[发明专利]一种化学镀铜溶液

说明书

技术领域

本发明属于化学镀铜领域，尤其涉及一种化学镀铜溶液。

背景技术

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。

化学镀铜没有外接电源，电解时没有电阻压降损耗。所以化学镀铜是一种非常节能高效的沉积铜工艺。另外化学镀铜可以在任何非导电的基体上进行沉积。基于上述好处，化学镀铜在线路板制造领域得到了广泛的应用。

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：使用激光选择性地在基体上活化，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(不需要粗化、活化等繁琐的预处理步骤)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得到的镀层色泽暗淡，甚至无镀层，含氧化亚铜杂质较多，并且在镀层达到3-4微米时镀速极慢甚至停滞，较难满足线路板对镀层厚度的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在线路板直接金属化化学镀铜工艺中，现有的化学镀铜溶液镀出的镀层色泽暗淡、杂质多、镀层较薄，从而提供了一种色泽好、杂质少、镀层厚的化学镀铜溶液。

一种化学镀铜溶液，其包括以下组分，用浓度表示：

铜盐5-20g/L、甲醛5-15mL/L、络合剂25-65g/L、pH调节剂8-20g/L、pH缓冲剂5-20g/L、聚乙二醇0.3-1mg/L、2-2交联吡啶10-60mg/L、2-巯基苯并咪唑1-20mg/L、亚铁盐0.05-1g/L、甲醇5-50mL/L。

本发明所提供的化学镀铜溶液，镀出的镀层外观色泽亮丽，并且其中杂质含量较少。并且镀层厚度可以达到20微米以上，大大提高了镀层的厚度。本发明的化学镀铜溶液还可以加快镀速，镀速可达10微米/小时以上。

具体实施方式

一种化学镀铜溶液，其包括以下组分，以浓度表示：

铜盐5-20g/L、甲醛5-15mL/L、络合剂25-65g/L、pH调节剂8-20g/L、pH缓冲剂5-20g/L、聚乙二醇0.3-1mg/L、2-2交联吡啶10-60mg/L、2-巯基苯并咪唑.1-20mg/L、亚铁盐0.05-1g/L、甲醇5-50mL/L。

其中，铜盐为本领域技术人员所公知的，其作用是提供可还原的Cu²⁺。例如CuCl₂、Cu(NO₃)₂、CuSO₄。本发明的优选CuSO₄。

本发明中的甲醛为还原剂，甲醛与Cu²⁺反应生成Cu原子沉淀下来，自身被氧化为甲酸。甲醛具有优良的还原性能，可以有选择性的在活化过的基体表面自催化沉积铜。

pH调节剂的作用是提供一个碱性的反应环境。因为甲醛在碱性条件下的还原效果优良。本发明优选NaOH。

络合剂的作用是防止Cu²⁺在碱性条件下生成Cu(OH)₂沉淀。本发明采用络合剂。为了使络合效果更好，抑制Cu(OH)₂沉淀副反应，本发明优选酒石酸钾钠和乙二胺四乙酸二钠。

更优选酒石酸钾钠的浓度为5-25g/L，乙二胺四乙酸二钠的浓度为20-40g/L。

pH缓冲剂的作用是提高了反应的持续稳定性，同时可以改善了镀层外观。本发明优选Na₂CO₃。

聚乙二醇可以改善塑料基体与溶液亲和状态，同时通过在工件表面尖锐部位覆盖来抑制晶粒的无序生长，提高了镀层的平整性与均匀性。

本发明优选聚乙二醇的平均分量子为300-1000。

本发明采用2-2交联吡啶为稳定剂，它能络合溶液中Cu⁺，而不络合Cu²⁺，从而避免Cu⁺的相互碰撞生成分子量级铜，分子量级铜催化性能很高，会引起镀液自发分解。

2-巯基苯并咪唑的作用是与2-2交联吡啶共同作用吸附铜离子，降低铜离子浓度，提高了镀液的稳定性；2-巯基苯并咪唑与甲醛形成中间态化合物，促进了甲醛的氧化，这样使沉积速率增加1倍左右。这两种添加剂的同时使用，使镀层颜色变亮，形貌发生变化。所得镀层是多晶铜，没有发现夹杂Cu₂O。