[其他]碱性元素电解镀铜液

说明书

本发明所涉及的是一种新的无氰电解镀铜液，特别是一种以乙二醇为配位剂的碱性镀铜液。

通常，在电镀铜技术中广泛采用的是氰化镀铜工艺。虽然氰化镀铜具有很多优点，如可以直接在铁基或锌基工件上镀覆，得到有良好结合力的电沉积铜层;槽液的分散能力好，镀层厚度分布均匀等。但也存在严重缺点，如氰化物的剧毒性对操作人员健康的可能危害，对空气和水源的污染以及含氰废水处理增加生产成本等。因此，在电镀科学技术领域内，有相当多的人在研究和发展无氰槽液以取代氰化槽。目前，在生产上已使用的各种无氰镀铜槽液有酸性硫酸铜槽和碱性焦磷酸铜槽。但这两种槽液都不能在铁基体上直接镀复，而需要采用氰化槽预镀底层铜或其它预处理工艺。除此而外，先后还有人提出过一些无氰镀铜槽液，如酸性的氟硼酸盐、卤化物、有机羧酸盐、氨基磺酸盐以及碱性配合物槽液，如硫代硫酸盐、有机胺、硫氰酸盐、酒石酸盐等。但这些槽液也都存在镀层与基体结合力差、钢铁基体不能直接镀覆以及其它问题，而未能在生产上采用。新近提出的有机磷酸盐镀铜（HEDp镀铜）克服了结合力差的缺点，但也由于存在其它问题而未能在生产中普遍推广。因此，工业生产中需要一种能在钢铁基体上直接电镀的无氰镀铜液。

为了解决工业上的这种需要，中国专利申请CN85103672提出了一种在含有苛性碱及二价铜的水溶液中使用乙二醇作为配位剂的碱性电解镀铜液。在这种电解液中，铜的含量（以金属计）为6～15g/l或20～26g/l。可是，当采用15g/l以下的低浓度铜时，虽然槽液有很好的分散能力，而阴极效率是很低的，且沉积速率也很慢;当采用20g/l以上的高浓度铜时，槽液的阴极效率是高的，但分散能力不好，对于复杂形状的工件，不易获得均匀的镀层。因而CN85103672专利申请提出的电解镀铜液无法同时兼顾槽液的良好分散能力、与高的阴极效率和高的沉积速率。这在某些场合是不适用的。

本发明的目的是要提供一种新的在含有苛性碱及二价铜的水溶液中使用乙二醇作为配位剂的镀铜电解液。这种电解液可以实现即具有好的分散能力，又有较高的阴极效率和高的沉积效率。这在一些场合是很需要的。

本发明所涉及的电解镀铜水溶液含有一种二价铜化合物如氯化铜CuCl₂2H₂O（或硫酸铜CuSO₄5H₂O或氢氧化铜Cu（OH）₂等），一种苛性碱氢氧化钠NaOH（或氢氧化钾KOH），以及一种有机化合物乙二醇C₂H₆O₂。其中二价铜的含量（以金属计）是15.1～19.9g/l，苛性碱的含量是40～200g/l的氢氧化钠或55～280g/l的氢氧化钾，乙二醇的含量是200～1000g/l。通常情况下，乙二醇的最适宜含量应维持在300～400g/l，这样能保证铜化合物的完全溶解，同时又使溶液具有大的电导。

同时，在上述电解液中，还可添加一定数量的一种有机添加剂它的作用是能够显著提高阴极极限电流密度，扩展光亮区范围，避免高电流密度区的烧焦状沉积和低电流密度区的疏松沉积。而且，这种添加剂也可加入CN85103672专利申请提出的电解液中，并且有相同的作用。

下述实施例系根据本发明提出的具体槽液组成及操作条件。

实施例

CuCl₂2H₂O（以Cu计） 18g/l

NaOH    140g/l

C₂H₆O₂350g/l

有机添加剂

温度    45℃

电流密度 10A/dm²

阴阳极面积比    1∶2

该实施例的分散能力优于CN85103672专利申请提出的二价铜含量（以金属计）在20g/l以上的镀铜电解液，而相同操作条件下的沉积速率和阴极效率则高于二价铜含量（以金属计）在15g/l以下的镀铜电解液。在上述操作条件下，该实施例的阴极电流密度范围在0.3～12A/dm²之间。