一种噁嗪染料体系酸性镀铜的电镀液及电镀方法技术

本发明专利技术公开了一种噁嗪染料体系酸性镀铜的电镀液及电镀方法。该电镀液包括含量为190～220g/L的CuSO4·5H2O、含量为50～70g/L的H2SO4、含量为0.050～0.080g/L的氯离子、含量为0.25～0.45g/L的噁嗪染料、含量为0.01～0.02g/L的聚二硫二丙烷磺酸盐、含量为0.003～0.006g/L的四氢噻唑硫酮、含量为0.05～0.10g/L的聚乙二醇、含量为0.01～0.02g/L的聚乙烯亚胺烷基化合物和含量为0.02～0.04g/L聚乙烯亚胺烷基盐。本发明专利技术镀液以噁嗪染料为整平剂，以四氢噻唑硫酮作为光亮剂，以聚二硫二丙烷磺酸盐作为晶粒细化剂，复配聚乙烯亚胺烷基盐和聚乙烯亚胺烷基化合物作为延展剂，以聚乙二醇为润湿剂，由此使得镀液具有较好的稳定性，采用该镀液在酸性条件下电镀获得的镀层的整平性良好和走光能力较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电镀铜工艺的
，尤其涉及一种噁嗪染料体系酸性镀铜的电镀 液及电镀方法。
技术介绍
铜具有良好的导电性和导热性，较为柔软，容易抛光，易溶于硝酸，也易溶于加热 的浓硫酸中，在盐酸和稀硫酸中作用很慢。在空气中易于氧化（尤其在加热条件下），氧 化后将失掉本身的颜色和光泽，在潮湿空气中与二氧化碳或氧化物作用生成一层碱式碳酸 铜，当受到硫化物作用时，将生成棕色或黑色薄膜。 由于铜电位较正，因而它很容易在其它金属上沉积。以铜作为底层，连同光亮镍 和微裂纹铬一起使用时，能得到非常良好的抗蚀性镀层。铜镀层能有效地保护锌压铸件不 受酸性镀镍溶液的浸蚀而溶解，并由此防止了置换镀，当电镀锌压铸件时，铜作为底层是必 不可少的。同样，钢件镀镍铬之前镀铜，容易被抛光到很高的表面光度，从而可以降低某些 钢件的磨光及抛光成本。所以，铜镀层通常用来作为金、银、镍及铬镀层的底层。另外，由于 具有良好的导电性，铜镀层也广泛的应用于印刷线路板上。铜能有效地阻止碳、氮的扩散渗 透，低孔隙率的铜镀层作为一种阻挡层，也广泛应用于钢基体零件的渗氮和渗碳工艺。 酸性镀铜作为一种应用最为广泛的镀铜工艺之一，它一般以硫酸和硫酸铜为基础 配方，它具有以下一些主要优点：（1)镀层与基体金属结合力好，强度高；（2)镀层韧性好； (3)深镀性能好，整平性好；(4)易抛光，导电性能良；（5)易焊接；(6)在装饰性电镀中可选 用特定添加剂得到光亮效果，或镀出凹凸黑体字；（7)镀层上容易继续镀铜或镀其他金属。 现有酸性镀铜普遍存在镀液的稳定性较差，镀层整平性不佳和走光能力较低的技 术缺陷，这些严重制约了酸性镀铜的工业化应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术一方面提供一种噁嗪染料体系酸性镀铜的电镀液，该电镀液的 镀液稳定性较好，镀层整平性良好和走光能力较高。 -种噁嗪染料体系酸性镀铜的电镀液，包括含量为190~220g/L的CuS04 · 5H20、 含量为50~70g/L的H2S04、含量为(λ050~(λ080g/L的氯离子、含量为(λ25~(λ45g/L 的噁嗪染料、含量为〇. 01~〇.〇2g/L的聚二硫二丙烷磺酸盐、含量为0.003~0.006g/L的 四氢噻唑硫酮、含量为0.05~0.10g/L的聚乙二醇、含量为0.01~0.02g/L的聚乙烯亚胺 烷基化合物和含量为〇. 02~0. 04g/L聚乙烯亚胺烷基盐。 其中，包括含量为204g/L的CuS04 · 5H20、含量为58g/L的H2S04、含量为0· 062g/ L的氯离子、含量为0. 38g/L的噁嗪染料、含量为0. 016g/L的聚二硫二丙烷磺酸盐、含量为 0. 0042g/L的四氢噻唑硫酮、含量为0. 072g/L的聚乙二醇、含量为0. 014g/L的聚乙烯亚胺 烷基化合物和含量为〇.〇33g/L聚乙烯亚胺烷基盐。 其中，所述噁嗪染料为尼罗蓝；所述聚乙二醇分子量为2000~8000。 以上电镀液的技术方案中，选用噁嗪染料为整平剂。噁嗪染料指分子结构中含 有噁嗪基团的染料的总称。噁嗪基团为蒽分子结构中的中间环的2个次甲基分别被氮原 子和氧原子所取代。噁嗪染料可以为尼罗蓝。尼罗蓝全称为硫酸耐尔蓝，化学名为5-氨 基-9-(二乙基氨基）苯并吩恶嗪-7-翁硫酸盐，其CAS号为3625-57-8。本专利技术所 用之尼罗蓝系上海蓝季科技发展有限公司所生产。整平剂的作用机制具体如下：为了使原 本凹凸不平的基体变得平整光亮，就必须使电镀过程中凹陷处的沉积速度大于凸处的沉积 速度，这一过程的实现叫做整平，它是靠在镀液中加入整平剂而实现的。整平剂能够被吸附 在阴极上，并且会因还原而被消耗，有阻碍金属离子的电沉积的作用。由于微观上的凹陷处 的扩散传质速度比凸处要慢，因此，凹处的整平剂耗尽以后没有得到及时补充，以致吸附的 量比较少，因而对沉积的阻化作用较小，沉积速度较快；凸起处的情况则与凹陷处的正好相 反。因此，凹陷处的镀层生长就会比凸处快，基体原来的微观凹凸差距逐渐被缩小，以致最 后消除，从而达到对镀层表面的整平。 以四氢噻唑硫酮作为光亮剂。光亮剂具有一定的增大极化的作用，它通过吸附作 用，抑制铜单质沉积时局部生长，促进结晶的微细化，使得晶粒的尺寸小于可见波长，并且 具有一定的排列定向，由此形成于平行于表面的结构面，从而达到使得入射到表面的可见 光不发生漫反射。四氢噻唑硫酮又名2-巯基-2-噻唑啉，其CAS号为96-53-7。本专利技术所 用之四氢噻唑硫酮系金湖县天缘化工有限公司所生产。 以聚二硫二丙烷磺酸盐作为晶粒细化剂。它可以导致产生位错和成核增加的因素 都可起到细化品粒的作用。品粒细化剂通过增大极化，产生高过电位保证高的吸附原了饱 和度，或者通过本身在表面吸附引起吸附原了进入品格的无序性增加，从而阻碍吸附原了 向成长中心扩散。 以聚乙烯亚胺烷基盐和聚乙烯亚胺烷基化合物作为延展剂。延展剂消除镀层内应 力，提高镀层的延展性。延展性指金属或其它的膜层不发生裂纹而表现出的弹性或塑性变 形能力。除此之外，聚乙烯亚胺烷基盐还其光亮剂的作用，可提高中低电流密度镀层光亮 度。本专利技术中所用聚乙烯亚胺烷基盐为微黄色液体，pH为5~7,为江苏梦得电镀化学品有 限公司所生产。本专利技术所用之聚乙烯亚胺烷基化合物含量为50%，外观为淡黄色液体，pH 为4~6,其系江苏梦得电镀化学品有限公司所生产。 以聚乙二醇为润湿剂。润湿剂可提高镀液的润湿效果，消除镀层的针孔，改善镀 层质量。聚乙二醇还可作载体，整平剂借助载体才能发挥其整平性的作用。除此之外，聚 乙二醇在氯离子的存在下可以与二价铜离子配位形成络合物以使得铜沉积电位负移，从而 利于铜离子的沉积。本专利技术所用聚乙二醇为江苏海安石油化工厂所生产，规格为PEG2000、 PEG3000、PEG4000、PEG6000和PEG8000,优选为PEG6000,其平均分子量为6000,分子量分布 范围为5400~6600。 以氯离子为活化剂，对二价铜离子的电沉积起到催化作用；而且，只有在氯离子存 在时，阳极铜板才能够正常地溶解，否则，阳极端会出现因不完全溶解而产生的铜粉。氯离 子含量较低时，络离子主要是dsp2型，二价铜离子还原为铜单质需要的活化能增加，对二 价铜离子的分部还原产生不良影响，增大了二价铜离子直接变为Cu的可能性，导致镀层容 易出现条纹，此外还伴有烧焦与针孔。原因是dsp2型的过于稳定，导致极化值过大；含量 太高时，络合物为sp3d2型，对Cu2++e=Cu+与Cu++e=Cu均起到了抑制作用，使阴极极化 作用下降，阻碍了Cu2+的电沉积，镀层的光亮性减弱、低区甚至不亮。此时，阳极也会发生钝 化，电流随之下降，阳极表面的黑膜会转变为灰白色。总之，氯离子的作用是平衡阴极的电 子反应、调和能量转换，从而调节阴极极化和二价铜离子还原成一价铜离子的反应速度。 以CuS04 · 5H20为主盐，以H2S04作为导电盐。H2S04可以一直二价铜离子的水解， 还可以提供镀液所需的酸性条件。酸性镀铜的电沉积铜的反应历程为分两步的反应，首先 二价铜离子还原为一价铜离子，然后一价还原为铜金属单质。 本专利技术另一方面提供一种电镀方法，该方法可以使采用稳定性较好的该电镀液电 镀获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种噁嗪染料体系酸性镀铜的电镀液，其特征在于，包括含量为190～220g/L的CuSO4·5H2O、含量为50～70g/L的H2SO4、含量为0.050～0.080g/L的氯离子、含量为0.25～0.45g/L的噁嗪染料、含量为0.01～0.02g/L的聚二硫二丙烷磺酸盐、含量为0.003～0.006g/L的四氢噻唑硫酮、含量为0.05～0.10g/L的聚乙二醇、含量为0.01～0.02g/L的聚乙烯亚胺烷基化合物和含量为0.02～0.04g/L聚乙烯亚胺烷基盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石明，
申请(专利权)人：无锡永发电镀有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32