*CN103014787A*
(10)申请公布号 CN 103014787 A(43)申请公布日 2013.04.03
(12)发明专利申请
(21)申请号 201210586429.4(22)申请日 2012.12.28
(71)申请人广东达志环保科技股份有限公司
地址510000 广东省广州市经济技术开发区
永和经济区田园东路1号达志工业园(72)发明人陈蔡喜 罗迎花 蔡志华 刘红霞
牛艳丽 黄超玉(74)专利代理机构广州市越秀区海心联合专
利代理事务所(普通合伙) 44295
代理人马丽丽(51)Int.Cl.
C25D 3/38(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 7 页权利要求书1页 说明书7页
(54)发明名称
一种铜电镀液及其电镀工艺(57)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。
CN 103014787 ACN 103014787 A
权 利 要 求 书
1/1页
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10~100毫克/升；电镀液的pH值为9.0~11.0；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柠檬酸钠。
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0.5~3安培/平方分米，电镀液温度40~55℃,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1.0~2.0安培/平方分米；电镀液温度为45~50℃；电镀时间为4~6分钟。
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CN 103014787 A
说 明 书
一种铜电镀液及其电镀工艺
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技术领域
[0001]
本发明涉及一种电镀技术，更具体地说是涉及一种无氰碱性镀铜技术。
背景技术
[0002]
工业化的发展，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。电镀行业氰化镀铜工艺中，生产过程必须使用氰化物氰化镀铜工艺，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强，迫切要求发展环保清洁的镀铜工艺，替代传统的氰化物镀铜工艺。因此，发展新的环保镀铜工艺，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，并随着相关技术的进步，以及新的电镀添加剂进入市场，无氰电镀工艺的水平在逐步提高。
发明内容
[0003] 有鉴于此，本发明提出了一种铜电镀液及其电镀工艺，为一种无氰碱性镀铜工艺，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工艺清洁、环保的要求，可以替代传统的氰化物镀铜工艺，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。[0004] 本发明的技术方案是这样实现的：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：
[0005] 络合剂含量为100~200克/升；[0006] 主盐含量为30~100克/升；[0007] 导电盐含量为20~50克/升；[0008] 光亮剂含量为10~100毫克/升；[0009] 电镀液的pH值为9.0~11.0；溶剂为水。[0010] 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。
[0011] 所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸钠。[0012] 所述主盐由硫酸铜、碱式碳酸铜中的一种或两种。[0013] 所述主盐为碱式碳酸铜，其含量为50~80克/升。[0014] 所述导电盐为硫酸钾、硝酸钾中的一种或两种。[0015] 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。[0016] 所述PH值用氨水或硫酸调整。
[0017] 本发明的一种铜电镀液的电镀工艺，其特征在于：包括以下步骤：[0018] （1）将金属铜放入上述铜电镀溶液中，作为阳极；
[0019] （2）将工件放入上述铜电镀溶液中，作为阴极；
[0020] （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40~55℃,
电镀时间2~8分钟。
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说 明 书
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所述步骤（3）中阴极电流密度为1.0~2.0安培/平方分米；电镀液温度为45~50℃；
电镀时间为4~6分钟。
[0022] 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：[0023] 1）电镀液不含氰化物，达到环保清洁生产工艺的要求，不会对生产工人的健康问题造成威胁。[0024] 2）镀层与基体结合力良好，达到电镀层结合力的技术要求。具体实施方式
[0025] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但不构成的对本发明的任何限制。
[0026] 实施例1
[0027] 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：
[0028]
pH值为10.0，用氨水或硫酸调整。[0030] 电镀方法：采用长方形铁片70×100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为：温度50℃、直流电流为1.0安培、电镀5分钟，阳极使用铜板，得到试片A1。[0031] 电镀效果评价：观察试片A1外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。[0032] 镀层结合强度评价：依据ASTM B571（美国金属镀层粘附力定性测试）标准，把试片A1在炉中加热至240~260℃，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。
[0029]
实施例2
[0034] 电镀液成分：
[0033] [0035]
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CN 103014787 A
说 明 书
3/7页
pH值为10.0，用氨水或硫酸调整。
[0037] 电镀方法：采用长方形铁片70×100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为：温度50℃、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。[0038] 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。[0039] 镀层结合强度评价：依据ASTM B571标准，把试片A2在炉中加热至240~260℃，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。
[0036]
实施例3
[0041] 电镀液成分：
[0040] [0042]
pH值为11.0，用氨水或硫酸调整。
[0044] 电镀方法：采用长方形铁片70×100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为：温度50℃、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。[0045] 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。[0046] 镀层结合强度评价：依据ASTM B571标准，把试片A3在炉中加热至240~260℃，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。[0047] 实施例4
[0048] 电镀液成分：
[0043] [0049]
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CN 103014787 A
说 明 书
4/7页
pH值为9.0，用氨水或硫酸调整。
[0051] 电镀方法：采用长方形铁片70×100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为：温度55℃、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。[0052] 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。[0053] 镀层结合强度评价：依据ASTM B571标准，把试片A4在炉中加热至240~260℃，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。[0054] 实施例5
[0055] 电镀液成分：
[0050] [0056]
pH值为10.0，用氨水或硫酸调整。
[0058] 电镀方法：采用长方形铁片70×100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为：温度40℃、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。[0059] 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。[0060] 镀层结合强度评价：依据ASTM B571标准，把试片A5在炉中加热至240~260℃，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。[0061] 实施例6
[0062] 电镀液成分：
[0057] [0063]
6
CN 103014787 A
说 明 书
5/7页
pH值为10.0，用氨水或硫酸调整。
[0065] 电镀方法：采用长方形铁片70×100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为：温度55℃、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。[0066] 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。[0067] 镀层结合强度评价：依据ASTM B571标准，把试片A6在炉中加热至240~260℃，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。
[0064]
实施例7
[0069] 电镀液成分：
[0068] [0070]
pH值为10.5，用氨水或硫酸调整。
[0072] 电镀方法：采用长方形铁片70×100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为：温度50℃、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。[0073] 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。[0074] 镀层结合强度评价：依据ASTM B571标准，把试片A7在炉中加热至240~260℃，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。[0075] 实施例8
[0076] 电镀液成分：
[0071] [0077]
7
CN 103014787 A
说 明 书
6/7页
pH值为11.0，用氨水或硫酸调整。
[0079] 电镀方法：采用长方形铁片70×100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为：温度45℃、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。[0080] 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。[0081] 镀层结合强度评价：依据ASTM B571标准，把试片A8在炉中加热至240~260℃，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。
[0078]
对比例1
[0083] 电镀液成分：不添加次亚磷酸钠；
[0082] [0084]
电镀方法：采用长方形铁片70×100mm，在267ml的霍尔槽中进行电镀测试，条件为：温度50℃、直流电流为1.0安培、电镀5分钟，阳极使用铜板，得到试片B1。[0086] 电镀效果评价：观察试片B1外观，镀层是否光亮均匀、结晶细致。[0087] 镀层结合强度评价：依据ASTM B571标准，把试片B1在炉中加热至240~260℃，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。[0088] 上述得到的镀铜试片，镀层外观效果和结合强度如表1。[0089] 表1：电镀效果评价表
[0085] [0090]
编号实施例1实施例2
镀液编号镀层外观A1A2
光亮均匀、结晶细致光亮均匀、结晶细致
镀层结合强度合格合格
8
CN 103014787 A[0091]
实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8对比例1
[0092]
A3A4A5A6A7A8B1
说 明 书
光亮均匀、结晶细致光亮均匀、结晶细致光亮均匀、结晶细致光亮均匀、结晶细致光亮均匀、结晶细致光亮均匀、结晶细致光亮均匀、结晶细致
合格合格合格合格合格合格合格
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实施例1-8镀液中不含氰化物，对比例1的镀液含有氰化物，实施例1-8和对比例
1的试片外观铜层光亮均匀、结晶细致，与基体结合强度良好。综上所述，本发明提供的一种无氰碱性镀铜工艺，电镀液不含氰化物，电镀铜层光亮均匀、结晶细致，与基体结合强度良好的优点。
[0093] 上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
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