[发明专利]改进的无电镀铜组合物

说明书

技术领域

本发明涉及改进的无电镀铜组合物(electroless copper composition)。更具体来说，本发明涉及能够提供均匀的铜沉积物的、环境友好的、稳定的、改进的无电镀铜组合物。

背景技术

无电镀铜组合物也被称为镀浴，被广泛用于金属镀敷工业中，用来在各种基板上沉积铜。例如在印刷电路板制造中，使用无电铜浴在通孔和电路中沉积铜，作为随后的电解镀铜的基底。无电镀铜也被用于装潢塑料工业中，用来向非导电性表面上沉积铜，作为之后根据需要进一步镀敷铜、镍、金、银和其它金属的基底。目前工业中所用的常规的镀浴包含二价铜化合物，用于所述二价铜离子的螯合剂或络合剂，甲醛还原剂以及用来提高镀浴的稳定性、调节镀敷速率和使铜沉积物发亮的各种添加剂。尽管许多这样的镀浴很成功，而且被广泛应用，但是由于甲醛具有毒性，所以金属镀敷工业仍在探索不含甲醛的替代无电铜镀浴。

已知甲醛对眼、鼻和上呼吸道具有刺激性。动物研究表明甲醛是一种体内诱变物质。根据WATCH委员会的报告(WATCH/2005/06-控制化学物质工作小组(Working Group on Action to Control Chemicals)-英国健康安全委员会的分委员会(sub committee with UK Health and Safety Commission))，在2000年之前，有超过50项疫学研究表明甲醛与鼻咽癌/鼻癌之间有所关联，但是尚未定论。但是IARC(癌症研究国际机构(International Agency for Research on Cancer)在美国进行的更新的研究表明，有足够的疫学证据证明甲醛会引起人类鼻咽癌。因此INRS(一家法国机构)已经向欧盟分类和标识工作组(European CommunityClassification and Labelling Work Group)提交了一份议案，要求将甲醛从3类致癌物重新划分为1类致癌物。这可能使得甲醇的应用和处理(包括在无电铜制剂中的应用和处理)受到更多的限制。因此，在金属镀敷工业中需要使用类似的或改进的还原剂来代替甲醛。这种还原剂必须能够与现有的无电铜镀敷工艺相容；提供所需的能力和可靠性，而且满足成本的目标。

人们提出了使用次磷酸盐代替甲醛；但是包含这种化合物的镀浴的镀敷速率通常过慢。人们使用含硼化合物(例如二甲基胺硼烷(DMAB)或硼氢化钠)也获得了不同程度的成功，但是这些化合物的价格高得多，而且伴有健康和安全方面的问题，制得的硼酸盐在释放到环境中时对作物具有负面影响，而且DMAB有毒。

美国专利第6,331,239号揭示了一种不含甲醛的碱性无电铜浴。使用例如葡萄糖(葡糖)、葡糖、山梨糖醇、纤维素、蔗糖、甘露糖醇和葡糖酸内酯之类的糖作为还原剂。所述无电铜浴还包含乙内酰脲作为络合剂。该专利称糖和乙内酰脲为镀浴提供了稳定性。但是使用糖类葡萄糖和山梨糖醇的镀敷和稳定性测试证明这些镀浴过于稳定，无法发生镀敷。因此，人们仍然需要不含甲醛、同时具有稳定性、能够提供可接受的铜沉积物的无电铜浴。

发明内容

在一个方面中，组合物包含一种或多种铜离子源、选自乙内酰脲和乙内酰脲衍生物的一种或多种螯合剂、以及选自果糖和果糖酯的一种或多种还原剂。

在另一个方面，方法包括a)提供基板；b)使用包含以下组分的无电镀铜组合物在基板上无电沉积铜：一种或多种铜离子源、选自乙内酰脲和乙内酰脲衍生物的一种或多种螯合剂、以及选自果糖和果糖酯的一种或多种还原剂。

在另一个方面中，方法包括a)提供具有多个通孔的印刷电路板；b)对通孔进行表面清洁(desmearing)；c)使用包含以下组分的无电镀铜组合物在所述通孔的壁上沉积铜：一种或多种铜离子源，一种或多种选自乙内酰脲和乙内酰脲衍生物的螯合剂，以及一种或多种选自果糖和果糖酯的还原剂。

在另一个方面中，所述无电镀铜组合物可包含一种或多种另外的金属离子，以便在基板上沉积铜合金。所述另外的金属离子包括锡、镍、银和金。

所述无电铜浴是不含甲醛的，因此是环境友好的。所述环境友好的无电镀铜组合物在储存过程中以及沉积铜的过程中是稳定的。另外，所述环境友好的无电铜浴能够提供均匀的铜沉积物，这些铜沉积物具有均匀的粉红色和平滑的外观，通常能够满足工业上可接受的无电铜浴的工业标准。所述无电镀铜组合物还可以工业上可接受的速率镀铜。