[发明专利]一种纳米铜活化液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种非金属基板化学镀纳米铜活化液及其制备方法，属于金属电镀技术领域。

背景技术

化学镀铜在电子工业中最主要的应用是在电路板(PCB)制造过程中导电互连金属化。然而PCB基材为绝缘材料，要使双层或多层线路板之间实现电路的导电互连，就必须对绝缘基材孔壁内实行金属化制程；而化学镀技术则可以在绝缘基板上进行导电金属层的沉积，形成导电线路。在整个化学镀工序过程中，活化是最关键的一步。活化步骤是决定能否进行化学沉铜，以及金属镀层导电性好坏的先决条件。因为绝缘基板表面不存在固有的催化活性位点，在化学镀铜之前，必须对绝缘基板进行活化处理。在活化步骤中，活化粒子首先吸附在经过粗化和预浸处理后的绝缘基板上。随后，化学镀液中的Cu离子以吸附在绝缘基板上的活化粒子为中心，在甲醛或其他物质还原剂的作用下催化氧化还原成金属铜颗粒，再以还原的铜粒子进一步自身催化还原成金属铜层，均匀地沉积在绝缘基板表面。化学镀用活化液的质量直接影响到绝缘基板表面化学镀铜层的质量、完整性、结合力以及外观。从理论上来说，Cu、Ni、Au、Ag、Rh、Pt和Pd等金属都具有一定的催化活性，但由于吸附能力、活化能力、抗毒性以及长期稳定性等的原因，仅有少量的抗氧化性好的贵金属，如Ag、Pd等被用于化学镀活化催化剂。目前化学镀催化剂主要有二价贵金属盐活化液、敏化-活化两步法活化液、胶体钯活化液、离子钯活化液等，其中，以Pd/Sn胶体活化液应用为广泛。Pd/Sn胶体活化液以Sn²⁺离子包覆在金属Pd核，再以反离子Cl-吸附在Sn²⁺表层，基于静电效应防止胶体粒子之间发生团聚，达到稳定整个胶体粒子的作用。正因为Sn²⁺包覆在金属Pd粒子表面，屏蔽了Pd活性物质与化学镀液的接触，在化学镀铜之前需要对已吸附在绝缘基板上的Pd/Sn胶体进行适当的解胶处理，去除表面的Sn²⁺，暴露出Pd活性物质，使其能够有效地催化铜离子被还原成金属铜原子。

但是，在镀液中经过长期的使用后，包覆在Pd粒子表面的Sn²⁺稳定层，容易被溶解在溶液中的O₂所氧化成Sn⁴⁺，使Pd/Sn胶体之间发生沉淀，降低了活化液的长期稳定性。传统的Pd/Sn胶体钯活化液成本高、价格昂贵、稳定性差、环境污染大。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的是提供一种工艺简单、生产效率高、产品性能稳定且生产成本低的所述化学镀用纳米铜活化液的制备方法。

再一目的是提供一种高性能、绿色环保的化学镀用纳米铜活性液及其制备方法。

根据本发明的纳米铜活化液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述还原剂和稳定剂溶于溶剂中，保持加热，并不断搅拌均匀，得到混合液；

(2)在加热条件下，将铜盐溶液加入到步骤(1)得到的混合液中，保持加热，充分反应，完成所述纳米铜活化液的制备；

在所述活化液中，所述还原剂的浓度为1-20g/L，所述稳定剂的浓度为2-50g/L，所述铜盐的浓度为5-50g/L。

根据本发明的纳米铜活化液的制备原料还包括所述金属盐时，所述制备方法还包括，还包括将金属盐溶液后加入至步骤(2)得到的混合液中，保持加热至100-150℃，充分反应0.1-5小时，得到纳米铜活化液；在所述活化液中，所述金属盐的浓度为0.1-10g/L。

根据本发明的纳米铜活化液的制备方法，所述还原剂为葡萄糖、抗坏血酸、水合肼、硼氢化钠、乙醛酸、甲醛、乙二醇中的一种或几种。所引入的还原剂具有长期的还原性，能够避免活化液中的纳米铜粒子被氧化，保证了活化液的长期稳定性而不失效，延长活化液的使用寿命。

根据本发明的纳米铜活化液的制备方法，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚丙烯酸、乙醇胺、聚丙烯酰胺、柠檬酸、柠檬酸三钠中的一种或几种。使用的所述稳定剂能够有效地吸附在纳米铜颗粒周围，使纳米铜颗粒具有更大的带电性，分散更均匀，胶体纳米颗粒粒径更小，避免纳米颗粒之间发生团聚，使活化液活性增强。

根据本发明的纳米铜活化液的制备方法，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、二甲基甲酰胺、油酸、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。

根据本发明的纳米铜活化液的制备方法，所述的铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、氢氧化铜、乙酸铜中的一种或几种。