專利名稱：一種化學(xué)沉銅液的組成及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)沉銅液，尤其涉及一種用于多層電路板電鍍的化學(xué)沉 銅液。
背景技術(shù)：
電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。
電鍍時(shí)，鍍層金屬做陽極，被氧化成陽離子進(jìn)入電鍍液；待鍍的金屬制品做陰 極，鍍層金屬的陽離子在金屬表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾， 且使鍍層均勻、牢固，需用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金 屬陽離子的濃度不變，電鍍的fl的是在基材上鍍Ji金屬鍍層，改變_基材表#性質(zhì) 或尺寸。電鍍能增強(qiáng)金屬的抗腐蝕性、增加硬度、防止磨耗、提高導(dǎo)電性、潤 滑性、耐熱性和表面美》見。
在電路板制造技術(shù)中，最關(guān)鍵的就是沉銅工序。它的主要作用是使雙面和 多層印制電路板的非金屬孔通過氧化還原反應(yīng)在孔壁上沉積一層均勻的導(dǎo)電 層，再經(jīng)過電鍍加厚鍍銅，達(dá)到回路的目的。要達(dá)到此目的就必須選擇性能穩(wěn) 定、可靠的化學(xué)沉銅液和制定正確的、可行的和有效的工藝程序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種化學(xué)沉銅液，該化學(xué)沉銅液溶液穩(wěn)定、操作簡單，可獲 得優(yōu)良的沉積層，尤其適于多層電路板電鍍。
該化學(xué)沉銅液的組成包括石克酸銅、曱醛、EDTA、 4寧檬酸鈉、氫氧化鈉、 吡啶類物質(zhì)、炔醇聚合物以及聚乙二醇，主要組成成分的作用如下硫酸銅是溶液中的主鹽，提供二價(jià)銅離子來源； 曱醛是還原劑；
EDTA與檸檬酸鈉是絡(luò)合劑，主要作用是使銅呈溶解的絡(luò)合狀態(tài)存在，防 止二價(jià)銅離子在堿性介質(zhì)中產(chǎn)生Cu(OH)2沉淀，同時(shí)還可以控制二價(jià)銅離子的 濃度。具有緩沖作用，以維持溶液的pH值。
氫氧化鈉使溶液保持一定的pH值，因?yàn)榧兹┰趬A性條件下，才具有還原 作用。
吡啶類物質(zhì)、炔醇聚合物以及聚乙二醇是穩(wěn)定劑，具有使沉銅液穩(wěn)定和改 善銅層性能，防止產(chǎn)生副反應(yīng)。
該化學(xué)沉銅液由四種沉銅原液組成，使用前將四種沉銅原液按一定的比例 及順序混合制備沉銅液。該方法操作簡單，使用方便。沉銅液穩(wěn)定性高，在經(jīng) 過多次補(bǔ)加后，溶液仍有高度穩(wěn)定能力。
本發(fā)明提供的化學(xué)沉銅液可于30分鐘內(nèi)沉積2.5 3.0微米的銅層，沉積層 純凈細(xì)密，導(dǎo)電性好，沒有內(nèi)應(yīng)力，且抗氧化性好，在樹脂上或玻璃纖維上都 有很好的覆蓋力，尤其適宜于多層電路4反電鍍。
通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的 實(shí)施例范圍之中。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的 一種化學(xué)沉銅液的具體實(shí)施例如下
硫酸銅 10g/L
曱醛 3.9g/L
EDTA與檸檬酸鈉 42.0~48.5g/L
6其中，EDTA:檸檬酸鈉為1: 1.15~1: 1.2(重量比)
氫氧化鈉 8.0 12.0g/L
p比咬類物質(zhì) 1.2mg/L
炔醇聚合物 0.33 g/L
聚乙二醇 32mg/L
本發(fā)明提供的化學(xué)沉銅液，由四種沉銅原液組成，分別如下 原液A:含銅量44g/L,含甲醛量65g/L的濃溶液； 原液M:含游離子EDTA 18~20g/L的濃溶液； 原液B:含氫氧化鈉250g/L的濃溶液； 原液C:含聯(lián)吡啶4g/L的溶液。 使用前將該四種沉銅原液按如下比例(重量比)及先后順序混合制備沉銅 液，具體實(shí)施方式
如下取去離子水(80%),先加入原液M (10%),然后加入 原液A ( 6% )，.再加入原液B C4% )，最后加入原液C ( 0.3ml/L )
制備該化學(xué)沉銅液，首先需要制備四種沉銅原液，制備1000L沉銅原液的 具體實(shí)施過程如下
原液A:將1L硫酸溶于35L純水中，依次加入180kg硫酸銅、180kg 曱醛、85kg檸檬酸鈉和5L炔醇聚合物，循環(huán)過濾；
原液B:將270kg氫氧化鈉與水以1: 1 (重量比)溶解，冷卻至室溫， 加入100kg EDTA,再加入800g聚乙二醇；
原液M:將20kg氫氧化鈉與水以1: 1 (重量比)溶解，依次加入170kg 檸檬酸鈉以及200kg EDTA;
原液C:將500L工業(yè)酒精以1: 1 (體積比)溶于水中，加入4kg聯(lián)p比咬。 其次，將四種沉銅原液分別"l姿下列重量和順序添加在80L去離子水中， 先加入原液M 10L,然后加入原液A6L,再加入原液B 4L，最后加入原液C 0.3ml/L。
在將四種沉銅原液混合制備沉銅液時(shí)，初始溫度應(yīng)在36 42。C,但在新開缸的第一天需提升溫度至42 44。C,因新開缸活躍程度低，所以要求在藥液濃度上 提升。制備過程中的pH值為12.8-13，但是最佳pH值為13。
為了形成引發(fā)中心，4吏銅沉積均勻一致，需要在被鍍的非金屬表面沉積一 層均勻的活化中心核心質(zhì)點(diǎn)。本發(fā)明采用膠體鈀活化，性能優(yōu)良，從而使所獲 得的沉積層結(jié)合強(qiáng)度好，使用時(shí)間長。
在應(yīng)用該化學(xué)沉銅液鍍銅時(shí)，影響沉銅速度的主要因素有
溶液pH值提高pH值，銅沉積速度加快，但同時(shí)也將加快氧化亞銅生 成反應(yīng)速度，從而使溶液內(nèi)部沉積速度加快，二價(jià)銅離子降低，導(dǎo)致銅溶液的 分解；當(dāng)pH值小于或等于11時(shí)，化學(xué)沉銅速度非常緩慢；pH值小于10.5時(shí)沉 銅急劇停止。所以，通常采用的pH值為12.8~13,但是最佳pH值為13。
溶液的濃度提高溶液中二價(jià)銅離子濃度，對沉銅速度影響特別明顯， 但也不是無限增加，二價(jià)銅離子范圍應(yīng)控制在1.8 2.8g/L,最佳濃度為2.3g/L。 如果工作液是以銅的滴定分析作^i^出進(jìn)行有規(guī)律的控制時(shí)，銅的含量是2.0 g/L。
氫氧化鈉的濃度范圍在8.0 12.0g/L，最佳濃度為10.0 g/L。
曱醛的濃度提高曱醛濃度，沉銅速度加快，但過多易造成沉銅層粗糙，
曱醛范圍應(yīng)控制在2.8 4.2g/L,最佳濃度為3.5g/L。在新開缸的第一天需提升
曱醛含量至4.0g/L,因新開缸活躍程度低，所以要求在藥液濃度上提升。
溶液溫度提高溶液溫度可增加銅的活化能，提高沉銅速度；但溫度升
高，溶液中銅離子的催化作用加強(qiáng)，氧化亞銅生成速度加快，沉銅質(zhì)量差，促
使溶液分解。因此適宜的溫度范圍在40 45。C,最佳溫度是43。C。
負(fù)荷量2 3.5dm"升工作液，最佳負(fù)荷量為2.5dm々升工作液，超出此范 圍時(shí)，沉銅速度下降。
影響化學(xué)沉銅液穩(wěn)定性的因素
溶液中存在有顆粒性的活性物質(zhì)，它主要來源于空氣中的灰塵或所使用 的化學(xué)試劑中存在有催化性的膠質(zhì)，另外基板經(jīng)活化處理時(shí)清洗不當(dāng)帶入而產(chǎn) 生鍍液不穩(wěn)定。曱醛的歧化反應(yīng)是難免的，因此曱醛消耗量大，當(dāng)曱醛不足時(shí)，就可能 使溶液老化，造成大量的氧化亞銅，結(jié)果導(dǎo)致溶液自身分解而失效。
氧化亞銅的形成曱醛的歧化反應(yīng)所形成的氧化亞銅很容易產(chǎn)生歧化反 應(yīng)，形成Cu與Cu2、而它生成的銅的小顆粒無規(guī)則的分敉在溶液中，成為小的 活化中心，導(dǎo)致整個(gè)鍍液以此為沉銅反應(yīng)，造成溶液迅速的自然分解。
為了保證沉銅液的穩(wěn)定性，應(yīng)控制化學(xué)沉銅液中的銅離子濃度在1.8-2.8 g/L,從而控制沉銅速度；pH值要嚴(yán)格進(jìn)行控制，選擇pH值13為最佳；必須 添加與銅絡(luò)合強(qiáng)的絡(luò)合劑；其它如原材料的純度、防止催化金屬帶入、過濾溶 液。
可以理解，很多細(xì)節(jié)的變化是可能的，這并不因此違背本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1、一種化學(xué)沉銅液，包括硫酸銅、甲醛、EDTA、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、吡啶類物質(zhì)、炔醇聚合物以及聚乙二醇，濃度如下硫酸銅 6.8～10.6g/L甲醛 2.8～4.2g/LEDTA與檸檬酸鈉 42.0～48.5g/L氫氧化鈉 8.0～12.0g/L吡啶類物質(zhì) 1.2mg/L炔醇聚合物 0.33g/L聚乙二醇 32mg/L
2、 一種化學(xué)沉銅液，包括四種沉銅原液原液A:含銅量30 47g/L，含曱醛量47 70g/L的濃溶液； 原液M:含游離子EDTA 18~20g/L的濃溶液； 原液B:含氳氧化鈉250 260g/L的濃溶液； 原液C:含吡，定類物質(zhì)4g/L的溶液。
3、 根據(jù)權(quán)力要求2所述的化學(xué)沉銅液，其特征在于，所述沉銅液為所述四 種沉銅原液的混合液，重量比如下去離子水80%原液M10%原液A6%原液B4%原液C0.3ml/L
4、 根據(jù)權(quán)力要求2所述的化學(xué)沉銅液，其特征在于，所述沉銅液的工作溫 度為40~45°C。
5、 根據(jù)權(quán)力要求2所述的化學(xué)沉銅液，其特征在于，所述沉銅液的負(fù)荷量 為2 3.5dm2/升工作液。
6、 一種化學(xué)沉銅液的制備方法，包4舌四種沉銅原液的制備原液A:將1L硫酸溶于35L純水中，依次加入178 183kg疏酸銅、 177 182kg曱醛、80 90kg檸檬酸鈉和4.9 5.1L炔醇聚合物，循環(huán)過濾；原液B:將265 275kg氫氧化鈉與水以1: l(重量比)溶解，冷卻至室 溫，加入95 105kgEDTA,再加入798~802g聚乙二醇；原液M:將19.5 21kg氫氧化鈉與水以1: l(重量比)溶解，依次加入 168~172kg檸檬酸鈉以及195~205kg EDTA;原液C:將300L工業(yè)酒精以l.Z 1 (體積比)溶于水中r加入4kg聯(lián)吡啶。
7、 根據(jù)權(quán)力要求6所述的化學(xué)沉銅液的制備方法，其特征在于，所述沉銅 液的制備是將所述四種沉銅原液按下列份量添加去離子水80L，原液M10L， 原液A6L，原液B4L，原液C0.3ml/L。
8、 根據(jù)權(quán)力要求6所述的化學(xué)沉銅液的制備方法，其特征在于，所述沉銅 液的制備是將所述四種沉銅原液4安下列順序依次添加在去離子水中，先加入 原液M，然后加入原液A,再加入原液B，最后加入原液C。
9、 根據(jù)權(quán)力要求6所述的化學(xué)沉銅液的制備方法，其特征在于，所述沉銅 液在制備時(shí)的初始溫度為36~42°C。
10、根據(jù)權(quán)力要求6所述的化學(xué)沉銅液的制備方法，其特征在于，所述沉銅液在制備過程中，pH值為12.8 ~ 13。
全文摘要
本發(fā)明提供一種化學(xué)沉銅液的組成及其制備方法。該化學(xué)沉銅液的組成包括硫酸銅、甲醛、EDTA、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、吡啶類物質(zhì)、炔醇聚合物以及聚乙二醇。該化學(xué)沉銅液的制備包括四種沉銅原液的制備以及按一定比例及順序添加該四種原液，從而得到該沉銅液。該化學(xué)沉銅液溶液穩(wěn)定，操作簡單，可獲得優(yōu)良的沉積層，尤其適于多層電路板電鍍。
文檔編號C25D3/38GK101580953SQ20081006714
公開日2009年11月18日 申請日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者晁旌寧, 胡德洲 申請人:深圳市迪凱鑫科技有限公司