[发明专利]高速稳定的化学镀铜液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高速稳定的化学镀铜液及其制备方法，所述高速稳定的化学镀铜液按体积浓度包括以下组分：五水合硫酸铜8g/L～25g/L，酒石酸钾钠15～40g/L，甲醛5～20ml/L，氢氧化钠5～20g/L，稳定剂10～500mg/L，其余量为水。所述高速稳定的化学镀铜液还包括组合添加剂，所述组合添加剂由硫脲衍生物和含羟烷基的氨羧化合物组成。将五水合硫酸铜与水互溶，充分搅拌至溶液澄清后，依次加入酒石酸钾钠、稳定剂、组合添加剂、氢氧化钠、甲醛，充分搅拌至溶液澄清，用水定容，即可得高速稳定的化学镀铜液。本发明中的高速稳定的化学镀铜液，沉积速度在10μm/h以上，镀液稳定，镀铜层平整均匀，满足功能性化学镀铜要求。

技术领域

本发明涉及非金属表面化学镀技术领域，尤其涉及一种高速稳定的化学镀铜液及其制备方法。

背景技术

化学镀又称自催化镀，是指在没有外加电流的条件下，溶液中的金属离子和还原剂在具有催化活性的基体表面发生自催化氧化还原反应，在基体表面化学沉积形成金属或合金镀层的一种表面处理技术。化学镀铜是重要的化学镀技术之一，化学镀铜层由于具有良好的延展性、导热性和导电性，已被广泛应用于印刷线路板通孔导通、电子封装连接、电磁波屏蔽、装饰性电镀等各个工业和民用领域。

化学镀铜溶液主要由铜盐、络合剂、还原剂、稳定剂、pH值调整剂和其他添加剂组成。目前绝大多数商品化学镀铜液采用甲醛(分子式HCHO)作为还原剂，在化学镀铜溶液中，HCHO和氢氧根离子反应生成氢气、水和羧酸离子，同时将二价铜离子还原成金属铜单质，沉积在具有催化活性的基体表面。化学镀铜的总化学反应式为:Cu²⁺+2HCHO+4OH^-→Cu+H₂+2H₂O+2HCOO^-。此反应式只表示反应物和最终反应产物的关系，实际反应过程要复杂得多，存在很多副反应，并有不稳定的亚铜离子生成，可能导致化学镀液分解，化学镀铜层粗糙，故需要稳定剂的加入。

由上述化学镀铜反应机理可知，甲醛作为还原剂时需要在碱性条件下进行，一般用pH调整剂调整镀液至pH在11～12之间，在此条件下，为防止铜离子在碱性镀液中形成氢氧化铜沉淀，需加入络合剂与铜离子形成络合物，以保证反应的正常进行。目前乙二胺四乙酸(EDTA)是化学镀铜液常用的络合剂，但是EDTA影响重金属的中和及沉淀，给化学镀铜废液的处理增加了难度。随着制造业对环保要求的日益提高，化学镀铜液更趋向采用酒石酸盐作为铜离子的络合剂。酒石酸盐又称罗谢尔盐，易于进行废液处理，但在作为化学镀铜液的络合剂时，沉积速度一般较低，仅适用于低速化学镀铜工艺。如公开号为CN104372315A的中国专利中公开的以酒石酸盐为络合剂的化学镀液，其沉积速度约在1.2～2.5μm/h，镀层厚度约0.5μm，适用于化学镀薄铜。对功能性化学镀铜而言，化学镀铜液沉积速度至少要达到4～6μm/h，才能保证最终镀层的厚度满足材料的功能性要求。公开号为CN106086836的中国专利公开的一种高速化学镀铜溶液能保证高的镀铜速率，沉积速度达到5～10μm/h，但采用了混合络合剂，除酒石酸盐外，还添加了EDTA等络合剂，这种混合络合剂的应用又给化学铜废液的处理增加了难度。

因此如何提高以酒石酸盐为络合剂的化学镀铜液的沉积速度，使其达到高速化学镀铜工艺的要求，成为业内亟需解决的问题。对于化学镀铜而言，镀速越高，镀液的稳定性就越难控制；而镀液的稳定性越好，镀速就难以提高。因此协调好化学镀铜液(特别是以酒石酸盐为络合剂的化学镀铜液)的稳定性和镀速的关系，获得高速稳定的化学镀液，一直是化学镀铜领域的研究方向。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提出一种高速稳定的化学镀铜液及其制备方法，沉积速度在10μm/h以上，镀液稳定，镀铜层平整均匀，满足功能性化学镀铜要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种高速稳定的化学镀铜液，所述高速稳定的化学镀铜液按体积浓度包括以下组分：