[发明专利]一种化学镀铜混合物及其制备方法、化学镀铜方法和化学镀铜镀件

说明书

技术领域

本发明属于化学镀铜领域，尤其涉及一种化学镀铜混合物及其制备方法和一种化学镀铜方法以及由该化学镀铜方法得到的化学镀铜镀件。

背景技术

自20世纪40 年代Brenner和Ridlell 首先开发化学镀铜技术以来，经过半个世纪的努力，这种技术已在国民经济的各个领域得到了应用。化学镀铜在化学镀中占有十分重要的地位，目前已广泛应用于非金属电镀的底层、印制板的孔金属化和电子仪器的电磁屏蔽层等各个方面。

目前，大多数商品化学镀铜溶液采用甲醛作为还原剂，反应过程中存在两个基本化学反应，即：

Cu²⁺ + 2e → Cu；

2HCHO + 4OH^- → H₂↑+ 2H₂O + 2HCOO^- + 2e。

总反应式可表示为：

Cu²⁺ + 2HCHO + 4OH^- → Cu + H₂↑+ 2H₂O + 2HCOO^- 。

在化学镀铜的过程中，除铜离子在催化表面进行被甲醛还原成金属铜之外，还存在许多副反应，例如包括：

康尼查罗(Cannizzaro)反应： 2HCHO + OH^- →CH₃OH + HCOO^-

非催化型反应： 2Cu²⁺ + HCHO + 5OH^- →Cu₂O↓+ 2HCOO^- + 3H₂O。

氧化亚铜也可能被进一步还原成微粒铜，即：

Cu₂O+ 2HCHO + 2OH^- →2Cu↓+ 2HCOO^- + H₂↓+ H₂O。

上述副反应不仅消耗镀液中的有效成分，而且产生的氧化亚铜易悬浮在镀液中难以除去，引起镀液分解，若与铜共沉积，得到的铜沉积层疏松粗糙、与基体结合力差。

近30 年来，在化学镀铜的研究上取得了大量的成果，但目前仍然存在着不少问题。例如：如何协调好化学镀铜液的稳定性和镀速这一矛盾，获得具有一定镀速和高稳定性的化学镀铜液，一直是这一领域的重要课题。

目前，常用的化学镀铜溶液一般是由铜盐、还原剂、络合剂、稳定剂、pH值调节剂和其他添加剂组成。其中，常用的还原剂有甲醛和乙醛酸，其中甲醛的还原效果较好且价格便宜，但其对环境有害；而乙醛酸可提高化学镀金属沉积速率，但镀液的稳定性又较差。L目前目前表明直接金属化应用比较广的是SBID（super beam induced deposition，超级激光诱导沉积）技术，其主要是通过在塑料中添加非导电性有机金属复合物并成型得到注塑件，然后直接采用高能粒子束轰击注塑件表面，然后再浸入化学镀液中沉积金属，还可以根据需要继续电镀增加镀层厚度。而SBID技术对化学镀液的活性要高，现有的乙醛酸体系难以满足活性要求。同时，现有技术中各种化学镀铜液形成的镀铜层的耐磨和防腐性能均较低，导致镀层的表面性能较差。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的化学镀液稳定性较差、活性低、形成的镀铜层耐磨、防腐性能低的技术问题，提出一种新型的化学镀铜混合物及其制备方法和一种化学镀铜方法以及由该化学镀铜方法得到的化学镀铜镀件。

具体地，本发明提供了一种化学镀铜混合物，所述化学镀铜混合物中含有可溶性铜盐、络合剂、稳定剂、还原剂和表面活性剂，所述化学镀铜混合物中还含有纳米二氧化硅。

本发明还提供了所述化学镀铜混合物的制备方法，包括先将可溶性铜盐、络合剂、稳定剂、还原剂、表面活性剂分别溶于水制备各自的水溶液，并将纳米二氧化硅分散于水中形成纳米二氧化硅水分散体系；然后将可溶性铜盐水溶液与络合剂水溶液先混合，再与其它水溶液以及纳米二氧化硅水分散体系混合，即得到所述化学镀铜混合物。

进一步地，本发明还提供了一种化学镀铜方法，包括将SBID注塑件先采用激光辐射，然后浸渍于本发明提供的化学镀铜混合物中进行化学镀处理，在SBID注塑件表面形成金属铜层。