一种铜电镀液及其电镀工艺的制作方法

专利名称：一种铜电镀液及其电镀工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种电镀技术，更具体地说是涉及ー种无氰碱性镀铜技木。
背景技术：
エ业化的发展，环境污染问题越来越严重，对于保护环境，清洁、环保、节能的生产越来越受到业界的重视。电镀行业氰化镀铜エ艺中，生产过程必须使用氰化物氰化镀铜エ艺，存在着剧毒性的氰化物，它对环境污染极其严重，对工人身体健康造成严重威胁；随着人们的环保意识的增強，迫切要求发展环保清洁的镀铜エ艺，替代传统的氰化物镀铜エ艺。因此，发展新的环保镀铜エ艺，解决 环境污染问题和生产工人的健康问题，有着积极的社会意义。事实上，世界各国在电镀技术领域始终进行着对无氰电镀的研究和开发，井随着相关技术的进步，以及新的电镀添加剂进入市场，无氰电镀エ艺的水平在逐步提高。

发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种铜电镀液及其电镀エ艺，为ー种无氰碱性镀铜エ艺，应用于电镀铜生产中，铜层与基体结合力良好可以达到生产エ艺清洁、环保的要求，可以替代传统的氰化物镀铜エ艺，解决了现有技术对环境污染和对生产工人的健康威胁问题。本发明的技术方案是这样实现的ー种铜电镀液,所述电镀液主要包含络合剂、主盐、导电盐、光亮剂,其中络合剂含量为100 200克/升；主盐含量为30 100克/升；导电盐含量为20 50克/升；光亮剂含量为1(T100毫克/升；电镀液的pH值为9. (Til. 0 ;溶剂为水。所述络合剂由柠檬酸钠、氨基磺酸钠、葡萄糖酸钠、こニ胺四こ酸ニ钠中的ー种或ー种以上的组合。 所述络合剂为こニ胺四こ酸ニ钠和柠檬酸钠。所述主盐由硫酸铜、碱式碳酸铜中的ー种或两种。所述主盐为碱式碳酸铜，其含量为5(T80克/升。所述导电盐为硫酸钾、硝酸钾中的ー种或两种。所述光亮剂为硫代硫酸钠、硫氰酸钾、呋喃中的ー种或ー种以上的组合。所述PH值用氨水或硫酸调整。本发明的ー种铜电镀液的电镀エ艺，其特征在于包括以下步骤(I)将金属铜放入上述铜电镀溶液中，作为阳极；(2)将エ件放入上述铜电镀溶液中，作为阴极；(3)通入直流电源，阴极电流密度0. 5^3安培/平方分米，电镀液温度4(T55°C，电镀时间2 8分钟。
所述步骤(3)中阴极电流密度为1. (T2. 0安培/平方分米；电镀液温度为45飞(TC;电镀时间为4 6分钟。与现有技术相比，本发明电镀液采用新型络合剂代替氰化物络合剂，具有的有益效果为I)电镀液不含氰化物，达到环保清洁生产エ艺的要求，不会对生产工人的健康问题造成威胁。2)镀层与基体结合力良好，达到电镀层结合力的技术要求。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进ー步的详细说明，但不构成的对本发明的任何限制。实施例1ー种铜电镀液，所述电镀液主要包含络合剂、主盐、导电盐、光亮剂，其中
碱式碳酸铜60克/升；
乙ニ胺四乙酸ニ钠 80克/升；
梓檬酸钠60克/升；
硫酸钾20克/升；
硫代硫酸钠10毫克/升；
溶剂为水；pH值为10. 0,用氨水或硫酸调整。电镀方法采用长方形铁片70 X 100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为 温度50°C、直流电流为1. 0安培、电镀5分钟，阳极使用铜板，得到试片Al。电镀效果评价观察试片Al外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。镀层结合強度评价依据ASTM B571 (美国金属镀层粘附カ定性测试)标准，把试片Al在炉中加热至24(T260°C，然后取出放入室温的水中冷却，观察镀层是否鼓泡或脱落。如果铜层有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度不合格；如果铜层没有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度合格。实施例2电镀液成分碱式碳酸铜80克/升；
乙ニ胺四乙酸ニ钠70克/升；
柠檬酸钠80克/升；
硫酸钾40克/升；
硫代硫酸钠15毫克/升；
溶剂为水；pH值为10. 0,用氨水或硫酸调整。电镀方法采用长方形铁片70 X 100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为 温度50°C、直流电流为1. 0安培、电镀8分钟，阳极使用铜板，得到试片A2。电镀效果评价观察试片A2外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。镀层结合強度评价依据ASTM B571标准，把试片A2在炉中加热至240 260で，然后取出放入室温的水中冷却，观察镀层是否鼓泡或脱落。如果铜层有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度不合格；如果铜层没有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度合格。实施例3电镀液成分
碱式碳酸铜100克/升；
乙ニ胺四乙酸ニ钠100克/升；
柠檬酸钠80克/升；
硝酸钾30克/升；
硫氰酸钾10毫克/升；
溶剂为水；pH值为11. 0,用氨水或硫酸调整。电镀方法采用长方形铁片70 X 100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为 温度50°C、直流电流为1. 0安培、电镀6分钟，阳极使用铜板，得到试片A3。电镀效果评价观察试片A3外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。镀层结合強度评价依据ASTM B571标准，把试片A3在炉中加热至240 260で，然后取出放入室温的水中冷却，观察镀层是否鼓泡或脱落。如果铜层有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度不合格；如果铜层没有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度合格。实施例4电镀液成分碱式碳酸铜30克/升；
乙ニ胺四乙酸ニ钠50克/升；
柠檬酸钠60克/升；
硝酸钾20克/升；
硫氰酸钾15毫克/升；
溶剂为水；pH值为9. 0,用氨水或硫酸调整。电镀方法采用长方形铁片70 X 100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为 温度55°C、直流电流为0. 5安培、电镀8分钟，阳极使用铜板，得到试片A4。电镀效果评价观察试片A4外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。镀层结合強度评价依据ASTM B571标准，把试片A4在炉中加热至240 260で，然后取出放入室温的水中冷却，观察镀层是否鼓泡或脱落。如果铜层有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度不合格；如果铜层没有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度合格。实施例5电镀液成分
硫酸铜60克/升；
乙ニ胺四乙酸ニ钠 50克/升；
柠檬酸钠60克/升;
硫酸钾40克/升；
硫代硫酸钠18毫克/升；
溶剂为水；pH值为10. 0,用氨水或硫酸调整。电镀方法采用长方形铁片70 X 100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为 温度40°C、直流电流为0. 5安培、电镀8分钟，阳极使用铜板，得到试片A5。电镀效果评价观察试片A5外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。镀层结合強度评价依据ASTM B571标准，把试片A5在炉中加热至240 260で，然后取出放入室温的水中冷却，观察镀层是否鼓泡或脱落。如果铜层有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度不合格；如果铜层没有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度合格。实施例6电镀液成分碱式碳酸铜40克/升；
乙ニ胺四こ酸ニ钠65克/升；
柠檬酸钠70克/升；
硫酸钾50克/升；
呋_10毫克/升；
溶剂为水；pH值为10. 0,用氨水或硫酸调整。 电镀方法采用长方形铁片70 X 100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为 温度55°C、直流电流为1. 5安培、电镀4分钟，阳极使用铜板，得到试片A6。电镀效果评价观察试片A6外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。镀层结合強度评价依据ASTM B571标准，把试片A6在炉中加热至240 260で，然后取出放入室温的水中冷却，观察镀层是否鼓泡或脱落。如果铜层有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度不合格；如果铜层没有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度合格。实施例1电镀液成分
碱式碳酸铜100克/升；
乙ニ胺四こ酸ニ钠 80克/升；
梓檬酸钠140克/升；
硫酸钾40克/升；
硫代硫酸钠20毫克/升；
溶剂为水；pH值为10. 5,用氨水或硫酸调整。电镀方法采用长方形铁片70 X 100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为 温度50°C、直流电流为1. 0安培、电镀5分钟，阳极使用铜板，得到试片A7。电镀效果评价观察试片A7外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。镀层结合強度评价依据ASTM B571标准，把试片A7在炉中加热至240 260で，然后取出放入室温的水中冷却，观察镀层是否鼓泡或脱落。如果铜层有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度不合格；如果铜层没有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度合格。实施例8电镀液成分碱式碳酸铜50克/升；
乙ニ胺四乙酸ニ钠40克/升；
柠檬酸钠70克/升；
硝酸钾20克/升；
硫代硫酸钠10毫克/升；
溶剂为水；pH值为11. 0，用氨水或硫酸调整。电镀方法采用长方形铁片70 X 100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为 温度45°C、直流电流为0. 5安培、电镀3分钟，阳极使用铜板，得到试片A8。电镀效果评价观察试片A8外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。镀层结合強度评价依据ASTM B571标准，把试片A8在炉中加热至240 260で，然后取出放入室温的水中冷却，观察镀层是否鼓泡或脱落。如果铜层有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度不合格；如果铜层没有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度合格。对比例I电镀液成分不添加次亚磷酸钠；
氰化亚铜60克/升；
氰化钠80克/升
光亮剂10克/升；
溶剂为水。电镀方法采用长方形铁片70 X 100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为 温度50°C、直流电流为1. 0安培、电镀5分钟，阳极使用铜板，得到试片BI。电镀效果评价观察试片BI外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。镀层结合強度评价依据ASTM B571标准，把试片BI在炉中加热至240 260で，然后取出放入室温的水中冷却，观察镀层是否鼓泡或脱落。如果铜层有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度不合格；如果铜层没有鼓泡或脱落，则铜层与基体结合强度合格。上述得到的镀铜试片，镀层外观效果和结合强度如表I。表1:电镀效果评价表
权利要求
1.一种铜电镀液，所述电镀液主要包含络合剂、主盐、导电盐、光亮剂，其中 络合剂含量为10(Γ200克/升； 主盐含量为3(Γ100克/升； 导电盐含量为2(Γ50克/升； 光亮剂含量为IiTlOO毫克/升； 电镀液的PH值为9. (Til. O ;溶剂为水。
2.如权利要求1所述的一种铜电镀液，其特征在于所述络合剂由柠檬酸钠、氨基磺酸钠、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠中的一种或一种以上的组合。
3.如权利要求2所述的一种铜电镀液，其特征在于所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠和朽1檬酸钠。
4.如权利要求1所述的一种铜电镀液，其特征在于所述主盐由硫酸铜、碱式碳酸铜中一种或两种。
5.如权利要求4所述的一种铜电镀液，其特征在于所述主盐为碱式碳酸铜，其含量为50 80克/升。
6.如权利要求1所述的一种铜电镀液，其特征在于所述导电盐为硫酸钾、硝酸钾中的一种或两种。
7.如权利要求1所述的一种铜电镀液，其特征在于所述光亮剂为硫代硫酸钠、硫氰酸钾、呋喃中的一种或一种以上的组合。
8.如权利要求1所述的一种铜电镀液，其特征在于所述PH值用氨水或硫酸调整。
9.如权利要求1所述的一种铜电镀液的电镀工艺，其特征在于包括以下步骤 (1)将金属铜放入上述铜电镀溶液中，作为阳极； (2)将工件放入上述铜电镀溶液中，作为阴极； (3)通入直流电源，阴极电流密度O.5^3安培/平方分米，电镀液温度4(T55°C，电镀时间2 8分钟。
10.如权利要求9所述的一种铜电镀液的电镀工艺，其特征在于所述步骤(3)中阴极电流密度为1. (Γ2. O安培/平方分米；电镀液温度为45 50°C ；电镀时间为4飞分钟。
全文摘要
本发明提供一种铜电镀液及其电镀工艺，属于电镀技术领域。所述电镀液主要包含络合剂、主盐、导电盐、光亮剂，其pH值为9.0~11.0。针对现有的碱性镀铜工艺，镀液通常含有氰化物造成环境污染的问题，本发明通过一种无氰碱性镀铜工艺，提供一种电镀铜的环保工艺。该电镀液不含氰化物、镀铜层与基体结合力强的优点，可广泛应用于电镀领域。
文档编号C25D3/38GK103014787SQ201210586429
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者陈蔡喜, 罗迎花, 蔡志华, 刘红霞, 牛艳丽, 黄超玉 申请人:广东达志环保科技股份有限公司