[发明专利]一种化学镀铜溶液及化学镀铜方法

说明书

技术领域

本发明涉及非金属化学镀领域，尤其涉及一种化学镀铜溶液及相应的化学镀铜方法。

背景技术

化学镀是利用化学还原剂使金属离子在具有催化活性的镀件上形成金属或金属层的方法，无需电源，工艺设备简单，可在非金属(非导体)如塑料、玻璃、陶)瓷及半导体材料表面上进行，镀层厚度非常均匀，结合力好。基于化学镀优于电镀的特性，所以在线路板制造领域得到了广泛的应用。

化学镀铜(Electroless plating copper)，俗称沉铜。它是一种自身的催化氧化还原反应。在化学镀铜过程中，Cu²⁺离子得到电子还原为金属铜，还原剂放出电子，本身被氧化。

目前，大多数商品化学镀铜溶液采用甲醛作为还原剂，主反应为：

Cu²⁺+2HCHO+4OH^-→Cu+2HCOO-+2H₂O+H₂↑

在碱性溶液中，甲醛不仅仅是将Cu²⁺还原成Cu，还有少量Cu²⁺被还原成Cu⁺而生成CuOH和Cu₂O。有小部分CuOH和Cu₂O会溶解，发生歧化反应生成单质Cu粉，分散于镀液中形成新的催化中心，导致镀液自发分解。因此除上述主反应外，还有以下副反应：

康尼查罗歧化反应  2HCHO+NaOH＝HCOONa+CH₃OH

Cu⁺的生成          2Cu²⁺+HCHO+5OH^-→Cu₂O+HCOO-+3H₂O 

                   Cu₂O+H₂O＝2Cu++2OH^-

Cu⁺的歧化反应      2Cu⁺＝Cu²⁺+Cu

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(即沉积速率要求达到6～9μm/h，30min内镀层厚度达2～3μm)；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。化学镀铜溶液主要是由铜盐、还原剂、络合剂、稳定剂、pH值调节剂和其他添加剂组成。

目前，线路板生产的发展趋势为线路板直接金属化的化学镀铜工艺，该工艺为：使基体被选择性活化，从而形成线路状活化区域，然后在化学镀铜溶液沉积铜在活化区域上，从而形成了导电线路。该方法相对传统的化学镀铜工艺，步骤少并且简单易操作。但是对化学镀铜溶液也提出了更高的要求。现有的化学镀铜溶液存在镀速慢、镀层薄，在镀层达到3-4微米时会出现镀速极慢甚至停滞的现象，较难满足线路板对镀层厚度的要求。

一般来说，镀速越高，稳定性越难控制。稳定性越好，镀速就越难提升。因此，如何协调好化学镀铜液的稳定性和镀速这一矛盾，获得快速和高稳定性的化学镀铜液，一直是化学镀铜领域的研究方向。

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稳定性高、镀速快、镀层厚的化学镀铜液。

本发明的另一目的是提供一种化学镀铜方法。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种化学镀铜液，其特征在于，它是包含铜盐5-30g/L、还原剂5-20ml/L、络合剂10-40g/L、pH调节剂8-20g/L、pH缓冲剂5-15g/L、有机物Q 5-50mg/L、亚铁盐0-1g/L、 表面活性剂0-5g/L、稳定剂1-100mg/L、加速剂5-30mg/L、甲醇10-20ml/L的水溶液，所述化学镀厚铜液的pH值为12.0-13.5。其中，所述铜盐其作用是提供可还原的Cu²⁺，如CuCl₂、Cu(NO₃)₂、CuSO₄；优选以甲醛为还原剂，由于甲醛具有优良的还原性能，且价格便宜，甲醛与Cu²⁺反应生成Cu原子沉淀下来，自身被氧化为甲酸。