化学镀铜活化液摘要

非金属化学镀前有不同的活化方法。本文就印制板化学镀铜的活化液性能进行了分析比较，分别讨论了不同类型活化液的性能及其特点。同时提出了适用于印刷板化学镀铜的半导体氧化物活化剂。该活化液成本低廉，配制方法简单，污染少，性能优良。且所得镀层结合力特别强。
　　1 前言非金属化学镀铜之前，需将基体进行活化处理。表面均匀地活化是得到均匀的化学镀铜和均匀电镀的先决条件。特别是在印制板加成法中，化学镀铜是一个关键工艺。而化学镀铜前的活化处理又是保证化学镀铜层质量的关键。
　　最早使用的化学镀铜前活化处理工艺是敏化、活化两步法，即先使用SnCl2溶液敏化处理，使非金属表面吸附的Sn2+离子在银氨溶液或PdCl2溶液中进行活化，在非金属表面形成具有催化作用的贵金属微粒[1.2]，然后进行化学镀铜，这是非金属材料表面金属化的一种常规方法。但此工艺对印制板孔金属化存在着与铜箔粘合性能差等缺点，主要是铜箔与PdCl2和AgNO3活化液会发生置换反应，生成的Pd或Ag层使化学镀铜层与基体铜箔结合力下降。
　　从60年代开始，国外印制板孔金属化工艺采用敏化—活化工艺合而为一的胶体钯活化工艺。70年代初，国内有些研究所开始进行研制，而后推广应用于生产中[3]。这种胶体钯活化液主要以浓盐酸和Sn2+为稳定剂，一般称为盐酸—胶体钯活比液或高酸基型胶体钯。其优点是提高了原基体铜和化学镀铜层之间的结合力。改变了以前敏化、活化处理后在基板上置换的一层贵金属钯催化层，从而提高了基体铜层和化学镀铜层的结合力。该活化液尽管在生产中获得了满意的结果，但仍具有下述缺点：
　　以酸为基的胶体钯，在配制过程中，需要大量盐酸，操作环境恶劣，存在环境保护问题。
　　胶体钯的稳定性由大量C1-的存在而起作用。随着盐酸的挥发，溶液中Cl-减少，且在酸性介质中Sn2+氧化速率较快，而使该胶体钯溶液的稳定性受到影响。
　　在孔金属化过程中，由于孔壁露出，较浓的盐酸对孔壁树脂有一定浸蚀作用。造成基体材料的结合力下降。
　　以盐为基的胶体钯活化液无上述缺点，且较盐酸—胶体钯活化液易配制，同时钯的用量也适当地减少，最低可达到以酸为基体体钯活化液钯含量的l／10，而活性不减。这种活化液以NaCl为稳定剂，可称之为氯化钠—胶体钯或低酸基胶体钯。该活化液的优点在于：
　　盐酸含量低。盐酸在此活化液中仅仅只是溶解Pd2+，而不象在盐酸—胶体钯溶液中盐酸作为稳定剂之一，其盐酸含量仅为高酸基胶体钯活化液的几十分之一。节省了原材料，减少了环境污染。
　　该活化液以大量NaCl中的Cl-使这种新型胶体钯溶液保持稳定，而不同于盐酸—胶体钯活化液中大量加入盐酸及Sn2+来保持胶体钯溶液稳定。
　　我们做了以上两种活化液的比较实验。试验结果表明，盐基—胶体钯活化液配制方法简单，且两者活性相当。此外，还做了离子钯活化液的对比实验。因离子钯活化液的最大缺点是极易产生置换，这不仅浪费了大量PdCl2，而且使铜表面所沉积的化学镀铜层结合不牢。在实际生产中，大多用氯比钠—胶体钯活化液。但因Pd是贵金属，寻求一种价廉，且活性好的活化液一直是受人重视一个课题。近年来，国外有关于胶体铜活化液的报道，且已实现了商品化[4、5]。国内也已研究成功一种代银活化剂，也已有商品供应[6]。
　　我们用半导体氧化物M1O2、M2O、M3O等作为印制板化学镀铜的活化剂，实验取得了令人满意的效果。在环氧树脂层压板上进行化学镀铜，所得镀铜层均匀，外观亮泽，结合力特别强。
　　2 实验部分2．1 实验材料：基体为去掉铜箔的环氧树脂层压板20mm×25mm×1mm2. 2 工艺流程镀件→粗化→水洗→活化→水洗→化学镀铜→水洗→钝化→烘干→镀后处理2．3 活化液：M1O2、M2O、M3O的水溶液室温下活化。
　　2．4 化学镀铜工艺CuSO4·5H2O          20g／L，NaKC4H4O6           100g／L，HCHO(37％)       10ml／L，NaOH                    30g／LT                          30℃pH                        12．52．5 测试方法2．5．1 用日立S——570 型扫描电子显微镜(SEM)观察镀层表面形貌。
　　2．5．2 镀层结合强度：按照GB／T1260—90作热循环试验，上限温度75士2℃，下限温度—20℃±2。温度为—20℃±2℃的低温箱内放置1h；在温度为20±5℃的干净环境中放置1h；在温度为75±2℃的烘箱内放置1h；在温度为20±5℃的干净环境中放置1h。每种试样各放3片，共9片。
　　3 结果与讨论3．1 所得镀铜层具有金属光泽，为亮粉色。由显微照片可以看出，用三种活化剂所得的化学镀铜层均匀、致密3．2 连续3个周期热循环实验，镀层无起皮、断裂现象。且用金属件划刻表面，表面不容易划损而露出基体。说明此类活化液化学镀铜层的结合力特别强。
　　结束语通过对不同类型活化液性能的分析、比较，提高了以半导体氧化物M1O2、M2O、M3O为活化剂的化学镀铜活化液。该活化液具有成本低廉，配制方法简单，溶液稳定性高、环境污染少等优点。经进一步改善和完善如能应用于实际生产，必有广阔的前景。