化学沉铜(也称为化学镀铜或无电解镀铜)是一种在基材表面沉积铜层的技术,不需要使用外加电源。这种方法主要应用于印刷电路板(PCB)制造、半导体封装等领域,用于在非导电表面上形成导电图案。
化学沉铜的基本原理涉及以下几个步骤:
1. **前处理**:首先需要清洁和活化基材表面,以确保沉积层的良好附着。这通常涉及到去除油脂、氧化物以及其他污染物,并可能使用化学蚀刻剂来活化表面。
2. **敏化和加速处理**:为了促进铜的沉积,需要在基材表面形成一个活性层。这通常是通过敏化(Sensitization)和加速(Acceleration)两个步骤实现的。敏化阶段会在基材表面沉积一层催化剂,如钯(Pd)或锡(Sn),然后通过加速处理使这些金属更活跃,以便更好地催化后续的铜沉积反应。
3. **化学沉积**:
- 在敏化后的表面上加入含有铜离子(Cu??)的溶液,同时添加还原剂(如甲醛或次磷酸盐)。在这个过程中,还原剂将铜离子还原为金属铜(Cu?),并沉积在基材表面。
- 反应方程式简化表示如下:
\[
\text{Cu}^{2 } \text{reducing agent} \rightarrow \text{Cu}^0 \text{oxidation product}
\]
4. **后处理**:完成沉积后,通常还需要进行清洗和钝化处理,以保护新形成的铜层不受腐蚀。
化学沉铜的一个主要优点是可以在非导电材料上形成导电图案,而无需复杂的电镀设备。然而,该过程对化学试剂的选择和工艺控制有很高的要求,以确保沉积层的质量和一致性。