[发明专利]镀铜溶液及其制造和使用方法

说明书

本发明总体上涉及镀铜溶液及其制造和使用方法。具体而言，本发明包括含有铜离子源和导电盐的镀铜溶液，其中所述镀铜溶液由于基本上不含氯离子而具有1.7～3.5的pH。

相关申请

[无可适用的]

技术领域

本发明总体上涉及镀铜溶液及其制造和使用方法。具体而言，本发明包括含有铜离子源和导电盐的镀铜溶液，其中所述镀铜溶液由于基本上不含氯离子而具有1.7～3.5的pH。本发明还涉及使用这种镀铜溶液的方法。本发明能够适用于制造印刷电路板和太阳能硅晶片。

背景技术

本申请涉及铜镀，铜镀用于许多技术领域，例如印刷电路领域。铜能够镀到许多基板上，例如印刷电路板（PCB），太阳能电池和集成电路（IC）基板。

印刷电路板是指由位于绝缘材料（通常是玻璃纤维强化的环氧树脂）相对侧面上的导电材料（通常是铜或镀有焊料或金的铜）形成的固态电路。在印刷电路板具有设置于单绝缘层相对侧面上的两个导电表面的情况下，所得到的电路板称为“双面电路板”。为了在单板上容纳甚至更多的电路，将数个铜层夹层于绝缘材料板之间以产生多层电路板。

集成电路或单片集成电路（也称为IC，芯片或微芯片）是在半导体材料（通常是硅）的一个小板（“芯片”）上的一组电子电路。可以将它制成比由独立部件制造的分立电路小得多。集成电路用于现今的大量电子设备。电脑、移动电话和其他数字家电都利用集成电路。

太阳能电池（也称为光伏（PV）电池）是通过光伏效应将光能量转换成电能的电气装置。它具有光电电池的形式（因为当光入射到其上时其电特性--例如电流，电压或电阻--会发生变化），当暴露于光时，它能够生成和支持电流而无需连接任何外部电压源。典型的硅PV电池由硼掺杂（P-型）硅的较厚层顶部上的磷掺杂（N-型）硅的超薄层构成的薄晶片构成。在这两种材料接触之处（称为P-N结）的电池顶部表面附近产生电场。当太阳光穿透PV电池表面时，该电场为光激发电子提供动量和方向，从而当将太阳能电池连接至电负载时就会产生电流。

制造传统的单晶硅和多晶硅PV电池的方法始于非常纯的半导体级多晶硅--由石英加工并广泛用于整个电子工业中的材料。然后将多晶硅加热至熔化温度，并向熔体中加入痕量的硼以产生P-型半导体材料。接着，通常采用以下两种方法之一来形成硅锭或硅块：1）由从所述熔融多晶硅提取的晶种晶体生长纯晶体硅锭，或2）在模块中浇铸所述熔融多晶硅，产生多晶硅材料。然后利用线锯将硅锭切片成单个晶片，随后进行表面刻蚀处理。在将晶片清洗之后，将其置于磷扩散炉中，在电池的整个外表面周围产生较薄的N-型半导体层。接着，将抗反射涂层施加到所述电池的顶部表面上。

在每个电池的背面（正极）上沉积镀铝导电材料，通过替换所述扩散的磷层来恢复背面的P-型特性。所述镀铝导电性材料有时通过丝网印刷金属糊剂，如铝糊剂而进行涂施。

还将电触点印在电池的顶部（负极）的表面上。由精细“手指”和较大的“总线条”构成的网格状金属接触点通常丝网印刷到顶表面上。这通常使用银糊剂完成。然而，银糊剂非常昂贵。针对降低PV电池成本的一个步骤是，印刷更细的银网格并通过用各种成本更低的电镀层如镍、铜、锡及每种的各种组合进行顶涂来改善其导电性。银糊剂的电镀通过将丝网印刷和烧制的晶片浸渍于施加直流或LIP电镀的电镀液中而容易地实现。随后将所述金属直接沉积于银糊剂上，而无需任何预处理（因为高导电性和在所述银粒子上非常薄的氧化物）。

常见的镀铜溶液包括光亮的酸性镀铜溶液、含螯合化合物的镀铜溶液、碱性镀铜溶液和含氰化物的镀铜溶液。含有螯合化合物的镀铜溶液并不总是令人希望的，因为螯合铜溶液的废物处理比非螯合铜溶液成本更高。碱性镀铜溶液并不总是令人希望的，因为碱性溶液需要螯合剂或强络合剂如氰化物。氰化物有毒，并具有健康风险。

一种具体的镀铜方法是光亮酸性镀铜。光亮酸性镀铜涉及大量的硫酸或其他酸。光亮酸性镀铜还需要氯离子，以便进行光滑沉积。