[发明专利]杂环吡咯并吡咯二酮季铵盐类化合物及其制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种杂环吡咯并吡咯二酮季铵盐类化合物，结构式如通式B所示：各取代基定义详见说明书。本发明的杂环吡咯并吡咯二酮季铵盐类化合物具有良好的电镀性能，可以作为季铵盐类整平剂用于酸性电镀铜。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体地说，涉及一种杂环吡咯并吡咯二酮季铵盐类化合物及其制备方法与用途。

背景技术

进入21世纪，随着电子技术的发展，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，如从印刷线路板(PCB)制造到IC封装，再到大规模集成电路(芯片)的铜互联技术等电子领域等，电镀铜技术已成为现代微电子制造中必不可少的关键电镀技术之一。此外在通用五金电镀领域，与我们日常生活密切相关的汽车、卫浴等行业，许多产品的制造都离不开电镀铜。

对酸性镀铜添加剂的研究最早可追溯到上世纪20年代，那时人们便通过向镀铜溶液中加入明胶等物质来提高铜沉积层的质量。在30年代，酚磺酸、糊精等化合物作为添加剂被加入到镀液中以期改善镀层的性能，但这些添加剂作用有限只能使沉积层的晶粒变得细小，不能提高镀层的光亮度。到上世纪40年代，人们开始将取代硫脲、润湿剂和糊精组合在一起用于电镀酸铜并得到较好效果，然后是丙烷磺内脂磺化的硫醇及硫脲或者是硫脲的芳/烷基化衍生物。但将上述这些物质用于酸铜电镀所得到的铜沉积层的光亮范围过窄且镀层脆性大，无法在工业上实际应用。20世纪50年代，研究的重心开始转移到酸铜整平剂和光亮剂的开发上。Udylite公司的Fellows Richard A等将藏红染料和硫脲用作添加剂得到高光亮度的铜镀层。此外，在五十年代还报道了氨基噻唑啉和巯基化合物的缩合产物，羟基铵加乙内酰硫脲缩合产物做镀铜添加剂。60年代，Myron Ceresa等发现将番红精染料和乙酰硫脲用于酸性镀铜得到的铜层有良好的延展性。同时，研究人员发现将硫脲及其衍生物、含巯基的杂环化合物、聚二硫化合物、有机染料以及聚醚等物质中的一种或几种以适当的比例复配后用于镀铜，在这些添加剂的协同作用下，可得到光亮、平整及物理性能俱佳的铜沉积层。

进入上世纪70年代，对酸铜添加剂的研究逐步成熟，报道了大量的酸性镀铜添加剂。其中提到了将聚乙烯亚铵烷基化后得到的季铵盐产物用作整平剂。所采用的烷基化试剂包括苄氯及其他氯代脂肪族或者芳香族化合物，此外还有异硫氰酸酯、烷基硫酸盐、丙磺酸内酯等等。另一种合成的添加剂为表氯醇与含氮的杂环物质(吡啶、异喹啉、苯并咪唑和喹啉等)反应得到的产物。这类添加剂的出现提高了酸性硫酸铜电镀体系中添加剂的利用率，同时也改善了整平性。同时在这一时期，A.A.Waston等采用聚醚化合物、季铵盐化合物及有机硫化物这三类物质复配作为添加剂用于镀铜取得了较好的效果。

上世纪70年代后期，我国成功研制出了M、N型酸铜电镀添加剂，主要组成为2-巯基苯并咪唑(M)、乙撑硫脲(N)、聚乙二醇(P)和聚二硫二丙烷基磺酸钠(SPS)。该体系使用温度范围宽(能在10-40℃范围内使用)，操作方便，生产中通过控制各添加剂之间的比例，便可得到光亮的镀铜层。但该体系的弱点是出光速率慢，低电位区域走位不足。经科研人员的研究探索之后，又开发了聚乙烯亚铵烷基盐(PN)、脂肪铵乙氧基磺化物(AESS)、巯基咪唑内酯磺酸钠(MESS)等化合物并将其应用到MN型酸铜电镀体系中，改善了中低电位区域的整平光亮性。

进入20世纪80年代，人们更加重视电镀铜在低电流区的效果并开始使用染料来扩大电镀的适用电流范围和镀层的整平性。可在酸性硫酸盐镀铜过程中用作整平剂或光亮剂的染料有很多，常见的有三苯甲烷染料、吩嗪类染料、噻嗪染料和酞菁染料等。Mayer等采用取代型的酞菁染料与季铵盐、有机二硫化合物和烷基化聚乙烯亚铵构成的添加剂体系，获得了光亮及延展性良好的铜镀层。Boudot等将苯铵的Rosaniline衍生物用于印刷电路板的酸性电镀铜中。该类化合物性质稳定不易分解，可使用的浓度范围宽，解决了以往在生产过程中，添加剂易分解变质的问题。