[发明专利]电镀铜用高填平酸铜光亮剂

说明书

技术领域

本发明涉及电镀技术，特别涉及一种电镀铜用高填平酸铜光亮剂。

背景技术

电镀与电化学、有机化学、界面化学、结晶学、动力学等密切相关，是一项综合性的应用技术。电镀的主要目的是为零件或材料表面提供防护层或改变基体材料的表面特性。通过电镀来改变固体材料的表面特性，可以改善外观提高耐蚀性能，抗磨损，减摩，增加硬度，提供特殊的磁、电、光、热等表面特性以及其它物理性能等，甚至可以用来改善机械配合，修复已磨损和加工报废的零件等，因而在工业上获得了广泛的应用。电镀实际上是一种金属电沉积过程，就是通过电解方法在固体表面上获取金属沉积层的过程。

铜镀层呈粉红色，均匀、细致，不同工艺所镀出的铜镀层色调有所不同。铜镀层主要用来做底镀层、中间镀层，也可以做表面镀层。一般要求镀铜层与基体有良好的结合力，镀层光亮、平整、细致、厚度均匀，且有良好的柔软性和延展性。

目前使用的镀铜工艺主要有氰化物镀铜、酸性硫酸盐镀铜和焦磷酸盐镀铜等，每种工艺各有特点。对镀铜液的基本要求为：镀液具有良好的分散能力和覆盖能力以及光亮和整平能力，电流密度使用范围宽，稳定，维护方便，对杂质的容忍度高。硫酸盐镀铜广泛应用于防护装饰性电镀、塑料电镀、电铸以及印制线路板孔金属化加厚电镀和图形电镀的底镀层，但不能在锌、铁基体上直接电镀。

按照添加剂的效果可以分为如下四类：第一类为聚硫有机磺酸盐，如苯基聚二硫丙烷磺酸钠、聚二硫二丙烷磺酸钠，它们的主要作用是提高电流密度和使镀层晶粒细化。第二类为含硫基的杂环化合物，如2-四氢噻唑硫酮、2-咪唑硫酮、2-巯基苯并咪唑，它们可在较宽的温度范围使用，对低电流密度区的光亮效果尤为明显。第三类为聚醚类表面活性剂，如聚乙二醇，可以提高镀液的阴极极化作用。第四类为芳香族磺酸盐的衍生物，如十二烷基磺酸钠，可以扩大低电流密度区的光亮范围和消除镀层表面的磨砂状态。

按照添加剂在渡液中的作用可以分为光亮剂、整平剂、表面活性剂等。光亮剂又称加速剂或晶粒细化剂，可以通过增大极化，产生高过电位保证高的吸附原子过饱和度或通过本身在表面吸附引起吸附原子进入晶格的无序性增加或阻碍吸附原子向成长中心扩散，对得到光亮和平整的镀层有一定的作用。

整平剂与光亮剂很难区分清楚，它们的共同点是分子结构中存在-C＝C-、-C≡C-、-N＝N-等不饱和键和π键。研究认为具有偶氮基的染料分子中因为存在共轭结构而具有整平效果，并且共轭效应越大，整平性越好。如甲基紫、烟鲁绿B、吩嗪染料等。整平剂与铜离子一样带有很强的正电性，很容易被吸着在被镀件表面电流密度高处，使铜原子在高电流处不易落脚，这样又不影响低电流区的镀铜，使得原本起伏不平的表面变得平坦。

表面活性剂在一定程度上降低基体金属的表面张力，使添加剂易于吸附，还可以增加溶液的分散性。目前已应用的表面活性剂中有聚醚类和芳香族磺酸盐的衍生物两类，常用的有聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、辛基酚聚乙二醇醚(OP系列)、聚乙烯亚胺的季铵盐、聚乙二醇缩甲醛等。

要得到好的镀层，必须有好的镀液，而起主要作用的是光亮剂。光亮剂包括主光亮剂、表面活性剂和整平剂。主光亮剂大多是有机硫化物，它可以改善镀液的深镀能力和孔壁结构，影响铜层的结晶组织。但这些有机硫化物也夹杂在镀层中或混在晶格上，使延展性下降，脆性升高，特别这些光亮剂的分解产物变为不同的有害杂质仍留在镀液中，也或多或少夹在镀层中。光亮剂的载体大多是分子量较大的表面活性剂，如聚乙二醇、OP乳化剂，它们是由亲水基和憎水基组成的非离子型表面活性剂。它可以提高镀液的阴极极化作用，降低镀液和基体金属表面张力，使易于镀上铜。但它们在镀铜层表面又有很强的吸附特性，从而使光亮的铜镀层表面出现憎水膜，影响其他镀层的结合力。光亮剂中的整平剂多为杂环化合物和染料，例如甲基紫、酚酞等。它们对低电流密度区的亮度和溶液的整平性能有显著影响，这些整平剂在水中溶解度小，要先溶于乙醇后再与其他组份混合，起次要作用。

对于高酸低铜体系，在低电流区和镀件表面结构复杂的情况下，其镀层的各项性能均不及低酸高铜体系，最突出的表现是高酸低铜体系在低电流区镀层与基体金属结合力差，造成镀层韧性差、强度低，而低酸高铜体系却能很好的克服这些不足。但高酸镀铜体系的深镀与均镀能力更好。

现有的电镀铜用光亮剂的使用温度范围窄，镀层容易起麻点，铜镀层的柔韧性和光亮性一般。

发明内容