[其他]化学镀铜及其镀浴

说明书

本发明涉及化学镀铜，特别是一种含有一种铜盐和二甲胺甲硼烷的镀浴和一种从该镀浴镀铜的方法。

在各种基底上的化学镀铜已有应用，例如印制线路板的制造。镀浴中通常含有一种可溶性铜盐、一种铜络合或螯合剂、一种还原剂、稳定剂和光亮剂的添加剂。早期应用次磷酸钠盐还原剂的镀浴是非常稳定的，但是镀覆速率很低。现在广泛应用的甲醛还原剂的镀浴具有较快的镀覆速率，但稳定性比次磷酸盐镀浴差。由于在工作场所中甲醛毒性的危害，因此希望避免应用甲醛镀浴;氰化物经常被用作络合剂，但它们也存在毒性危害性和处理的困难。

化学镀铜倾向于在镀覆停止时是自限止的，或者当有效的镀层厚度被沉积以后镀覆速率就会急剧地降低。通常在制造印电路板中，铜是电镀在一种薄的一浸即被取出的触击化学镀铜上面，化学镀铜浴需要足够的稳定性和回复寿命，以便能足够迅速地在印刷电路板上镀覆全部铜的厚度，适宜的厚度是1密耳（mil）或更大些。

在化学镀铜浴中，二乙胺甲硼烷也是作为一种还原剂，美国专利3，370，526和“电镀”（Vol.60，NO.5，P474-6    1973，5）中，Pearlstein和Wightman从含有硫酸铜盐、EDTA二钠盐、DMAB和氢氧化铵的镀浴中镀积铜的触击镀层;美国专利4，138，267中，Arisato和Korijama公开了一种镀浴，该镀浴含有甲硼烷还原剂、羟基取代乙二胺铜络合剂，用碱性氢氧化物将PH调节到12～14，还含有氰化物或亚铁氰化物稳定剂。二甲胺甲硼烷也被用在酸性和中性化学镀铜浴中：美国专利4，143，186和3，431，120。

本发明是基于我们发现的一种化学镀铜镀浴，它不含甲醛和氰化物，非常稳定，也能以快的速率镀覆厚的板，假如镀覆中断，镀覆可以重新开始并且不会失去板的完整性，镀层是高纯度铜镀层，复镀时，例如化学镀镍，该镀层不需进行表面处理，镀浴补加容易并有长的回复寿命。

本发明的镀浴主要包括一种可溶性铜盐的水溶液、乙二胺四乙酸（EDTA）、二乙胺甲硼烷、亚硫基二乙酸、一和环氧乙烷和炔属乙二醇的表面活性剂反应产品和将PH值调节到大约8.0～11.5的足量的氢氧化铵，为了得到实用的稳定性，镀浴不能含有碱金属离子。

在镀浴的应用中，将被镀覆的基底按任何常规方法进行表面处理后浸入到溶液中，该溶液应保持在能达到希望的镀覆速率、但又低于镀浴自发分解的温度。该镀浴适用于镀覆注入模制印刷线路板、EMI/RFI塑料保护层、叠加的印刷线路板、半叠加的印刷线路板和可弯曲的印刷线路板。

典型的镀浴在应用时是配制二种溶液的混合物，一种是含有铜盐、络合剂、稳定剂、表面活性剂和氢氧化铵的铜溶液，另一种是含有还原剂的还原剂溶液，应调节物料的比例以使最终混合的镀浴中得到希望的浓度，PH值可用氢氧化铵调节。

因为水合硫酸铜价格便宜，所以主要采用水合硫酸铜，但是，通常能对镀浴提供铜离子的任何可溶性铜盐都可应用，例如，氯化铜、硝酸铜和醋酸铜，应用的量是使混合的镀浴中的含量大约在0.6～6.4克/立升（以干盐量计）之间，最好是大约3.2克/立升。

络合剂EDTA的用量应使镀浴中浓度达到大约在6～50克/立升之间，最好是12.25克/立升。本发明的镀浴中不能应用常用的EDTA二钠盐。

采用稳定剂和表面活性剂的特别的结合将得到镀浴的稳定性，稳定剂是亚硫基二乙酸S（CH₂CO₂H）₂（TDGA），镀浴中的浓度大约在2.5～50毫克/立升之间，最好是10毫克/立升;稳定剂，包括含硫稳定剂，是被用来减小镀浴自发分解这个老问题的，已经知道稳定剂浓度的微小变化会产生不理想的效果-降低或完全停止镀覆反应。当与镀浴中其它组分结合在一起应用时，亚硫基二乙酸不会明显抑制镀覆速率，稳定剂的浓度可以在相当宽的范围内变化，并如上所述不会对镀浴有毒性。因为稳定剂的浓度在每个回复中不必进行精确的调节，这个特性将使补加非常容易。

表面活性剂是一种环氧乙烷和一种炔属乙二醇的加合物，其中-O-CH₂-CH₂-基团被插入到C-OH键之中，能从航空产品和化学品公司买到的Surfynol 400系列表面活性剂是特别适合，它们是环氧乙烷和2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇的加合物，结构式如下：