本技術(shù)涉及化學(xué)鍍銅，尤其涉及一種高穩(wěn)定性化學(xué)鍍銅液及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、化學(xué)銅在化工生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，它最早出現(xiàn)的時(shí)間是1957年由卡希爾(cahill)公開發(fā)表第一個(gè)類似現(xiàn)代的化學(xué)鍍銅溶液，該鍍液為堿性酒石酸銅鍍液，甲醛為還原劑。隨著印制電路板的發(fā)展，為化學(xué)鍍銅技術(shù)的發(fā)展提供了巨大的市場，在印刷電路板的生產(chǎn)中，使用化學(xué)鍍銅使銅析出作為通孔的壁面以及基礎(chǔ)的線路路徑上?；瘜W(xué)鍍銅還適用于裝飾塑料行業(yè)中，根據(jù)需要在非導(dǎo)電表面上沉積銅、鎳、金、銀和其他金屬作為基座。

2、pcb化學(xué)鍍銅液的基本成分為：銅鹽、絡(luò)合劑、還原劑和添加劑，銅鹽為cuso4·5h2o，常用還原劑是甲醛，甲醛的還原能力隨ph值增大而增強(qiáng)，故需加入naoh維持ph值，絡(luò)合劑選用乙二胺四乙酸(edta)、酒石酸鉀鈉、三乙醇胺多元絡(luò)合劑體系，一為降低edta用量、降低成本，二為提高鍍液穩(wěn)定性和提高鍍層質(zhì)量。

3、pcb化學(xué)沉銅的工藝流程為：溶脹-除膠-預(yù)中和-中和水洗-除油-微蝕-預(yù)浸-活化-加速-沉銅，其中，除了預(yù)浸到活化這一過程不用水洗外，其它流程結(jié)束后都需要水洗，化學(xué)沉銅作為線路板化學(xué)沉銅的最后一步流程，是pcb制造過程中孔金屬化品質(zhì)保證的關(guān)鍵所在。

4、pcb板經(jīng)過活化槽吸附膠態(tài)鈀-加速槽中解膠后孔內(nèi)壁吸附的鈀核暴露，每一批板材進(jìn)入鍍銅槽后，鈀核作為催化劑，催化銅沉積于基材板上，但孔內(nèi)暴露的鈀均有不同程度的浸出、剝離并擴(kuò)散向鍍銅液，隨著做板批次(數(shù)量)的增加，化學(xué)鍍液中鈀含量累積到一定濃度，將在鍍液中形成多個(gè)銅離子析出活性位點(diǎn)，化學(xué)鍍液穩(wěn)定性下降，最終導(dǎo)致鍍液在沉銅過程中析出銅粉，槽壁上銅，嚴(yán)重影響化學(xué)鍍銅液使用壽命。

5、當(dāng)前的沉銅工藝技術(shù)有兩個(gè)問題，一個(gè)提高沉積速率，但是化學(xué)鍍銅液不穩(wěn)定，另一個(gè)就是提高化學(xué)鍍銅液穩(wěn)定，但是沉積速率會(huì)有所下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)目的在于針對當(dāng)前技術(shù)的不足，提供一種高穩(wěn)定性化學(xué)鍍銅液及其制備方法，本技術(shù)的高穩(wěn)定性化學(xué)鍍銅液確保在高沉積速率的同時(shí)，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，在獲得良好沉銅層品質(zhì)的同時(shí)，減少維護(hù)的頻率，提高化學(xué)銅液使用壽命,延長鍍液分解時(shí)間,促進(jìn)生產(chǎn)效率。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種高穩(wěn)定性化學(xué)鍍銅液，采用如下技術(shù)方案：

3、一種高穩(wěn)定性化學(xué)鍍銅液，按質(zhì)量濃度計(jì)，包括以下制備原料：五水硫酸銅6-10g/l、還原劑17-20g/l、絡(luò)合劑30-35g/l、緩沖劑20-25g/l、穩(wěn)定劑0.02-0.03g/l、表面活性劑0.008-0.01g/l，其中，所述還原劑由質(zhì)量濃度37％甲醛和吡咯烷四氟硼酸鹽以質(zhì)量比5:3組成。

4、通過采用上述技術(shù)方案，五水硫酸銅：作為銅離子的來源，是實(shí)現(xiàn)銅沉積的基本物質(zhì)。還原劑(甲醛+吡咯烷四氟硼酸鹽)：組合使用可以有效還原銅離子為金屬銅，并沉積在基材上。甲醛是一種常用的還原劑，而吡咯烷四氟硼酸鹽不僅有助于還原過程，還能改善低溫下的穩(wěn)定性，提升沉積速度和鍍層質(zhì)量。絡(luò)合劑：與銅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，這有助于控制自由銅離子的濃度，從而影響沉積速率和鍍層質(zhì)量。緩沖劑：調(diào)節(jié)和維持鍍液的ph值，確保鍍液環(huán)境穩(wěn)定，有利于鍍銅反應(yīng)的順利進(jìn)行。穩(wěn)定劑：通過降低鍍液中副產(chǎn)物(如一價(jià)銅)的影響，提高鍍液的整體穩(wěn)定性，減少維護(hù)頻率，延長使用壽命，同時(shí)改善鍍層的耐高低溫和附著力，還提高鍍液對浸出鈀的耐受能力，有利于提升鍍液的穩(wěn)定性和使用壽命。表面活性劑：降低液體的表面張力，促使液體更均勻地分布在基材表面，從而得到更加平整、均勻的鍍層，總之，通過精心挑選和配比的組分，制備的高穩(wěn)定性化學(xué)鍍銅液確保在高沉積速率的同時(shí)，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，在獲得良好沉銅層品質(zhì)的同時(shí)，減少維護(hù)的頻率，提高化學(xué)銅液使用壽命,延長鍍液分解時(shí)間,促進(jìn)生產(chǎn)效率。

5、優(yōu)選的，所述吡咯烷四氟硼酸鹽的制備方法為，按照摩爾份數(shù)，將5份1,4-二氯丁烷、6份二乙胺、5份碳酸鈉、5份四氟硼酸加入40份乙腈中，加熱至90℃后反應(yīng)28-32小時(shí)，冷卻至室溫后得到反應(yīng)液，將反應(yīng)液抽濾得到濾液，將濾液減壓濃縮后加入50份無水乙醇重結(jié)晶，過濾后得到濾餅，將濾餅真空干燥至恒重，得到吡咯烷四氟硼酸鹽。

6、通過采用上述技術(shù)方案，吡咯烷四氟硼酸鹽的制備方法涉及一系列化學(xué)反應(yīng)步驟，首先通過將1,4-二氯丁烷、二乙胺、碳酸鈉以及四氟硼酸在乙腈中加熱反應(yīng)，經(jīng)過特定時(shí)間后冷卻并抽濾得到濾液，隨后通過減壓濃縮和重結(jié)晶過程獲得吡咯烷四氟硼酸鹽。這一化合物在化學(xué)鍍銅液中具有多重作用，包括與甲醛共同作為還原劑促進(jìn)銅離子的還原沉積，改善低溫下鍍液的穩(wěn)定性及鍍層品質(zhì)，并通過與其他成分的協(xié)同作用提高整體鍍液的穩(wěn)定性和使用壽命，從而提升生產(chǎn)效率和鍍層質(zhì)量。

7、優(yōu)選的，所述穩(wěn)定劑由第一穩(wěn)定劑和第二穩(wěn)定劑以質(zhì)量比5:2-3組成。

8、優(yōu)選的，所述第一穩(wěn)定劑由6-硫鳥嘌呤、二甲基二烯丙基氯化銨基胺聚合物和5,5-二甲基乙內(nèi)酰脲以質(zhì)量比3:2:3組成。

9、通過采用上述技術(shù)方案，通過特定化合物的協(xié)同作用，如6-硫鳥嘌呤、二甲基二烯丙基氯化銨基胺聚合物和5,5-二甲基乙內(nèi)酰脲的組合，進(jìn)一步增強(qiáng)了鍍液對浸出鈀的耐受能力，這有助于延長鍍液的使用壽命和分解時(shí)間。第二穩(wěn)定劑的引入，與第一穩(wěn)定劑協(xié)同作用，不僅提高了鍍液的穩(wěn)定性，還改善了鍍層的致密性、均勻性及其與基體之間的結(jié)合力。

10、優(yōu)選的，所述第二穩(wěn)定劑的制備方法為，將5,5′-二甲基-2,2′-聯(lián)吡啶、溴乙酰胺、偶氮二異丁腈加入四氯化碳中，加熱至回流溫度后反應(yīng)24小時(shí)，旋轉(zhuǎn)蒸除四氯化碳后得到中間產(chǎn)物；再將中間產(chǎn)物、丁基鋰、對羥基苯甲酸乙酯加入甲苯中，加熱至回流溫度后反應(yīng)24小時(shí)，旋轉(zhuǎn)蒸除甲苯后用蒸餾水洗滌5次，真空干燥至恒重得到第二穩(wěn)定劑。

11、通過采用上述技術(shù)方案，將5,5′-二甲基-2,2′-聯(lián)吡啶、溴乙酰胺在偶氮二異丁腈引發(fā)作用下通過反應(yīng)制得了中間產(chǎn)物，然后將中間產(chǎn)物與對羥基苯甲酸乙酯進(jìn)行反應(yīng)制得了第二穩(wěn)定劑，可與銅離子產(chǎn)生配合作用并與反應(yīng)副產(chǎn)物進(jìn)行絡(luò)合，使銅液具有優(yōu)異的穩(wěn)定性之外，還能提高鍍銅速率和鍍銅層的致密性、均勻性和鍍銅層與基體之間的結(jié)合力，此外還與第一穩(wěn)定劑協(xié)同作用，進(jìn)一步提升鍍液的穩(wěn)定性，這有助于延長鍍液的使用壽命和分解時(shí)間。

12、優(yōu)選的，所述5,5′-二甲基-2,2′-聯(lián)吡啶、溴乙酰胺、偶氮二異丁腈、四氯化碳的用量比為2mmol:2mmol:0.5mmol:150ml；中間產(chǎn)物、丁基鋰、對羥基苯甲酸乙酯、甲苯的比例為2mmol:2mmol:1mmol:250ml。

13、優(yōu)選的，所述絡(luò)合劑由酒石酸鉀鈉和四羥丙基乙二胺以質(zhì)量比3:2組成。

14、通過采用上述技術(shù)方案，酒石酸鉀鈉和四羥丙基乙二胺作為絡(luò)合劑，在化學(xué)鍍銅液中起到了至關(guān)重要的作用。它們能夠與銅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，這種絡(luò)合作用有助于提高銅的沉積速率和鍍層的穩(wěn)定性。首先，酒石酸鉀鈉是一種強(qiáng)絡(luò)合劑，能夠有效地與銅離子結(jié)合，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。這種絡(luò)合物的形成有助于控制銅離子在鍍液中的釋放速度，從而使得銅的沉積過程更加平穩(wěn)和均勻。此外，酒石酸鉀鈉還能提高鍍層的附著力和延展性，使鍍銅層更加堅(jiān)固耐用。其次，四羥丙基乙二胺也是一種有效的絡(luò)合劑，它能夠與銅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。與酒石酸鉀鈉相比，四羥丙基乙二胺具有更強(qiáng)的絡(luò)合能力，能夠更有效地控制銅離子的釋放速度。同時(shí)，四羥丙基乙二胺還能夠改善鍍層的光澤度和平整度，使鍍銅層更加美觀。當(dāng)酒石酸鉀鈉和四羥丙基乙二胺以質(zhì)量比3:2的比例混合使用時(shí)，它們之間會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用。這種協(xié)同作用不僅能夠進(jìn)一步提高銅的沉積速率和鍍層的穩(wěn)定性，還能夠改善鍍層的物理性能，酒石酸鉀鈉和四羥丙基乙二胺都能夠促進(jìn)銅離子的還原反應(yīng)，但它們的還原能力有所不同。當(dāng)兩者混合使用時(shí)，它們可以相互促進(jìn)對方的還原反應(yīng)，從而提高銅的沉積速率。共同控制銅離子的釋放速度：酒石酸鉀鈉和四羥丙基乙二胺都能夠與銅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，但它們的絡(luò)合能力有所不同。當(dāng)兩者混合使用時(shí)，它們可以共同控制銅離子的釋放速度，從而使銅的沉積過程更加平穩(wěn)和均勻。

15、酒石酸鉀鈉和四羥丙基乙二胺都能夠改善鍍層的物理性能，但它們的改善效果有所不同。當(dāng)兩者混合使用時(shí)，它們可以共同改善鍍層的物理性能，從而使鍍銅層更加堅(jiān)固和耐用。

16、優(yōu)選的，所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。

17、優(yōu)選的，所述緩沖劑為碳酸鈉、碳酸鉀中的一種。

18、第二方面，本技術(shù)提供一種高穩(wěn)定性化學(xué)鍍銅液的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本技術(shù)還提供上述一種高穩(wěn)定性化學(xué)鍍銅液的制備方法，包括以下步驟：

19、將五水硫酸銅6-10g、還原劑17-20g、絡(luò)合劑30-35g、緩沖劑20-25g、穩(wěn)定劑0.02-0.03g、表面活性劑0.008-0.01g加入到適量去離子水混合均勻，再將混合均勻的溶液定容至1l，即得到高穩(wěn)定性化學(xué)鍍銅液。

20、綜上所述，本技術(shù)的有益技術(shù)效果：

21、1.高沉積速率：通過使用特定的還原劑組合和絡(luò)合劑，該化學(xué)鍍銅液能夠?qū)崿F(xiàn)較高的銅沉積速率，提高生產(chǎn)效率。

22、2.優(yōu)異的穩(wěn)定性：添加穩(wěn)定劑和表面活性劑等成分，使得鍍液在長時(shí)間使用過程中保持穩(wěn)定，減少維護(hù)的頻率，延長鍍液的使用壽命。

23、3.良好的沉銅層品質(zhì)：通過優(yōu)化配方和工藝參數(shù)，該化學(xué)鍍銅液能夠在基材表面形成致密、平整均勻的銅鍍層，提高鍍層的質(zhì)量和性能。

24、4.提高耐高低溫性能：穩(wěn)定劑的加入可以提高銅層的耐高低溫性能，增強(qiáng)其在不同環(huán)境條件下的使用穩(wěn)定性。

25、5.協(xié)同作用：通過多種成分的協(xié)同作用，如6-硫鳥嘌呤、5,5-二甲基乙內(nèi)酰脲和二甲基二烯丙基氯化銨基胺聚合物等，進(jìn)一步增強(qiáng)了鍍液對浸出鈀的耐受能力，有利于提高沉銅液使用壽命和延長鍍液分解時(shí)間。

26、6.提高結(jié)合力：第二穩(wěn)定劑與第一穩(wěn)定劑的協(xié)同作用不僅提高了鍍液的穩(wěn)定性，還增強(qiáng)了鍍銅層與基體之間的結(jié)合力，從而提高了鍍層的整體性能。