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酸性镀铜添加剂按结构分类,酸性镀铜添加剂按分类介绍

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    含巯基的杂环化合物或硫脲衍生物通式为R─SH,式中R为含氮或硫的杂环化合物,或其磺酸盐。酸铜镀液中,这类添加剂的强吸附作用阻化铜的电沉积,影响铜晶体的生长,提高成核速度,使铜镀层晶粒显著细化。其吸附是浓差扩散控制的,所以具有正整平作用。因此它们既是光亮剂又是整平剂。
    2–四氢噻唑硫酮(H1)H1在20~25°C操作时具有较高的光亮和整平能力,但在30°C以上操作时得不到光亮度和整平性能良好的铜镀层。厦门大学周绍民等[6]研究表明,H1通过吸附作用阻化铜电沉积过程,影响铜晶体生长,使铜镀层晶粒显著细化。同时,由于强特性吸附,使其夹杂在结晶面的机会增多,镀层应力提高。另外,由于H1的吸附作用受扩散控制,因此它具有正整平作用。
 
    乙撑硫脲(N)N在10~40°C温度范围内可镀出全光亮、整平性能良好的铜镀层。N的质量浓度范围很宽,随温度高低而增减。当温度为10~40°C时,其质量浓度在0.2~1.0mg/L。N质量浓度过低,光亮度和整平性能下降,低电流密度区不亮;N质量浓度过高,铜镀层便会产生光亮的树枝状条纹,整平性能亦下降
 
    2–巯基苯并咪唑(M)M在10~40°C温度范围内可镀出整平性和韧性很好的全光亮镀层。M是良好的光亮剂和整平剂,同时又可扩大镀层的光亮范围,尤其对低电流密度区的光亮作用更为突出。M与N组合使用时,还可以使N的作用发挥到最大限度。M的质量浓度范围在0.3~1.0mg/L。M质量浓度过低,光亮度和整平性能均下降,低电流密度区亦不亮;M质量浓度过高,铜镀层表面呈细麻砂状,甚至成橘皮状和烧焦,低电流密度区铜镀层厚度下降。循环伏安法和计时安培法研究表明,M对铜的电沉积起阻化作用。
 
    聚二硫化合物通式为R1─S─S─R2,式中R1为芳香烃(苯基)、烷烃、烷基磺酸盐或杂环化合物,R2为烷基磺酸盐或杂环化合物。这类添加剂的吸附作用虽不如硫脲衍生物,但能与铜离子配位,可以阻化铜离子的放电过程,影响控制电结晶过程的吸附原子浓度及其表面扩散速度,所以也是良好的光亮剂。其中应用最为广泛的是聚二硫二丙烷磺酸钠(SP)。SP在镀液中可使铜镀层细致光亮,并且可提高电流密度上限范围,它与N、M或H1等配合使用,效果非常明显。SP的质量浓度范围可以随温度高低而增减,在10~40°C范围内为10~20mg/L。SP质量浓度过低,光亮度下降,且铜镀层边缘会产生毛刺甚至烧焦;SP质量浓度过高,铜镀层会产生白雾,低电流密度区产生暗区。
 
    聚醚类化合物通式为CH2CH2On,这类添加剂实质为表面活性剂。表面活性剂除了润湿作用可以消除铜镀层产生针孔和麻砂现象外,还能够在阴极与镀液界面上定向排列和产生吸附作用,从而提高阴极极化作用,使铜镀层的晶粒更为均匀、细致和紧密。此外,表面活性剂还有增大光亮范围的效果。其中应用较多的是聚乙二醇(P)和AEO乳化剂。P是用亲水基原料环氧乙烷和含有活泼氢原子的憎水性原料进行加成反应而制得的非离子型表面活性剂。它可以提高酸铜溶液的阴极极化作用。P质量浓度过低时,镀不出光亮镀层;P质量浓度过高,则影响光亮度,并且会在镀层表面产生一层肉眼看不到的憎水膜,影响铜镀层与镍镀层的结合力,因此不宜超过0.3g/L。AEO乳化剂对低电流密度区的光亮作用有较大影响,与N组合作用时,操作温度达40°C亦不影响光亮作用。

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