属基体材料的打底镀层。但是氰化物的毒性大，致死量仅为50mg，我国已经出台相关法令政策禁止使用氰化物电镀。因而，无氰镀铜成为未来电镀铜发展的一个趋势。

现有无氰镀铜普遍存在镀液的性能不够理想，镀层质量不强的技术缺陷，这些严重制约了无氰镀铜在工业上完全取代有氰镀铜。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种羟胺还原剂无氰一价镀铜的电镀液，该电镀液的性能良好，由镀液获得的镀层质量优异。

一种羟胺还原剂无氰一价镀铜的电镀液，包括含量为10～25g/L的Cu₂O、含量为76～128g/L的5,5-二甲基海因、含量为20～40g/L的羟胺化合物、含量为0.05～0.15g/L的氨基吡啶和含量为10～20g/L的葡萄糖酸盐。

其中，包括含量为14.4g/L的Cu₂O、含量为100g/L的5,5-二甲基海因、含量为24g/L的羟胺化合物、含量为0.09g/L的氨基吡啶和含量为17g/L的葡萄糖酸盐。

其中，所述羟胺化合物为N-甲基羟胺盐酸盐或羟胺盐酸盐。

其中，所述氨基吡啶为4-氨基吡啶、4-二甲氨基吡啶和2-氨基吡啶中的一种或至少两种。

以上电镀液的技术方案中，选用Cu₂O为铜主盐。相比于二价铜，亚铜离子由于电位较低，更容易还原沉积出铜单质，并且在相同的电量下，一价铜析出的单质铜更多。

选用5,5-二甲基海因为配位剂。5,5-二甲基海因又名二甲基乙内酰脲，乙内酰脲的分子结构为包括两个酰亚胺的碳氮五元杂环，5,5-二甲基海因系该五元杂环上的非羰基碳原子上的氢原子被两个甲基所取代。5,5-二甲基海因在镀液中的作用具体为：二价铜的标准电极电位为+0.340V，简单铜离子镀液的极化程度较低，铜的放电速度很快。若采用简单盐镀液进行电镀得到的镀层粗糙、结合力不好。加入5,5-二甲基海因，其含有的酰亚胺基能与二价铜离子配位形成稳定的络合离子，络合离子在阴极沉积时的放电电位较简单的二价铜离子更负，即极化程度更大。因而，络合离子放电更为平稳，使得镀层的更为细致平整。

选用羟胺化合物作为还原剂，羟胺化合物优选为羟胺及其衍生物与盐酸形成的盐，例如可以为羟胺盐酸盐和N-甲基羟胺盐酸盐。羟胺化合物对镀液中的亚铜离子具有稳定作用，可防止一价铜离子被氧化成二价铜离子。

选用氨基吡啶作为光亮剂，可提高镀层的光亮度。氨基吡啶优选为邻位和对位取代的氨基吡啶。

选用葡萄糖酸盐作为导电盐。磷酸盐优选为碱金属的磷酸盐，如葡萄糖酸钠或葡萄糖酸钾。

本发明另一方面提供一种电镀方法，该方法可以使由性能良好的镀液电镀获得的镀层质量优异。

一种使用上述电镀液进行电镀的方法，包括以下步骤：

(1)配制电镀液：在水中溶解各原料组分形成电镀液，所述每升电镀液含有10～25gCu₂O、76～128g5,5-二甲基海因、20～40g羟胺化合物、0.05～0.15g氨基吡啶和10～20g葡萄糖酸盐；

(2)以预处理过的阴极和阳极置入所述电镀液中通入电流进行电镀。