高整平酸性光亮镀铜工艺的研究.pdf
哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
酸性镀铜成分简单、电流效率高，加入组合光亮剂后可得到光亮平整的镀
层，是目前光亮性和整平性最为优越的镀种。染料型酸性光亮镀铜工艺由于卓
越的光亮性、整平性和覆盖能力，是装饰性组合镀层的核心镀种，应用十分广
泛。本文通过筛选多种酸性镀铜中间体进行复配组合以期自主研发出一种可在
宽电流密度范围内得到光亮平整镀层的酸性镀铜添加剂体系，通过赫尔槽实验、
电化学分析、SEM和XRD等方法，对添加剂组分进行优选，确定了光亮镀铜
的添加剂配方及工艺，并对镀液和镀层性能进行考察。
根据添加剂的结构及作用，将酸性光亮镀铜添加剂分为光亮剂、表面活性
剂和整平剂。针对三类添加剂选择了多种组分作为备选添加剂。通过电化学分
析和赫尔槽实验，并结合微观形貌和XRD结果，分别对比了不同种类添加剂
组分的电镀效果。研究结果表明：在采用0.08g/L50HB400时的镀层整体的光
亮度最好，光亮区范围最大，结晶细致，由此确定50HB400为表面活性剂类
添加剂优选组分；筛选对比了六种染料分子作为整平剂的性能，通过循环伏安
法考察R1紫红染料的整平能力LP值为45.7%，且得到的镀层光泽度可达到
690~740GU，镀层整体光滑平整，微观上结晶细致，确定R1紫红染料为整平
剂优选组分。在优选组分的基础上引入新的添加剂组分，进行复配研究。聚醚
类添加剂的复配进一步地提高了对铜离子沉积的抑制效果，并使低电流密度区
镀层的光亮度增加。R1紫红染料和B1紫蓝染料的双染料复配使镀液整平能力
进一步提高。
利用电化学方法对酸性镀铜工艺配方进行了优化，优化后的配方为200
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g/LCuSO、65g/LHSO、65mg/LCl、0.015g/LSPS、0.08g/L50HB400、
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0.03g/L8120、0.015g/LR1紫红染料、0.005g/LB1紫蓝染料。对优化配方的
镀液性能和镀层性能进行测试，并与市售添加剂的性能进行对比，本文开发的
HIT添加剂体系得到的镀层具有良好的光亮性能，外观为镜面光亮，镀层表面
结晶细致且光滑平整。镀液出光速度优异，1min内可快速出光，光泽度达680
GU以上。在整平能力方面，HIT添加剂体系在0.6~10A/dm2的电流密度范围
内可实现良好的填平效果。HIT添加剂的各项性能可以与商用先进添加剂相媲
美。
采用循环伏安法和计时电位法，研究了配方中添加剂组分的单独作用及相
互作用。研究结果表明，选用的50HB400和8120两种聚醚物质单独作用时都
对铜离子沉积起抑制作用，且在一定浓度范围内，抑制强度随着浓度的增加而
增强，直到达到饱和浓度，抑制强度达到最大。当R1紫红染料单独作用时，
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低浓度的R1紫红染料的加入对铜离子沉积起到的是促进作用，当镀液中R1紫
红染料达到一定含量后，对铜离子沉积才起抑制作用。氯离子是辅助聚醚活性
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剂发挥极化作用的重要成分，50HB400和8120同Cl之间存在明显的协同作用，
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Cl的存在可大幅度地提高50HB400和8120对铜离子沉积的抑制作用。Cl与
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染料整平剂之间则未表现出明显的协同作用。SPS在无Cl存在时起抑制沉积