浅谈化学镀铜_李义田

参考文献： [1]Jones L, Wang H F. Ultrasonic velocities in Cretaceous shales from the Williston basin[J]. Geophysics,1981,46(3):288-297. [2]邓继新.泥、页岩及储层砂岩声学性质实验与理论研究[D]. 北京：北京大学，2003. [3]黄金亮.川南志留系龙马溪组页岩气形成条件与有利区分 析[J].煤炭学报，2012，37.
maintenance.
关键词： 化学镀铜；溶液；组成；作用
Key words: chemical copper plating；solution；composition；function
中 图 分 类 号 ：TQ153.1+4
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1006-4311（2013）35-0317-02
参考文献： [1]赵斌，宋元伟，冯华东.化学镀铜层的表面处理[J].华东理工 大学学报，1998（05）. [2]詹益腾.镀前处理的改进[J].材料保护，2000（04）. [3]田庆华，闫剑锋，郭学益.化学镀铜的应用与发展概况[J].电 镀与涂饰，2007（04）.
3 化学镀铜溶液的配制、使用和维护 3.1 化学镀铜溶液的配制 将镀铜中所有固体化学材 料单独用热蒸馏水或去离子水溶解，溶解后冷却至室温， 然后混合铜盐与络合剂溶液，边搅拌边加入所需量氢氧化 钠溶液，加入稳定剂溶液，再用氢氧化钠调节溶液 pH 值； 配成适当体积；使用前过滤在加入甲醛还原剂后即可使用。 3.2 溶液的使用和操作维护 第一，为了减少金属铜 沉积在槽壁的可能性，应当降低镀液对槽壁的湿润效果， 因此，最好用聚乙烯或聚丙烯等憎水性材料制成盛放溶液 的槽子。第二，应当及时出去镀液中出现的铜粉等固体微 粒，以防止镀液的过早失效，最好选用连续的过滤装置。如 果没有此设备，那就必须在每班工作完毕后及时过滤镀 液，同时去除槽壁析出的铜层，彻底将槽子清洗干净。第 三，在使用溶液的过程中，随着不断的消耗 OH-，为了将 pH 值严格的控制在规定的范围内，应当及时补充氢氧化 钠溶液。第四，根据络合剂的类型确定工作温度。反应速度 和沉积速度虽然会随着溶液温度的升高而加快，但是同时 也会加快副反应而破坏溶液的稳定性。如：采用酒石酸钾 钠作为络合剂时，镀液在过高的温度下会发生自然分解。 当采用 EDTA 钠盐作为络合剂时，如果室温下反映较慢， 则可以将其加热到一定的温度，当溶液超过 75℃时便会 加快自然分解。因此，操作时，要注意控制槽液温度。第五， 采用压缩空气搅拌溶液有利于扩散活化基体表面的铜离 子。采用空气搅拌，不仅可以防止生成和存在 Cu20，还能 逸出反应过程的氢。氢原子不仅会脆化镀层，还会在镀层 表面形成空隙和麻点而影响镀层质量。第六，一般将装载 量控制在 3dm2/L 内，如果镀液的装载量过大，就会导致施 镀时的剧烈反映而导致溶液分解。 4 结语 化学镀铜最为一个十分重要的镀种，随着电子工业的 高速发展，需要双面和多层印制电路板的数量越来越大。 而印制板的孔金属化，无论从导电性、可焊性，还是从镀层 的韧性以及经济性等综合要求来说，铜都是不二的选择。 此外，像塑料、陶瓷等非金属材料在化学镀铜的应用中也 很广泛。今后，非金属材料的金属化方面，化学镀铜的用量 约占 90％以上。目前，大规模集成电路芯片制作中，用化学 沉铜替代铝互连线，使布线宽度小于 90nm。
摘要： 非导体材料的金属化处理经常会用到化学镀铜，化学镀铜无论是在塑料制品还是在电子工业的印制电路板中均得到了广
泛的应用。本文主要介绍了化学镀铜溶液的组成及工艺条件，化学镀铜溶液中各组分的作用和影响，化学镀铜溶液的配制、使用和维
护等。
Abstract: Metal processing of non conducting materials often uses chemical copper plating, which is widely used in plastic products
2.3 氢氧化钠 沉积速度在溶液中其他组分浓度不变 时，会随着氢氧化钠含量的增加而加速，但含量达到一定 后，沉积速度就会变慢且易分解。含量较少时会导致沉积 速度缓慢甚至沉淀停止。当一段时间不用化学镀铜溶液 时，为了避免溶液自然分解和甲醛的还原作用下降而停止 反应，应采用硫酸钾将溶液的 pH 值调到 10 以下。再次使 用时，用氢氧化钠将 pH 值调到工艺要求值即可。
整）
12－13 11.5－12.5
空气搅拌
需要
需要 需要
注：配方 1 适用于一般塑料电镀前的化学镀铜；配方 2 和 3适 用于一般印制电路板孔金属化的处理。配方 4 和 5 的化学镀铜液 具 有 高 温 、高 速 以 及 高 稳 定 性 ，沉 积 速 度 每 小 时 可 达 到 5μm 以上.
表2
硫酸铜 酒石酸钾钠 EDTA 二钠盐 氢氧化钠 甲醛（37％） α,α’-联吡啶 亚铁氰化钾
并计算出其各项异性（图 3）。
0.5 0.45
4 0.35
0.3 0.25
0.2 0.15
0.1 0.05
0 0
ε γ
10
20
30
40
50
60
P/MPa
图 3 各项异性参数 ε、γ 变化趋势
公式中，ε 表征纵波各向异性程度，γ 表征横波各向异 性程度。
可以看出纵横波速随压力都有明显的增大，而且增大 幅度呈递减趋势，但是由 ε，γ 所代表的的岩石的纵横波各
Value Engineering
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浅谈化学镀铜
On Chemical Copper Plating
李义田 LI Yi-tian
（渤海船舶职业学院，葫芦岛 125000） （Bohai Shipbuilding Vocational College，Huludao 125000，China）
— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 作 者 简 介 ：李义田（1980-），男，辽宁葫芦岛人，实践班主任，讲师，
研究方向为焊接技术。
碰氰化物以及次磷酸盐等溶液；按照镀铜的厚度可以分为 镀薄铜溶液和镀厚铜溶液；根据溶液的用途又可以分为印 制电路板金属化和塑料金属化等溶液；按照络合剂种类可 分为 EDTA 二钠盐型、酒石酸盐型和混合络合剂型等。
2.2 络 合 剂 为 了 避 免 铜 离 子 在 碱 性 条 件 下 析 出 Cu（OH）2 沉淀，而在溶液中能够呈现络合状态，通常就会 使用络合剂。在溶液中加入适量的络合剂以提高溶液的稳 定性、沉积速度以及改善镀层性能。络合剂的种类虽然多 种多样，但是，在目前的镀铜中使用最广泛的莫过于酒石 酸钾钠和 EDTA 钠盐。
and the printed circuit board of electronic industry. This paper mainly introduces the composition of chemical copper plating solution and
process conditions, the role and influence of the components of chemical copper plating solution, plating solution preparation, and use and
2.4 甲醛只有在 pH 大于 11 的碱性条件下才具有还 原能力，pH 值不同，反应也不同：①在中性或酸性条件下： HCHO+H2O=HCOOH+2H++2e；②在 pH 值>11 的碱性条件 下：2HCHO+4OH-=2HCOO-+H2+2H2O+2e。
甲醛的还原能力以及铜的沉积速度随着 pH 值的升 高而增大，但是，溶液的自然分解倾向也会增大。配方不 同，甲醛的含量和适宜的 pH 值范围也不同。
0 引言 在化学镀铜这个自催化的还原反应中，常用还原剂甲 醛 来 获 得 需 要 的 铜 层 厚 度 ， 它 的 还 原 反 应 为 CU2 ++ 2HCHO+4OH-→CU+H2+2H2O+2H2O+2HCOO-。但是实际的 反应中还会产生一价铜盐等中间产物，因此，比上式要复 杂很多。但是一价铜盐具有不稳定性，经过 2Cu+→Cu+Cu2+ 反应后从而导致溶液的自然分解。由于一价铜盐很难在镀 液中溶解，从而很容易以氧化亚铜的形式与铜共同沉淀， 从而导致镀层机械强度和导电性等物理性能的恶化。因 此，国外的一些电镀工作者提出了一些高速稳定的化学镀 铜新工艺以求改善镀层的质量和延长镀液的寿命。除了溶 液寿命由过去的几小时提高到几个月外，还实现了溶液的 自动化控制调整。 1 化学镀铜溶液的组成及工艺条件 化学镀铜溶液按照所用的还原剂可以分为甲醛、肼、
向异性却随着压力的增大而呈现减小趋势，纵波的减小速 度大于横波减小速度。而且当压力小于 30MPa 时压力的 增大对于各项异性影响最为明显。
3 结论 通过 X 射线衍射和扫描电镜分析可以得知，在低压 情况下造成强烈各项异性的原因主要是微裂隙以及粘土 矿物的定向排列，在高压情况下，微裂隙的闭合导致了各 向异性的减小。而孔隙中的流体的存在增大了页岩的刚 性，故当压力增大时各项异性变化速逐渐减缓。
pH 值 温度
16g/L 14g/L 20g/L 14g/L 15ml/L 20mg/L 10mg/L 12.5 40－50℃
液 PH 处于工艺范围时，虽然沉积速度会随铜含量的增加 而加快，但是溶液自然分解倾向也会加大。溶液中不含稳定 剂时采用低浓度镀液，含有稳定剂时可提高同离析浓度。同 离析浓度变化范围较大，主要是其含量不影响镀层质量。
7－9
8－14 7－15 7－10
10
甲醇（mL/L）
40－80
亚铁氰化钾（mg/L）