РАСТВОР ХИМИЧЕСКОГО МЕДНЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК H05K3/18 

Изобретение относится к технологии металлизации, а именно к меднению непроводящих основ различного вида (керамика, стекло и т.п.).

Основными характеристиками растворов меднения в указанном выше применении являются время их стабильности (t_cт) и скорость нарастания осадка меди (V_Cu).

В настоящее время для химического меднения используются различные виды растворов виннокислые, лимоннокислые, глицериновые и т.д. (1).

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому изобретению является трилоновый раствор меднения (2), который выбран нами как прототип и базовый объект для сравнения. Раствор содержит, г/л:
CuSO₄•5H₂O 12
Na₂ЭДТА (трилон Б) 25
NaOH 8-10
H₂CO (формалин) 25
При указанных выше концентрациях компонентов кислотность раствора составляет pН 12,0-12,5. Скорость меднения при этом составляет Стабильность раствора в данной работе не сообщается. По сделанным нами экспериментам она составляет 40 мин при непрерывном использовании раствора. При превышении указанного времени раствор начинает разлагаться с выпадением окиси и гидроокиси меди и включением их в осадок. Помимо перехода в негодное состояние самого раствора, на начальной стадии его разложения, когда визуально распад раствора еще не наблюдается, происходит неконтролиpуемая деградация физических свойств медного покрытия. В ряде случаев, когда требуется, например, медный осадок с наиболее низким электросопротивлением и т.п. это приводит к браку металлизируемых изделий.

Для более экономного использования химикатов в ряде случаев, когда, например, требуется непрерывное меднение изделия до толщины более нескольких микрон, необходимы растворы с гораздо более высокой стабильностью и, желательно, с более высокой скоростью осаждения.

Целью настоящего изобретения является разработка раствора химического меднения с более высокими стабильностью и скоростью осаждения медного покрытия.

Для достижения поставленной цели предлагается раствор химического меднения, содержащий, г/л:
Медь сернокислая СuSO₄•5H₂O 14-16
Никель двухлористый NiCl₂•6H₂O 2-4
Натрий этилендиаминтетрауксуснокислый (трилон Б) Na₂C₁₀H₁₄N₂•2H₂O 28-32
Натрий углекислый Na₂CO₃ 2-4
Калия гидроокись КОН 18-22
Формалин (37% -ный раствор H₂CO формальдегида с 5-8% метилового спирта) 9-11 мл/л
Осаждение проводят при pН 12,7-12,9 и температуре раствора 18-22^oC.

Новыми являются качественный и количественный состав раствора химического меднения, а также его кислотность.

Положительный эффект достигается за счет образования в растворе более стабильных комплексов ионов меди с трилоном и КОН.

Общим признаком заявляемого технического решения и известного является наличие в растворе CuSO₄•5H₂O, трилона Б и Н₂CO.

Отличительным признаком заявляемого технического решения от известного является то, что раствор дополнительно содержит NiCl₂•6H₂O, Na₂CO₃ и КОН; при этом осаждение ведут из раствора состава, г/л:
CuSO₄•5H₂O 14-16
NiCl₂•6H₂O 2-4
Трилон Б 28-32
Na₂CO₃ 2-4
KOH 18-22
H₂CO 9-11 мл/л,
температуре 18-22^oC и pН 12,7-12,9.

Заявляемые пределы нового по качественному и количественному составу раствора химического меденения являются одновременно и существенными отличиями, так как совокупность отличительных признаков дает новый непредвиденный результат и, таким образом, соответствует критерию "существенные отличия".

Заявляемый раствор химического меднения готовят следующим образом. Последовательно растворяют расчетное количество КОН, трилона Б и Na₂CO₃ в приблизительно половине необходимого количества дистиллированной воды. В другой половине объема растворяют СuSO₄•5H₂O и NiCl₂•6H₂O, и приготовленный раствор небольшими порциями вливают в первый. Полученную смесь фильтруют, доводят до нужного объема и вводят в нее формалин. Последний представляет собой 37%-ный раствор формальдегида H₂СO с 5-8% метилового спирта. Далее определяют и корректируют pН и приступают к работе.

Пример конкретного осуществления.

Берут навески КОН, трилона Б и Na₂CO₃ в количестве 20, 30 и 32 и растворяют их в ≈ 400 мл дистиллированной воды. Затем навески CuSO₄•5H₂O и NiCl₂•6H₂O в количестве 15 и 3 г, растворяют в ≈ 400 мл H₂O, и приготовленный раствор малыми порциями вливают в первый. Далее раствор фильтруют и доводят объем до 1 л. При указанных выше концентрациях компонентов pН раствора составляет 12,9. Далее вводят 10 мл H₂СO и приступают к осаждению при 20^oC на непроводящие поверхности, которые предварительно были подвергнуты стандартной обработке, т. е. очистке в моющем растворе, промывке в проточной и дистиллированной горячей воде, сенсибилизации в растворе SnCl₂ и активированию в растворе РdCl₂.

При указанных выше условиях скорость осаждения составляет Стабильность раствора при постоянном его использовании составляет 20 часов. Медное покрытие имеет равномерный розовый цвет, что свидетельствует об отсутствии в нем включений СuO и Cu(OH)₂.

Изобретение может быть проиллюстрировано несколькими примерами, представленными в таблице, из которых видно, что оптимальным составом раствора является состав, приведенный в примерах 1-3, поскольку он обладает наибольшими стабильностью и скоростью осаждения осадка меди. При отклонении состава раствора от заявляемых пределов его стабильность и скорость осаждения из него медного покрытия значительно уменьшаются (примеры 4-17).

Таким образом, изобретение позволяет получать хорошие по качеству медные покрытия с достаточно высокой скоростью при длительном использовании одного раствора.

Использование: меднение непроводящих основ различного вида (керамика, стекло и т.п.). Сущность изобретения: раствор химического меднения содержит медь сернокислую - 14-16 г/л, никель двухлористый - 2-4 г/л, трилон Б - 28-32 г/л, натрий углекислый - 2-4 г/л, гидроокись калия - 18-22 г/л, формалин - 9-11 мл/л при кислотности раствора 12,8-12,9 и температуре 18-22^oС. 1 табл.

Раствор химического меднения непроводящей поверхности, содержащий медь сернокислую трилон Б (Na₂H₂C_1 0H_1 2O₈N₂ • 2H₂O) и формалин, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель двухлористый, натрий углекислый и гидроокись калия при следующем соотношении компонентов, г/л:
Медь сернокислая 14 16
Никель двухлористый 2 4
Трилон Б 28 32
Натрий углекислый 2 4
Гидроокись калия 18 22
Формалин, мл/л 9 11
при кислотности раствора 12,8 12,9 и температуре 18 22^oС.