化學(xué)鍍銅的主要目的是在非導(dǎo)體材料表面形成導(dǎo)電層,目前在印刷電路板孔金屬化和塑料電鍍前的化學(xué)鍍銅已廣泛應(yīng)用?;瘜W(xué)鍍銅層的物理化學(xué)性質(zhì)與電鍍法所得銅層基本相似。
化學(xué)鍍銅的主鹽通常采用硫酸銅,使用的還原劑有甲醛、肼、次磷酸鈉、硼氫化鈉等,但生產(chǎn)中使用最普遍的是甲醛。下面著重介紹以甲醛為還原劑的化學(xué)鍍銅工藝。
1.甲醛還原銅的原理
(1)原子氫態(tài)理論
在堿性溶液中,甲醛在催化表面上氧化為HC00一,同時(shí)放出原子氫,原子氫使銅離子還原為金屬銅。
(2)電化學(xué)理論
甲醛還原鍍銅在金屬銅上存在著兩個(gè)共軛的電化學(xué)反應(yīng),即銅的陰極還原和甲醛的陽極氧化;
2.鍍液成分及工藝條件
生產(chǎn)中廣泛使用的化學(xué)鍍銅液以甲醛為還原劑,酒石酸鉀鈉為絡(luò)合劑,表4.22為此類化學(xué)鍍銅液的成分和工藝規(guī)范。
化學(xué)鍍銅液主要由兩部分組成:甲液是含有硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鎳的溶液;乙液是含有還原劑甲醛的溶液。這兩種溶液預(yù)先分別配制,在使用時(shí)將它們混合在一起。這是因?yàn)榧兹┰趬A性條件下才具有還原能力,再就是甲醛與堿長(zhǎng)期共存,會(huì)有下列反應(yīng)發(fā)生
引起鍍液穩(wěn)定性降低和甲醛消耗。
化學(xué)鍍銅液配制時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)
鍍液使用一段時(shí)間后,反應(yīng)速度變慢,鍍層結(jié)合力變差,此時(shí)應(yīng)將溶液進(jìn)行澄清或進(jìn)行過濾,然后加入已配制好的補(bǔ)充液,便可重新使用。補(bǔ)充液成分的含量視消耗而定。
表4.22化學(xué)鍍銅工藝規(guī)范
硫酸銅是化學(xué)鍍銅液中的主鹽,鍍液中銅離子濃度越高,沉積速度越快,當(dāng)含量達(dá)到一定值時(shí),沉積速度趨于恒定。銅離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)多少對(duì)鍍層質(zhì)量影響不大,因此其含量可在較寬范圍內(nèi)變化。
酒石酸鉀鈉是化學(xué)鍍銅液中的絡(luò)合劑,用于與銅離子形成絡(luò)合物,防止cu(OH)2沉淀生成。同時(shí)酒石酸鉀鈉又是一種緩沖劑,可以維持反應(yīng)所需的最適宜的pH值。
甲醛是一種強(qiáng)還原劑,其還原能力隨pH值增高而增強(qiáng),并隨甲醛濃度的增加而提高。
氫氧化鈉的作用是調(diào)節(jié)鍍液的pH值,保持溶液的穩(wěn)定性和提供甲醛具有較強(qiáng)還原能力的堿性環(huán)境。
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