一种电镀铜湿润剂及其应用
阅读说明：本技术 一种电镀铜湿润剂及其应用 (Copper electroplating wetting agent and application thereof ) 是由 李初荣 韦金宇 陈钜 夏海 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电镀铜湿润剂及其应用,涉及印刷线路板生产技术领域。该湿润剂包括以下组分：浓度为1-3g/L的丙二醇、1-3g/L的甘油或质量分数为2-5％的乙醇中的任一种；浓度为3-6g/L的丁基萘磺酸钠或2-4g/L的十二烷基硫酸钠；质量分数为0.5～2％非离子表面活性剂；质量分数为0.5～2％高分子抑制剂；质量分数为0.5～2％润湿材料；余量为去离子水。本发明提供的电镀铜湿润剂,通过几种物料的复配,能够降低基板表面张力或界面张力,使水能展开在基板表面上,或透入其表面,使基板更易被水浸湿。本发明提供的电镀铜湿润剂可以按一定的比例加入到电镀液中,使电镀产生的气体得以迅速逸出,从而减少或消除针孔的产生,提高电镀质量。(The invention discloses an electrolytic copper plating wetting agent and application thereof, and relates to the technical field of printed circuit board production. The wetting agent comprises the following components: any one of propylene glycol with the concentration of 1-3g/L, glycerol with the concentration of 1-3g/L or ethanol with the mass fraction of 2-5%; sodium butylnaphthalenesulfonate at a concentration of 3-6g/L or sodium laurylsulfate at a concentration of 2-4 g/L; 0.5-2% by mass of a nonionic surfactant; the mass fraction is 0.5-2% of a macromolecular inhibitor; the mass fraction of the wetting material is 0.5-2%; the balance being deionized water. The copper electroplating wetting agent provided by the invention can reduce the surface tension or the interfacial tension of the substrate by compounding a plurality of materials, so that water can spread on the surface of the substrate or penetrate into the surface of the substrate, and the substrate is more easily wetted by water. The copper electroplating wetting agent provided by the invention can be added into electroplating liquid according to a certain proportion, so that gas generated by electroplating can quickly escape, thereby reducing or eliminating the generation of pinholes and improving the electroplating quality.)
技术领域
本发明涉及印刷线路板生产技术领域，尤其涉及一种电镀铜湿润剂及其应用。
背景技术
电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一层较薄的金属或合金的过程，通过控制电镀时的工艺条件如镀液组成、电流、温度、电镀时间等，不仅可以根据需要调整镀层的厚度，而且可以改变镀层的外观和性能。在电子元器件行业采用全自动大规模生产技术、市场竞争日益激烈的今天，人们对为之服务的电子电镀行业也提出了更高的要求，如每批产品的镀层厚度、均匀度、硬度、亮度、外观平整度都须一致，电镀区域严格控制，同时降低成本。
电镀的过程中，由于电流效率不可能都是100％，有一部分氢气会还原析出。这些氢气析出时如果速度较慢，会在析出点形成出气孔而直达基板，由于析氢会产生很多小气泡，这些细小的气泡会吸附在基板面上，从而导致了在气泡的位置药水无法有效的交换，形成镀层上的针孔。针孔的形成，会对基板的外观、耐腐蚀性能、元器件的导电性能有所影响。
目前市面上生产和使用的润湿剂主要成份是烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、聚氧乙烯脂肪醇醚等，分子量高，润湿、渗透性差，加上传统的生产工艺反应时间长，成本较高。这些润湿剂，对固体有一定的润湿作用，只是起到润湿基板表面，无法改变表面张力，对镀液中的很多细小气泡无法驱散，更是无法去除，起不到防止针孔消除的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的电镀润湿剂只能润湿基板表面，无法去除细小气泡，电镀时会在镀层上形成针孔，影响产品品质。
为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：
一种电镀铜湿润剂，包括以下组分：
浓度为1-3g/L的丙二醇、1-3g/L的甘油或质量分数为2-5％的乙醇中的任一种；
浓度为3-6g/L的丁基萘磺酸钠或2-4g/L的十二烷基硫酸钠；
质量分数为0.5～2％非离子表面活性剂；质量分数为0.5～2％高分子抑制剂；质量分数为0.5～2％润湿材料；余量为去离子水。
其进一步地技术方案为，所述的非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、吐温-80、司盘-60、脂肪酸聚氧乙烯酯的任一种。
其进一步地技术方案为，所述的高分子抑制剂选自草酸、巯基乙酸钠、羧甲基纤维素的任一种。
其进一步地技术方案为，所述的润湿材料为二乙醇胺或三乙醇胺。
其进一步地技术方案为，所述的电镀铜湿润剂在电镀液中的添加量为5-15mL/L。
其进一步地技术方案为，所述的电镀铜湿润剂在电镀液中的添加量为8-12mL/L。
本发明还提供所述的电镀铜湿润剂的制备方法，按照所需比例称取丙二醇/乙醇/甘油中的一种、丁基萘磺酸钠/十二烷基硫酸钠中的一种、非离子表面活性剂、高分子抑制剂、润湿材料和去离子水，混合均匀，搅拌30-60min，得到所述的电镀铜湿润剂。
一种电镀铜湿润剂的使用方法，往待处理的电镀液中加入体积比为5-15mL/L的所述电镀铜湿润剂，搅拌均匀。
进一步地，所述的电镀液中含有8-12mL/L所述的电镀铜湿润剂。
与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：本发明提供的电镀铜湿润剂，通过几种物料的复配，能够降低基板表面张力或界面张力，使水能展开在基板表面上，或透入其表面，使基板更易被水浸湿。本发明提供的电镀铜湿润剂可以按一定的比例加入到电镀液中，使电镀产生的气体得以迅速逸出，从而减少或消除针孔的产生，提高电镀质量。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
本发明实施例提供一种电镀铜湿润剂，包括以下组分：
浓度为1-3g/L的丙二醇、1-3g/L的甘油或质量分数为2-5％的乙醇中的任一种；
浓度为3-6g/L的丁基萘磺酸钠或2-4g/L的十二烷基硫酸钠；
质量分数为0.5～2％非离子表面活性剂；质量分数为0.5～2％高分子抑制剂；质量分数为0.5～2％润湿材料；余量为去离子水。
具体实施中，所述的非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、吐温-80、司盘-60、脂肪酸聚氧乙烯酯的任一种。
具体实施中，所述的高分子抑制剂选自草酸、巯基乙酸钠、羧甲基纤维素的任一种。
具体实施中，所述的润湿材料为二乙醇胺或三乙醇胺。
具体实施中，所述的电镀铜湿润剂在电镀液中的添加量为5-15mL/L。
具体实施中，所述的电镀铜湿润剂在电镀液中的添加量为8-12mL/L。
本发明实施例还提供所述的电镀铜湿润剂的制备方法，按照所需比例称取丙二醇/乙醇/甘油中的一种、丁基萘磺酸钠/十二烷基硫酸钠中的一种、非离子表面活性剂、高分子抑制剂、润湿材料和去离子水，混合均匀，搅拌30-60min，得到所述的电镀铜湿润剂。
本发明实施例还提供一种电镀液，包括所述的电镀铜湿润剂。
具体实施中，电镀液为电镀硫酸铜溶液
本发明实施例提供的电镀铜湿润剂，在使用时往电镀槽中的电镀硫酸铜溶液中加入体积浓度为5-15ml/L的电镀铜湿润剂。搅拌均匀后，在有过滤、循环、打气的情况下，电镀挂具夹上所需的电镀板材，按正常条件1.0-2.0ASD打上电流，电镀60min后下板、水洗和烘干。
板面针孔检查方法是用肉眼直观检查、十倍镜检查、显微镜下检查或者AOI机扫描检查。
铜面均匀性的计算方法是通过对板面分布均匀的测量出50个点的铜厚度，计算出面铜的平均值，通过所取的铜厚的最大值、最小值、平均值计算出板面铜厚的均匀性。均匀性(％)＝100％-[(MAX-MIN)/2/AVERAGE]，要求：均匀性≥90％(相当于CoV≤5％)，变异系数CoV：coefficient of variance。
以下为具体实施例及效果验证测试
实施例1
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：丙二醇1g/L，十二烷基硫酸钠3g/L，吐温-80 0.5％，草酸0.5％，三乙醇胺0.5％，余量为去离子水。
实施例2
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：乙醇2％，十二烷基硫酸钠2g/L，吐温-80 1％，巯基乙酸钠0.5％，三乙醇胺1.5％，余量为去离子水。
实施例3
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：甘油1g/L，丁基萘磺酸3g/L，司盘-60 0.5％，草酸1.5％，二乙醇胺0.5％，余量为去离子水。
实施例4
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：乙醇3％，十二烷基硫酸钠2g/L，烷基酚聚氧乙烯醚1％，羧甲基纤维素1.5％，三乙醇胺1％，余量为去离子水。
实施例5
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：甘油1g/L，丁基萘磺酸钠4g/L，吐温-80 1％，草酸1％，二乙醇胺0.5％，余量为去离子水。
实施例6
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：丙二醇2g/L，丁基萘磺酸钠2g/L，司盘-60 0.5％，羧甲基纤维素0.5％，二乙醇胺2％，余量为去离子水。
实施例7
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：甘油3g/L，十二烷基硫酸钠2g/L，吐温-80 2％，巯基乙酸钠0.5％，三乙醇胺1.5％，余量为去离子水。
实施例8
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：乙醇2％，丁基萘磺酸钠3g/L，司盘-60 0.5％，草酸1％，二乙醇胺1.5％余量为去离子水。
实施例9
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：甘油2g/L，丁基萘磺酸钠6g/L，烷基酚聚氧乙烯醚2％，羧甲基纤维素0.5％，二乙醇胺0.5％，余量为去离子水。
实施例10
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：丙二醇3g/L，十二烷基硫酸钠4g/L，司盘-60 1.5％，巯基乙酸钠0.5％，二乙醇胺0.5％，余量为去离子水。
实施例11
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：甘油1g/L，丁基萘磺酸钠5g/L吐温-80 1.5％，羧甲基纤维素2％，三乙醇胺2％，余量为去离子水。
实施例12
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：乙醇4％，十二烷基硫酸钠3g/L，烷基酚聚氧乙烯醚0.5％，草酸2％，三乙醇胺0.5％，余量为去离子水。
对比例1
一种电镀铜湿润剂，由以下质量分数组成：乙醇2％，余量为去离子水。
对比例2
一种电镀铜湿润剂，由以下质量分数组成：吐温-80 2％，草酸1％，余量为去离子水。
对比例3
一种电镀铜湿润剂，由以下浓度和质量分数组成：十二烷基硫酸钠3g/L，三乙醇胺0.5％，余量为去离子水。
对比例4
一种电镀铜湿润剂，由以下质量分数组成：吐温-80 2％，三乙醇胺0.5％，余量为去离子水。
注：实施例及对比例的电镀液中含有相同浓度的硫酸铜溶液及光亮剂，电镀铜湿润剂的添加量为10ml/L；
测试时设置空白例，空白例为电镀液中含有相同浓度的硫酸铜溶液及光亮剂，但不含任何电镀铜湿润剂。测试结果见表1。
测试时的电镀条件为1.5ASD*60min。
表1镀件理化测试结果
例名
板面情况
有无针孔
铜面均匀性
实施例1
光亮平整
未发现针孔
均匀性93％
实施例2
光亮平整
未发现针孔
均匀性95％
实施例3
光亮平整
未发现针孔
均匀性93％
实施例4
光亮平整
未发现针孔
均匀性92％
实施例5
光亮平整
未发现针孔
均匀性96％
实施例6
光亮平整
未发现针孔
均匀性94％
实施例7
光亮平整
未发现针孔
均匀性93％
实施例8
光亮平整
未发现针孔
均匀性94％
实施例9
光亮平整
未发现针孔
均匀性95％
实施例10
光亮平整
未发现针孔
均匀性98％
实施例11
光亮平整
未发现针孔
均匀性95％
实施例12
光亮平整
未发现针孔
均匀性92％
对比例1
轻微发白
21个针孔
均匀性76％
对比例2
光亮平整差
15个针孔
均匀性80％
对比例3
光亮平整差
8个针孔
均匀性86％
对比例4
轻微发白
12个针孔
均匀性75％
空白例
光亮平整差
43个针孔
均匀性67％
从表1的结果可以看出，添加了本发明电镀铜湿润剂的电镀液，在不影响原生产板品质的情况下，能够提高板面的平整性，对抑制和杜绝针孔的产生有良好的作用，且铜面均匀性良好，完全能满足正常电镀铜生产要求。
取实施例1的电镀铜湿润剂添加至电镀液中，进行添加前后的电镀生产对比，每批生产20件，结果见表2。
测试时的电镀条件为1.5ASD*60min。
表2上线测试结果
根据表2结果可知，在同等电镀铜条件、电镀溶液、电镀挂件、生产数量、生产设备及检测方法的情况下，添加了本发明提供的电镀铜湿润剂生产出来的产品有明显的品质优势，能杜绝板面针孔和改善板面电铜的平整性。
综上，本发明提供的电镀铜湿润剂从配比用量以及应用来看，配比简单，操作方便，无毒无害，不会产生其他副作用，且经济成本低。本发明的电镀铜湿润剂对降低电极与镀液间界面的表面张力非常有效，使气泡容易离开电极表面，防止电镀时产生的氢气吸附在基板的表面而生产针孔，同时对电镀铜有较好的整平效果。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。