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高性能酸铜电镀添加剂能起到什么作用


高性能酸铜电镀添加剂

电镀铜层因其具有良好的导电性、导热性和机械延展性等优点而被广泛应用于电子信息产品领域,电镀铜技术也因此渗透到了整个电子材料制造领域,从印制电路板(PCB)制造到IC封装,再到大规模集成线路(芯片)的铜互连技术等电子领域都离不开它,因此镀铜技术已成为现代电子制造中必不可少的关键电镀技术之一。


酸性镀铜由于其显著的优越性,成为最重要的铜镀种类,

其优点如下:(1)镀层韧性好;(2)整平性能优良;(3)镀层导电性能良好;(4)易焊接;(5)镀层上容易继续镀其他金属。

因此硫酸盐镀铜工艺广泛应用于电子工业、塑料电镀、电铸、精饰等方面,包括装饰性镀层和功能性镀层。


硫酸盐镀铜镀液成分简单、成本低和便于维护控制,缺点是镀液分散能力差,镀层结晶粗糙和不光亮。我国成功研究几种无染料型硫酸盐镀铜组合光亮剂,能够镀出光亮的铜镀层,这些组合光亮剂的研制成功使国内多层防护—装饰性电镀能够大量采用硫酸盐镀铜工艺。但是对于要求高整平性能的电镀层,只能依靠提高镀层的厚度,来达到增加填平性的要求,这样极大的浪费铜材料,生产效率很低。为节约铜材料,提高生产效率,必须研发高性能的酸铜添加剂,提高镀层的光亮性和整平性,减少镀铜层厚度,节约铜材料。高性能酸铜电镀添加剂在电镀工业中起着重要作用,开发高性能酸铜电镀添加剂对于电镀工业有着重大意义。


酸铜添加剂的选择与应用对酸铜镀层的性能起到关键性的作用,近年来研究学者对酸铜添加剂的开发和改进做了大量工作,同时也对添加剂机理以及添加剂在酸铜中的作用进行了深入研究。

20世纪90年代,国内在传统MN体系基础上对其他一些添加剂进行了研究。沈品华等经过试验,研制出一种季铵化的聚乙烯亚胺高分子聚合物(PN酸铜深镀剂)。该添加剂对改善低电流密度区镀层和提高镀液整平能力有明显作用。将PN 与磺化过的水溶性极好的M一起使用,整平性得到提高,出光速度加快,电流密度范围扩大。这一时期还涌现出许多性能优异的酸铜添加剂中间体,如聚乙烯亚胺烷基化合物(GISS)、脂肪胺乙氧基磺化物(AESS)、二甲基硫代氢基甲酰基丙烷磺酸钠(TPS)、巯基咪唑丙磺酸钠(MESS)等。其中MESS是优良的中低位光亮剂,能取代传统的M,但是只能在MN系列的基础上对镀层性能进行改良,光亮范围没有拓宽很多。


发展至今,我国研究成功几种性能优异的硫酸盐镀铜组合光亮剂,能够镀出镜面光亮、整平性能和韧性良好的铜镀层,这些组合光亮剂的研制成功使国内多层防护—装饰性电镀能够大量采用硫酸盐镀铜工艺,当前很多工厂采用镀厚铜薄镍工艺,达到了节约用镍的效果,同时还促进了我国塑料电镀工业的迅速发展。


酸性镀铜添加剂一般由开缸剂、整平剂及光亮剂组成。
(1)开缸剂
开缸剂一般由载体、润湿剂、基础光亮剂及有机硫化物等组成,载体和润湿剂的比例要高一些。常用的载体有聚乙二醇、多胺与环氧乙烷加成物、环氧乙烷加成物、脂肪胺聚氧乙烯醚及OP系列辛基酚聚氧乙烯醚等。除作为光亮剂的载体外,还具有润湿、分散染料及细化晶粒的作用。

开缸剂主要作用是提高镀液的分散能力,防止高中电流密度区产生树枝状结晶,防止针孔及麻点的产生,还具有平衡整平剂、光亮剂的作用。


(2)整平剂
整平剂多为杂环化合物和染料。常用的染料有甲基紫、噻嗪类染料、藏花红、碱性黄及吩嗪类染料等。其中吩嗪类染料健拿绿及健拿黑,它们具有很好的整平能力和宽广的光亮电流密度范围。有的杂环化合物可以明显改善低区的光亮度和填平性能。


(3)光亮剂
光亮剂一般由载体、低区光亮剂和有机硫化合物组成, 主要成分为有机硫磺酸盐。常用的有聚二硫二丙烷磺酸钠,它可以单独作为光亮剂使用,也可以和其它含二硫双键的光亮剂配合使用,如苯基二硫丙烷磺酸钠、醇硫基丙烷磺酸钠等。载体的比例小,多硫材料比例大,主要作用是在高电流密度区产生具有一定光亮度和整平性的镀层,防止电流密度过大时镀层烧焦。

 

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