酸性镀铜光亮剂.doc

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1、酸性镀铜光亮剂酸性镀铜光亮剂的研究可以追溯到20世纪40年代。最早采用的光亮剂是硫脲和硫脲的衍生物。当时被称为初级光亮剂(prima—rybrightener)。并同时加入少量的表面活性剂作为润湿剂(wet—ringagent)。最初采用的整平剂是有机染料。有机染料被称为第二级添加剂(secondaryadditionagents)。有机多硫化物(organicpolysulfidecompound)的研究和利用大大提升了酸性镀铜工艺的性能。近廿多年来通过对表面活性剂、有机多硫化物、染料等成分的筛选和组合，获得了高光亮和整平的镀层。酸性光亮镀铜工艺已基本完善。(一)有机染料的研

2、究状况有机染料是酸性镀铜工艺中最早采用的整平剂和第二级添加剂。采用的有机染料品种较多。有吩嗪染料、嚼嗪染料、三苯甲烷染料、二苯甲烷染料、噻嗪染料、酞菁染料、酚红染料等。Udy—lite公司、Payton公司、Lea-Ronal公司、M&T公司、oxy公司、Bell实验室等都进行了很多的研究。下面分别介绍这几类染料的结构、代表物质和使用浓度。1．酸铜光亮剂常用的染料(1)吩嗪染料(phenazinedyes)吩嗪染料是指分子结构中含有C6H4：Nz：C6H4吩嗪基团的染料。通式其中R1、R2——H、甲基、乙基；X——Cl一、Br一、l一、F一、SO42一，NO3—等；Z——苯、萘

3、及其衍生物。代表物如下。①二乙基藏红偶氮二甲基苯胺，商品名：健那绿②二乙基藏红偶氮二甲基酚，商品名：健那黑③藏红偶氮苯酚，商品名：健那蓝上述有机染料的使用浓度为0．0015～0．05g／L，最佳用量为0．015g／L。这几种染料既可单独使用，也可以混合使用。共用量之和仍然为0．0015～0．05g／L。吩嗪染料的作用在于极大地改善光亮剂的整平能力并且扩大光亮范围。(2)噻嗪染料(thiazinedyes)噻嗪基是指一个六元环中含有氮和硫杂原子的基团：C4H4NS。可用作酸铜光亮剂的噻嗪染料的通式为：其中R1、R2——H、甲基、乙基、苯基；x——卤素、SO42一，No3—。噻嗪染

4、料中可作酸铜整平剂的代表性物质如下。①亚甲基蓝②甲苯胺蓝③劳氏紫④亚甲基绿它们在镀液中的用量为0．002～0．05g／L，最佳浓度范围为0．004～0．01g／L。(3)嚼嗪染料(oxazinedyes)嗯嗪染料是指分子结构中含有一个六元环，环中有两个杂原子0和N，即含有嚼嗪基团C4H40N的染料。其结构通式为：用作酸铜光亮剂的代表物如下。①凯里蓝②尼罗蓝在镀液中的用量为0．002～0．05g／L，最佳用量为0．004～0．Ol5g／L。(4)三苯甲烷染料(triphenylmethanedyes)这种染料的结构式中含有三苯甲烷基团，即(C6H5)3C一。其结构通式为：其中R—

5、—H、甲基、乙基、苯基；x——卤素、SO42一，No3—。可用作酸铜整平剂的三苯甲烷染料如下。①结晶紫②龙胆紫③甲基蓝④孔雀绿⑤荷夫曼紫⑥碱性绿工⑦乙基紫⑧甲基绿⑨碱性蓝20⑩苄基紫这些染料的用量为0．002～0．05g／L，最佳浓度范围为0．004～0．01g／L。(5)二苯甲烷染料(diphenylmethanedyes)二苯甲烷染料的通式为：具有代表性的染料如下。①维多利亚蓝②碱性槐黄用量为0．002～0．05g／L，最佳用量为0．005～0．01g／L。(6)酞菁染料(phthalocyanine)酞菁染料中用作酸铜光亮剂的具体例子为Alcian蓝，其结构式如下：它是用

6、酞菁铜与甲醛在A1Cl3和HCl存在下反应，所得产物再与N一四甲基硫脲反应而制得。其用量为0．1～10g／L，最佳游度范围为0．006～0．03g／L。(7)酚酞(phenolphthalein)、酚红(phen01sulfonephthaleinj和萘酞(naphthalphthalein)它们的结构式如下。它们的用量范围为0．005～5g／L，通常用量为0．1～0．2g／L，可以加入少量醇作为溶剂，同时要加入聚醚类的表面活性剂。2．染料的作用机理染料对铜电沉积的电化学行为的影响研究报道较少。R．Rashrov等人在酸性镀铜基础液中分别加入聚N，N，-二乙基碱性藏红、3，3一

7、二硫二丙烷磺酸盐和环氧乙烷、环氧丙烷的嵌段共聚物，然后进行循环伏安扫描，见图8-3。图8-3循环伏安曲线1一基础电解液；2一染料；3一二硫化物；4一聚合物除添加聚醚的曲线表现了很高的极化度以外，染料和3，3一二硫二丙烷磺酸盐的曲线形状与基础电解质接近，表明染料对Cu2+或Cu+没有明显的络合作用。Stoicher等人研究了碱红藏红染料的吸附和对阴极极化的影响。刘烈炜等人选择了一种合成的染料AQ(为含有N、O等的蒽醌染料)进行铜沉积电极过程机理的研究，用旋转圆盘电极、动电位扫描、交流阻抗和微分