一種酸性鍍銅光劑及其制備方法與流程

本技術涉及電鍍，尤其涉及一種酸性鍍銅光劑及其制備方法。

背景技術：

1、在日新月異的信息時代，電子產品向尺寸小型化和功能多樣化的方向發展，印制電路板(pcb)的布線密度隨之不斷提高。在pcb的制造工藝中，高密度互連(hdi)、積層(buildup)以及微盲孔(blindvias)技術，能夠有效提高pcb的布線密度。而對于有微盲孔設計的hdi板，客戶常要求在微盲孔中填充電鍍銅，即以電鍍填銅(copperfilling)的方式保證層間互連的可靠性，因此電鍍銅添加劑的性能面臨巨大挑戰。

2、目前線路板孔金屬化工藝要求金屬層與基材之間必須有足夠的結合力才能保證良好的電路互聯性能，并能承受制造和使用過程中可能遭受的熱沖擊和機械應力等。現有酸性鍍銅光劑，勢必難以滿足高性能線路板制造的需求。

技術實現思路

1、本技術目的在于針對當前技術的不足，提供一種酸性鍍銅光劑及其制備方法，采用本技術制備的酸性鍍銅光劑獲得的電鍍銅層具有優異的光澤度、抗拉強度與延伸率，以及填孔效率高以及均鍍能力和通孔深鍍能力優良，滿足線路板鍍通孔導通能力要求。

2、第一方面，本技術提供一種酸性鍍銅光劑，采用如下技術方案：

3、一種酸性鍍銅光劑，按質量份數計，包括以下制備原料：光亮劑25-30份、整平劑6-8份、濕潤劑40-50份、羥乙基纖維素7-10份、膠原蛋白8-12份、去離子水900-930份。

4、通過采用上述技術方案，本技術的酸性鍍銅光劑包括以下組分：光亮劑、整平劑、濕潤劑、羥乙基纖維素、膠原蛋白和去離子水。這些組分協同作用，使得電鍍銅層具有優異的光澤度、抗拉強度與延伸率，以及填孔效率高和均鍍能力和通孔深鍍能力優良。光亮劑：控制銅電沉積中銅層的成核和生長，通過細化晶粒提升光澤度，使鍍層表面更加光滑致密。整平劑(氯化吡啶芐基銨)：用于電鍍銅過程，含氮芳雜環更易發生親電反應使該化合物易于吸附在陰極表面，提升填孔效率高以及均鍍能力和通孔深鍍能力優良。濕潤劑：不同的濕潤劑在銅板面的不同抑制能力，通過復配多種具有協同作用的濕潤劑，使鍍銅晶粒細化更均勻，獲得尺寸均勻、致密細小的晶粒。羥乙基纖維素和膠原蛋白：協同作用提升電鍍銅層的光澤度、抗拉強度與延伸率。綜上所述，本技術的酸性鍍銅光劑通過各組分的協同作用，能夠獲得具有優異性能的電鍍銅層，滿足線路板鍍通孔導通能力要求。

5、優選的，所述羥乙基纖維素和所述膠原蛋白的質量份數比為1:1。

6、通過采用上述技術方案，羥乙基纖維素是一種水溶性聚合物，具有良好的成膜性和穩定性。在電鍍過程中，它可以作為添加劑，幫助形成均勻、光滑的鍍層。同時，它還可以作為濕潤劑，降低表面張力，提高鍍液的潤濕性，從而改善鍍層的附著力和覆蓋能力。膠原蛋白是一種天然高分子蛋白質，具有良好的生物相容性和生物活性。在電鍍過程中，它可以作為光亮劑和整平劑，提高鍍層的光澤度和平整度。此外，膠原蛋白還具有優異的抗拉強度和延伸率，可以提高鍍層的機械性能。羥乙基纖維素和膠原蛋白之間的協同作用主要體現在以下幾個方面：互補性：羥乙基纖維素主要提供成膜性和穩定性，而膠原蛋白則主要提供光亮性和整平性。兩者結合使用，可以充分發揮各自的優勢，實現更好的電鍍效果。相互作用：羥乙基纖維素和膠原蛋白在溶液中可能發生相互作用，形成復合物。這種復合物可能具有更好的性能，如更高的穩定性、更強的附著力等，從而進一步提高鍍層的質量。協同增效：羥乙基纖維素和膠原蛋白在電鍍過程中可能發生協同作用，共同影響銅電沉積的過程。例如，它們可能共同調控銅層的成核和生長過程，細化晶粒，提升光澤度；或者共同改善鍍液的潤濕性，提高填孔效率和均鍍能力等。總之，羥乙基纖維素和膠原蛋白在酸性鍍銅光劑中的協同作用有助于提高電鍍銅層的質量，實現優異的光澤度、抗拉強度與延伸率，以及高效的填孔能力和通孔深鍍能力。

7、優選的，所述光亮劑由聚二硫二丙烷磺酸鈉、噻唑啉基二硫代丙烷磺酸鈉和亞甲基藍以質量份數比5:3:2組成。

8、通過采用上述技術方案，光亮劑的作用是控制銅電沉積中銅層的成核和生長，在三維擴散控制的瞬時成核過程中細化晶粒，提升光澤度，使得鍍層表面更加光滑致密。聚二硫二丙烷磺酸鈉(sps)是一種常用的光亮劑，它可以吸附在銅表面的活性位點上，抑制銅的沉積速率，從而使銅晶粒細化，提高鍍層的光亮度和平整度。噻唑啉基二硫代丙烷磺酸鈉(mps)是一種整平劑，它可以與sps形成復合物，共同吸附在銅表面的活性位點上，進一步抑制銅的沉積速率，使銅晶粒更加細小，提高鍍層的光亮度和平整度。亞甲基藍(mb)是一種染料，它可以與sps和mps形成三元復合物，共同吸附在銅表面的活性位點上，進一步抑制銅的沉積速率，使銅晶粒更加細小，提高鍍層的光亮度和平整度。同時，mb還具有一定的抗氧化作用，可以保護銅鍍層不被氧化。通過這三種物質的協同作用，可以實現對銅電沉積過程的有效控制，獲得具有優異光澤度、抗拉強度與延伸率的電鍍銅層，滿足線路板鍍通孔導通能力要求。

9、優選的，所述聚二硫二丙烷磺酸鈉的制備方法為：包括以下步驟：

10、s41、向搪瓷釜中加入6l甲醇和1824g硫脲攪拌均勻，降溫至20℃，緩慢滴加2440g1,3-丙烷磺內酯，控制滴加溫度在25-30℃，滴加完后，在32℃溫度下繼續反應4-5小時，離心，干燥，制得3-異硫脲基丙磺酸；

11、s42、向搪瓷釜中加入1980g3-異硫脲基丙磺酸加到8.3l?26％的氨水溶液中，在攪拌下加熱至60℃，攪拌直至此鹽溶解，冷卻至13-15℃并保持1小時，旋轉蒸發器蒸發至固體析出，冷卻13-15℃，再用質量比為1:1.3的氯仿和異丙醇混合溶劑重結晶，得到3-巰基丙磺酸銨；s43、將1590g3-巰基丙烷磺酸銨，用4l蒸餾水溶解后，通過離子交換樹脂，流出液為3-巰基丙磺酸水溶液，柱子用6l沖洗蒸餾水洗至洗出液為中性，得到3-巰基丙磺酸水溶液；

12、s44、向3-巰基丙磺酸水溶液加入564g30％雙氧水，在13-15℃保持8-10小時，用400gnaoh水溶液中和，已中和溶液用旋轉蒸發器蒸干，得高純度的聚二硫二丙烷磺酸鈉。

13、通過采用上述技術方案，制備獲得高純度的聚二硫二丙烷磺酸鈉，可以控制銅電沉積中銅層的成核和生長，細化晶粒，從而提升鍍銅層的光澤度。聚二硫二丙烷磺酸鈉與羥乙基纖維素和膠原蛋白協同作用，可以提升電鍍銅層的抗拉強度與延伸率。聚二硫二丙烷磺酸鈉與其他濕潤劑協同作用，可以使鍍銅晶粒細化更均勻，獲得尺寸均勻、致密細小的晶粒，從而提高填孔效率和均鍍能力。聚二硫二丙烷磺酸鈉在更高深徑比的盲孔中也能獲得無空洞和縫隙的超級填充，具有很好的深鍍能力，滿足線路板鍍通孔導通能力要求。

14、優選的，所述整平劑為氯化吡啶芐基銨。

15、優選的，所述氯化吡啶芐基銨的制備方法為，在反應器中加入吡啶，加熱到50-60℃，300rpm攪拌1-2h，并用恒壓滴液漏斗滴加氯化芐，加熱到50-60℃，回流反應3-4h，將產物轉移到圓燒杯中，冷卻得到略帶淡棕色稠狀液體；用石油醚重結晶，過濾，得到氯化吡啶芐基銨。

16、通過采用上述技術方案，制備的氯化吡啶芐基銨具有高純度和良好的整平性能，適合作為電鍍銅過程中的整平劑使用。氯化吡啶芐基銨通過促進銅離子在陰極表面的均勻分布，有助于提高電鍍過程的填孔效率。氯化吡啶芐基銨能夠使電鍍銅層晶粒細化更均勻，從而獲得尺寸均勻、致密細小的晶粒，這有助于增強整體鍍層的均勻性。在電鍍過程中，氯化吡啶芐基銨幫助銅離子更深入地沉積到通孔中，從而提升深鍍能力，確保即使在復雜的線路板鍍通孔中也能保持良好的導通能力。氯化吡啶芐基銨中的含氮芳雜環易于發生親電反應，這使得該化合物更容易吸附在陰極表面，從而在電鍍過程中提供更穩定的電鍍環境。氯化吡啶芐基銨與其他成分(如濕潤劑、光亮劑等)協同作用，共同提升電鍍銅層的性能。例如，與光亮劑協同作用，可以進一步細化晶粒，提升光澤度；與濕潤劑協同作用，可以改善鍍層的光滑度和致密性。

17、優選的，所述吡啶、氯化芐和石油醚的用量比為1mol:1mol:550-600ml。

18、優選的，所述濕潤劑為十二烷基硫酸鈉、脂肪胺聚氧乙烯醚和聚環氧乙烷聚環氧丙烷單丁基醚中的至少一種。

19、優選的，所述濕潤劑由十二烷基硫酸鈉、脂肪胺聚氧乙烯醚和聚環氧乙烷聚環氧丙烷單丁基醚以質量份數比5:8:2組成。

20、通過采用上述技術方案，在所述的酸性鍍銅光劑中，濕潤劑由十二烷基硫酸鈉、脂肪胺聚氧乙烯醚和聚環氧乙烷聚環氧丙烷單丁基醚以質量份數比5:8:2組成。這三種濕潤劑各有其獨特的功能，并在電鍍過程中發揮協同作用。十二烷基硫酸鈉：這是一種陰離子表面活性劑，能夠降低電鍍液的表面張力，提高溶液對基材的濕潤性。它有助于電鍍液更好地鋪展在被鍍物件表面，確保銅離子在基材上均勻沉積，從而得到平滑且均勻的鍍層。脂肪胺聚氧乙烯醚：這種非離子表面活性劑具有優異的濕潤和滲透能力，可以改善高電流密度區域的銅沉積情況。它通過穩定電鍍液中的銅離子，減少銅離子的局部過快沉積，避免形成粗糙的鍍層。聚環氧乙烷聚環氧丙烷單丁基醚：作為一種共聚物型非離子表面活性劑，它有助于提升鍍層的均勻性和光亮度。該濕潤劑能夠在電極表面形成一層均勻的吸附膜，有助于控制銅的結晶過程，使得晶粒細化，鍍層更加光滑細膩。這三種濕潤劑的協同作用表現在：相互配合降低表面張力，提高溶液對基材的覆蓋能力，確保銅離子在整個工件表面均勻分布。穩定電鍍液，防止銅離子在特定區域過快沉積，從而避免鍍層不均和燒焦現象。控制結晶過程，促進形成細小且均勻的晶粒，提高鍍層的光澤度和平滑度。

21、綜上所述，通過這些濕潤劑的合理配比和相互作用，可以顯著提升酸性鍍銅光劑的性能，獲得高質量的鍍銅層，滿足精密電路板制造的要求。

22、第二方面，本技術提供一種酸性鍍銅光劑的制備方法，采用如下的技術方案：

23、作為一個總的技術構思，本技術還提供上述一種酸性鍍銅光劑的制備方法，包括以下步驟：按照質量份數，將光亮劑、整平劑、濕潤劑、羥乙基纖維素和膠原蛋白依次加入去離子水中充分混合均勻，加熱至溫度80-90℃，保持攪拌速率為150-180r/min下攪拌反應時間1-2h，即得酸性鍍銅光劑。

24、綜上所述，本技術的有益技術效果：

25、1.優異的光澤度、抗拉強度與延伸率：羥乙基纖維素和膠原蛋白的協同作用有助于提升電鍍銅層的光澤度、抗拉強度與延伸率。光亮劑控制銅電沉積中銅層的成核和生長，細化晶粒，進一步提升光澤度，使鍍層表面更加光滑致密。

26、2.高效的填孔能力和均鍍能力：通過復配多種具有協同作用的濕潤劑，使鍍銅晶粒細化更均勻，獲得尺寸均勻、致密細小的晶粒。氯化吡啶芐基銨作為整平劑在電鍍銅過程中的使用，提升了填孔效率以及均鍍能力。

27、3.優良的通孔深鍍能力：本技術的酸性鍍銅光劑在更高深徑比的盲孔中也能獲得無空洞和縫隙的超級填充，滿足線路板鍍通孔導通能力的要求。

28、4.提升電鍍銅層的整體質量：通過優化原料配比和制備工藝，本技術的酸性鍍銅光劑能夠有效提升電鍍銅層的整體質量，包括光澤度、抗拉強度、延伸率、填孔效率、均鍍能力和通孔深鍍能力等。