专利名称：高速环保化学镀铜溶液的制作方法
技术领域：
本发明涉及化学镀铜溶液。
背景技术：
化学镀铜溶液发展至今，种类繁多。镀液本身一般由铜盐、还原剂、配位体、稳定剂、PH值调节剂和其他添加剂组成。化学镀铜溶液可选用甲醛、次磷酸钠、硼氢化钠、二甲氨基硼烷、胼等作为化学镀铜溶液的还原剂。以酒石酸钾钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、三乙醇胺、氨二乙酸、甘油、甘氨酸、EDTA 二钠盐、二甲基乙内酰脲为配位体以避免铜离子以氢氧化铜形式沉淀。其中最为常用的还原剂为甲醛，然而甲醛具有毒性和挥发性，对操作工人的身体健康及工厂周边环境均有严重影响。因此必须开发非甲醛化学镀铜技术，目前常用的用次磷酸钠来取代甲醛。 其主要采用柠檬酸钠来作为络合剂，用次磷酸钠为还原剂的化学镀铜溶液的镀铜速度为每小时0. 5 2微米/小时，镀铜速度低。
发明内容
本发明是要解决现有的化学镀铜溶液的镀铜速度低的技术问题，而提供高速环保化学镀铜溶液。本发明的高速环保化学镀铜溶液由硫酸铜、次磷酸钠、盐酸亚氨脲、催化剂、组合配位剂、组合稳定剂和水组成，高速环保化学镀铜溶液中硫酸铜的浓度为5g/L 15g/L、 次磷酸钠的浓度为10g/L 40g/L、盐酸亚氨脲浓度为lmg/L 20mg/L、催化剂的浓度为 0. 5g/L 3g/L、组合配位剂的浓度为10g/L 40g/L、组合稳定剂的浓度为5g/L IOOmg/ L，高速环保化学镀铜溶液的pH值9 14 ；其中催化剂为含镍、钴、铁的金属盐；组合配位剂由氨二乙酸、二甲基乙内酰脲、酒石酸钾钠组成，其中二甲基乙内酰脲与酒石酸钾钠的质量比为1 2 3、二甲基乙内酰脲与氨二乙酸的质量比为1 7 8，组合稳定剂由硫脲和 2，2’ -联吡啶组成，其中硫脲与2，2’ -联吡啶的质量比为1 5 6。本发明的高速环保化学镀铜溶液中没有甲醛成份，对操作人员提供友好工作环境条件。通过选择各种配位剂的配比，并添加对铜表面具有吸附能力的盐酸亚氨脲作为促进剂。在40°C 80°C的工作温度下，通过各组分的协同作用，大大提高了化学沉积速度，使本发明的镀液化学沉积速度达到每小时10微米 40微米，是现有化学镀铜速度的5 80倍。本发明的化学镀铜溶液在印制电路板孔、陶瓷、塑料等基体的表面进行化学镀铜。
图1是试验一制备的铜镀层的扫描电镜照片；图2是试验一制备的铜镀层的电子能谱图。
具体实施方式
具体实施方式
一本实施方式的高速环保化学镀铜溶液由硫酸铜、次磷酸钠、盐酸亚氨脲、催化剂、组合配位剂、组合稳定剂和水组成，高速环保化学镀铜溶液中硫酸铜的浓度为5g/L 15g/L、次磷酸钠的浓度为10g/L 40g/L、盐酸亚氨脲浓度为lmg/L 20mg/ L、催化剂的浓度为0. 5g/L 3g/L、组合配位剂的浓度为10g/L 40g/L、组合稳定剂的浓度为5g/L 100mg/L，高速环保化学镀铜溶液的pH值9 14 ；其中催化剂为含镍、钴、铁的金属盐；组合配位剂由氨二乙酸、二甲基乙内酰脲、酒石酸钾钠组成，其中二甲基乙内酰脲与酒石酸钾钠的质量比为1 2 3、二甲基乙内酰脲与氨二乙酸的质量比为1 7 8， 组合稳定剂由硫脲和2，2’_联吡啶组成，其中硫脲与2，2’_联吡啶的质量比为1 5 6。本实施方式的高速环保化学镀铜溶液中没有甲醛成份，对操作人员提供友好工作环境条件。通过选择各种配位剂的配比，并添加对铜表面具有吸附能力的盐酸亚氨脲作为促进剂。在40°c 80°C的工作温度下，通过各组分的协同作用，大大提高了化学沉积速度， 使本实施方式的镀液化学沉积速度达到每小时10微米 40微米，是现有化学镀铜速度的 5 80倍。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是硫酸铜的浓度为Sg/ L 12g/L。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是次磷酸钠的浓度为 12g/L 35g/L。其它与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是盐酸亚氨脲浓度为5mg/L 15mg/L。其它与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是催化剂的浓度为0. 8g/L 2. 5g/L。其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是组合配位剂的浓度为15g/L 35g/L。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是组合稳定剂的浓度为20g/L 80mg/L。其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是溶液的pH值 10 13。其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是组合配位剂由氨二乙酸、二甲基乙内酰脲、酒石酸钾钠组成，其中二甲基乙内酰脲与酒石酸钾钠的质量比为1 2. 5、二甲基乙内酰脲与氨二乙酸的质量比为1 7.5。其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是组合稳定剂由硫脲和2，2’ -联吡啶组成，其中硫脲与2，2’ -联吡啶的质量比为1 5.6。其它与具体实施方式
一至六之一相同。采用以下的试验验证本发明的效果试验一本试验的高速环保化学镀铜溶液由硫酸铜、次磷酸钠、盐酸亚氨脲、催化剂、组合配位剂、组合稳定剂和水组成，其中硫酸铜的浓度为7. 5g/L，次磷酸钠的浓度为 35g/L，盐酸亚氨脲5mg/L，催化剂为硫酸镍，硫酸镍的浓度为lg/L，组合配位剂由二甲基乙内酰脲、酒石酸钾钠和氨二乙酸组成，二甲基乙内酰脲的浓度为2g/L，酒石酸钾钠的浓度为5g/L，氨二乙酸的浓度为15g/L，组合稳定剂由2，2’ -联吡啶和硫脲组成，2，2’ -联吡啶的浓度为10mg/L，硫脲的浓度为ang/L，溶液的pH值13。将试验一的高速环保化学镀铜溶液用于在酚醛树脂印刷电路板上镀铜的方法如下一、按硫酸的浓度为200g/L、双氧水的浓度为60mg/L配制粗化液；二、按氯化亚锡的浓度为80g/L、体积百分比浓度为37%的盐酸的浓度为250mL/L 配制备活化预浸处理液；三、按氯化钯的浓度为lmL/L、体积百分比浓度为37%的盐酸的浓度为300g/L、氯化亚锡的浓度为70g/L、锡酸钠的浓度为7g/L配制胶体钯活化液；四、将酚醛树脂印刷电路板放在步骤一配制备的25°C的粗化液中处理lmin，然后水洗，再将酚醛树脂印刷电路板放在步骤二配制备的活化预浸处理液中处理lmin，活化预浸处理后再将酚醛树脂印刷电路板放在步骤三配制的胶体钯活化液中，在室温下处理 lmin,再水洗，完成酚醛树脂印刷电路板的预处理；五、把完成预处理的酚醛树脂印刷电路板放在试验一的高速环保化学镀铜溶液中，在温度为50°C的条件下化学镀铜20min，得到铜镀层。本试验的化学镀铜沉积速率为25 μ m/h。经过上述处理获得铜镀层的扫描电镜照片如图1所示。从图1可以看出，镀层由排列均勻的颗粒构成，颗粒排列紧密。本试验得到的铜镀层的电子能谱图(EDS)如图2所示，从图2可以看出，铜镀层由铜、镍和磷元素组成，铜为97. 8% (质量)、镍为2.1% (质量)、磷为0.09% (质量)。试验二 本试验的高速环保化学镀铜溶液由硫酸铜、次磷酸钠、盐酸亚氨脲、催化剂、组合配位剂、组合稳定剂和水组成，其中硫酸铜的浓度为12g/L，次磷酸钠的浓度为 30g/L，盐酸亚氨脲10mg/L，催化剂为柠檬酸钴，柠檬酸钴的浓度为2g/L，组合配位剂由二甲基乙内酰脲、酒石酸钾钠和氨二乙酸组成，二甲基乙内酰脲的浓度为2g/L，酒石酸钾钠的浓度为6g/L，氨二乙酸的浓度为16g/L，组合稳定剂由2，2’ -联吡啶和硫脲组成，2，2’ -联吡啶的浓度为30mg/L，硫脲的浓度为5mg/L，溶液的pH值10。将试验二的高速环保化学镀铜溶液用于在酚醛树脂印刷电路板上镀铜的方法如下一、按硫酸的浓度为200g/L、双氧水的浓度为60mg/L配制粗化液；二、按氯化亚锡的浓度为80g/L、体积百分比浓度为37%的盐酸的浓度为250mL/L 配制备活化预浸处理液；三、按氯化钯的浓度为lmL/L、体积百分比浓度为37%的盐酸的浓度为300g/L、氯化亚锡的浓度为70g/L、锡酸钠的浓度为7g/L配制胶体钯活化液；四、将酚醛树脂印刷电路板放在步骤一配制备的25°C的粗化液中处理lmin，然后水洗，再将酚醛树脂印刷电路板放在步骤二配制备的活化预浸处理液中处理lmin，活化预浸处理后再将酚醛树脂印刷电路板放在步骤三配制的胶体钯活化液中，在室温下处理 lmin,再水洗，完成酚醛树脂印刷电路板的预处理；五、把完成预处理的酚醛树脂印刷电路板放在试验一的高速环保化学镀铜溶液中，在温度为75°C的条件下化学镀铜20min，得到铜镀层。
采用试验二的高速环保化学镀铜溶液，在酚醛树脂印刷电路板上镀铜，结果显示铜沉积速率为38 μ m/h。
权利要求
1.高速环保化学镀铜溶液，其特征在于高速环保化学镀铜溶液由硫酸铜、次磷酸钠、盐酸亚氨脲、催化剂、组合配位剂、组合稳定剂和水组成，高速环保化学镀铜溶液中硫酸铜的浓度为5g/L 15g/L、次磷酸钠的浓度为10g/L 40g/L、盐酸亚氨脲浓度为lmg/L 20mg/ L、催化剂的浓度为0. 5g/L 3g/L、组合配位剂的浓度为10g/L 40g/L、组合稳定剂的浓度为5g/L 100mg/L，高速环保化学镀铜溶液的pH值9 14 ；其中催化剂为含镍、钴、铁的金属盐；组合配位剂由氨二乙酸、二甲基乙内酰脲、酒石酸钾钠组成，其中二甲基乙内酰脲与酒石酸钾钠的质量比为1 2 3、二甲基乙内酰脲与氨二乙酸的质量比为1 7 8， 组合稳定剂由硫脲和2，2’_联吡啶组成，其中硫脲与2，2’_联吡啶的质量比为1 5 6。
2.根据权利要求1所述的高速环保化学镀铜溶液，其特征在于硫酸铜的浓度为8g/L 12g/L0
3.根据权利要求1或2所述的高速环保化学镀铜溶液，其特征在于次磷酸钠的浓度为 12g/L !35g/L。
4.根据权利要求1或2所述的高速环保化学镀铜溶液，其特征在于盐酸亚氨脲浓度为 5mg/L 15mg/L。
5.根据权利要求1或2所述的高速环保化学镀铜溶液，其特征在于催化剂的浓度为 0. 8g/L 2. 5g/L。
6.根据权利要求1或2所述的高速环保化学镀铜溶液，其特征在于组合配位剂的浓度为 15g/L 35g/L。
7.根据权利要求1或2所述的高速环保化学镀铜溶液，其特征在于组合稳定剂的浓度为 20g/L 80mg/L。
8.根据权利要求1或2所述的高速环保化学镀铜溶液，其特征在于溶液的pH值10 13。
9.根据权利要求1或2所述的高速环保化学镀铜溶液，其特征在于组合配位剂由氨二乙酸、二甲基乙内酰脲、酒石酸钾钠组成，其中二甲基乙内酰脲与酒石酸钾钠的质量比为 1 2. 5、二甲基乙内酰脲与氨二乙酸的质量比为1 7.5。
10.根据权利要求1或2所述的高速环保化学镀铜溶液，其特征在于组合稳定剂由硫脲和2，2’ -联吡啶组成，其中硫脲与2，2’ -联吡啶的质量比为1 5.6。
全文摘要
高速环保化学镀铜溶液，它涉及化学镀铜溶液。本发明解决了现有的化学镀铜溶液的镀铜速度低的技术问题。本发明的高速环保化学镀铜溶液由硫酸铜、次磷酸钠、盐酸亚氨脲、催化剂、组合配位剂、组合稳定剂和水组成，其中催化剂为含镍、钴、铁的金属盐；组合配位剂由氨二乙酸、二甲基乙内酰脲、酒石酸钾钠组成，其中二甲基乙内酰脲与酒石酸钾钠的质量比为1∶2～3、二甲基乙内酰脲与氨二乙酸的质量比为1∶7～8，组合稳定剂由硫脲和2，2’-联吡啶组成，其中硫脲与2，2’-联吡啶的质量比为1∶5～6。本发明镀液化学沉积速度达到每小时10微米～40微米，可用于在印制电路板孔、陶瓷、塑料等基体的表面进行化学镀铜。
文档编号C23C18/40GK102337527SQ20111027164
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者刘瑞卿, 夏国锋, 朱振宇, 李宁, 田栋, 肖宁, 郑振, 黎德育 申请人:哈尔滨工业大学