一种PCB脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂及其制备方法与流程

本发明涉及脉冲电镀，具体涉及一种pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂及其制备方法。

背景技术：

1、印刷电路板(printed-circuit-board, pcb)是电子产品的必要组成部分，pcb电镀铜是指将铜层镀在pcb上的一种工艺，能够提供电气导性、优异的焊接性能以及保护电路的作用，因此，在制造pcb时经常采用电镀铜工艺。根据电极类型，可以分为直流电镀和脉冲电镀这两种电镀方式，其中直流电镀一般用于pcb板厚径比在10:1以下的板材,主要受限于其深镀能力；而厚径比10:1以上的pcb板材，为了确保其孔内的电镀铜厚，则需要使用脉冲电镀。

2、光亮剂是在pcb电镀铜工艺中使用的一种添加剂，电镀时在氯离子协助作用下会产生去极化作用，降低过电位，加速镀铜速度，而且光亮剂还能进入镀层中参与结晶结构，从而影响干预铜原子沉积的自然结晶方式，促使变得更加细腻，使得电镀后的铜层外表变得平滑反光，增加铜层的光亮度、均匀性，并能促进电镀过程中的离子交换和减少气泡，从而提高pcb电镀铜层的质量和表面光洁度，保证了pcb的电气性能和可靠性。目前，酸性硫酸盐电镀铜工艺中使用的光亮剂，主要是聚二硫化合物、硫脲的衍生物等，比如在中国专利cn202110629464.9中公开了一种适用于印制线路板的镀铜添加剂及电镀铜镀液，所述镀铜添加剂由光亮剂，整平剂，湿润剂组成，其中光亮剂选自聚二硫二丙烷磺酸钠、n，n-二甲基硫代氢基甲酰基丙烷磺酸钠等，虽然在一定程度上提高了深镀能力，但是脉冲电镀铜中的光亮剂消耗量大约是常规直流电镀的3～6倍，主要是在阳极高电压对电镀光亮剂氧化的损耗，相比直流电镀铜，极大增加了电镀的光亮剂的成本，并且光亮剂的高损耗也意味着更多的，化学品被排放和处理，可能对环境造成不利影响，增加企业的环保压力；同时，还可能造成电镀过程的稳定性下降，增加生产过程中的波动和故障风险，降低生产效率。因此，急需一种电镀光亮剂，可在pcb脉冲电镀铜中降低其损耗量，则有利于pcb脉冲电镀铜工艺的发展。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明设计了一种在pcb脉冲电镀铜中低耗量的新型电镀光亮剂，不仅能单独作为光亮剂加入电镀铜镀液中使用，还能与常规sps等光亮剂复配成新光亮剂加入电镀铜镀液中使用，均能有效降低在pcb脉冲电镀铜过程中的损耗。

2、为了实现上述目的，本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂，所述光亮剂具有如下通式（i）所示的结构：

4、（i）

5、通式（i）中，a为氧或硫原子；b为碳或氮原子；c为碳或氮原子；

6、r1和r2各自独立地为氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、苯基、甲苯基、氯苯基、氟苯基、三氟甲基苯基、甲氧基苯基、乙氧基苯基、噻吩基、噻吩甲基、苄基、吡啶基、二甲基氨基甲基、乙基、甲酰胺基、乙酰胺基、巯基、硫乙酸钠基、甲硫基、乙硫基、硫丙酸钠基、硫丙烷磺酸钠基、硫乙烷磺酸钠基、硫丁烷磺酸钠基、3-硫丁烷磺酸钠基氨基丙烷磺酸钠基、氨基乙烷磺酸钠基、氨基二丙烷磺酸钠基、氨基二乙烷磺酸钠基中的一个基团。

7、优选地，所述通式（i）中，所述b和c中至少有一个原子为氮原子；所述r1和r2中需有一个基团为硫乙烷磺酸钠基、硫丙烷磺酸钠基、硫丁烷磺酸钠基、3-硫丁烷磺酸钠基中的一种，并且当r1或者r2为硫乙烷磺酸钠基、硫丙烷磺酸基，硫丁烷磺酸钠基、3-硫丁烷磺酸钠基中的一种时，与之相邻的b或c原子为氮原子。

8、另一方面，本发明还提供了制备所述pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂的方法，具体包括：

9、步骤1：将如下通式（ii）结构的原料a和去离子水、碱加入到三口烧瓶中，搅拌溶解后加入原料b进行反应，反应时间为2～8h，得到产物a的水溶液；

10、（ii）

11、通式（ii）中，e为氧或硫原子；f为碳或氮原子；g为碳或氮原子；

12、r3和r4各自独立地为氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、苯基、甲苯基、氯苯基、氟苯基、三氟甲基苯基、甲氧基苯基、乙氧基苯基、噻吩基、噻吩甲基、苄基、吡啶基、二甲基氨基甲基、乙基、甲酰胺基、乙酰胺基、巯基、甲硫基、乙硫基中的一个基团，f和g中至少有一个原子为氮原子，r3和r4中需有一个基团为巯基，并且当r3或者r4为巯基时，与之相邻的e或g原子为氮原子。

13、步骤2：在步骤1产物a的水溶液中加入硫酸调整ph为1～4，制得光亮剂b。

14、优选地，所述原料b为卤代烷基磺酸钠，所述卤代烷基磺酸钠具有如下通式（iii）结构：

15、（iii）

16、通式（iii）中，x为卤素、cl或者br；o=1～5；r5为氢、甲基或羟基，r5的取代位在除卤素取代碳之外的其他碳上。

17、优选地，所述原料b还可以为磺内酯，所述磺内酯具有如下通式（iv）结构：

18、（iv）

19、通式（iv）中，p=1～2；r6为氢或甲基或者羟基。

20、优选地，步骤s1中，所述碱为无机碱，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。

21、优选地，步骤s1中，所述原料a、碱、原料b的摩尔比为1：（1～3）：（1～3）。

22、此外，本发明还提供了所述的pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂或所述制备方法制备得到的pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂在制备pcb脉冲电镀铜镀液中的应用。

23、优选地，在所述pcb脉冲电镀铜镀液中，所述光亮剂的浓度为0.3～100ppm。

24、优选地，在所述pcb脉冲电镀铜镀液中，所述pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂与聚二硫二丙烷磺酸钠混合制成光亮剂混合物，所述pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂与聚二硫二丙烷磺酸钠的质量比为（0.01～50）：1。

25、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

26、本发明通过对光亮剂的结构进行开发，提供了一种能用于pcb脉冲电镀铜且低耗量的电镀光亮剂，所述电镀光亮剂具有低耗量的特点，既能单独作为光亮剂加入电镀铜镀液中，又能与sps等常规光亮剂复配使用，将其用于pcb脉冲电镀，确保获得光亮平整的镀铜层，同时还具有良好的热冲击、延展性、铜结晶以及深镀能力，提高了镀层的质量和性能，并且其较低的损耗量降低了废液对环境的影响，减少了企业的环保压力，也为脉冲电镀工艺的优化提供了新思路，有利于电镀铜添加剂的发展。

27、本发明还提供了制备所述光亮剂的方法，其制备方法在常温下进行，具有一定的稳定性和可重复性，适合大规模工厂生产。

技术特征：

1.一种pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂，其特征在于，所述光亮剂具有如下通式（i）所示的结构：

2.根据权利要求1所述pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂，其特征在于，通式（i）中，所述b和c中至少有一个原子为氮原子；所述r1和r2中需有一个基团为硫乙烷磺酸钠基、硫丙烷磺酸钠基、硫丁烷磺酸钠基、3-硫丁烷磺酸钠基中的一种，并且当r1或者r2为硫乙烷磺酸钠基、硫丙烷磺酸基，硫丁烷磺酸钠基、3-硫丁烷磺酸钠基中的一种时，与之相邻的b或c原子为氮原子。

3.权利要求1或2任一项所述pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料b为卤代烷基磺酸钠，所述卤代烷基磺酸钠具有如下通式（iii）结构：

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料b还可以为磺内酯，所述磺内酯具有如下通式（iv）结构：

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述碱为无机碱，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述原料a、碱、原料b的摩尔比为1：（1～3）：（1～3）。

8.权利要求1～2任一项所述pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂或权利要求3～7任一项所述的制备方法制备得到的pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂在制备pcb脉冲电镀铜镀液中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，在所述pcb脉冲电镀铜镀液中，所述光亮剂的浓度为0.3～100ppm。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，在所述pcb脉冲电镀铜镀液中，所述pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂与聚二硫二丙烷磺酸钠混合制成光亮剂混合物，所述pcb脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂与聚二硫二丙烷磺酸钠的质量比为（0.01～50）：1。

技术总结
本发明公开了一种PCB脉冲电镀铜低耗量电镀光亮剂以及其制备方法,属于脉冲电镀技术领域。所述低耗量电镀光亮剂具有如通式（I）所示的结构，通式（I）：，所述低耗量电镀光亮剂在脉冲电镀铜过程中，能有效降低损耗，减少了电镀添加剂的使用成本，并且还能与SPS等常规光亮剂复配使用，不仅具有SPS优异的光泽度，还能减少损耗，制备过程在室温下进行，操作简单，具有一定的稳定性和可重复性，适合工业大规模生产。

技术研发人员：何念,连纯燕,冯朝辉,王健,潘炎明
受保护的技术使用者：广东利尔化学有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19