CN117447389A - 一种基于含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的湿电子化学品及其应用 - Google Patents

一种基于含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的湿电子化学品及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN117447389A
CN117447389A CN202311192347.6A CN202311192347A CN117447389A CN 117447389 A CN117447389 A CN 117447389A CN 202311192347 A CN202311192347 A CN 202311192347A CN 117447389 A CN117447389 A CN 117447389A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compound
quaternary ammonium
copper
naphthol
ammonium salt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311192347.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王利民
周文浩
袁波
周拿云
项春雨
李旭扬
王菲
邹佩琨
杜可鑫
熊可歆
范彬彬
徐强
谭汪洋
韩建伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China University of Science and Technology
Original Assignee
East China University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China University of Science and Technology filed Critical East China University of Science and Technology
Priority to CN202311192347.6A priority Critical patent/CN117447389A/zh
Publication of CN117447389A publication Critical patent/CN117447389A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/06Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom
    • C07D213/16Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom containing only one pyridine ring
    • C07D213/20Quaternary compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/06Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom
    • C07D213/22Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom containing two or more pyridine rings directly linked together, e.g. bipyridyl
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D215/00Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems
    • C07D215/02Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D215/04Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, directly attached to the ring carbon atoms
    • C07D215/10Quaternary compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

本发明公开了一种含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物,结构通式如下所示:本发明化合物结构稳定,溶解性好,可作为电镀铜添加剂溶于电镀铜溶液体系;其具有的大共轭π健、N正离子的缺电子性使其更易吸附在铜层的表面;较大的平面性、N正中心可以更有效地抑制铜离子的沉积,可以作为电镀整平添加剂应用于工业化电镀铜。

Description

一种基于含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的湿电子化学品及 其应用
技术领域
本发明属于季铵盐技术领域,具体地说,涉及一种含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物及其在电子领域中的应用。
背景技术
随着时代快速发展,市场对电子化学品的需求越来越大。各种电子产品中的导电元件,包括半导体元件,印刷电路板(PCB),高连通密度印刷电路板(HDI-PCB),集成电路(IC)等都离不开电镀铜工艺。在印制电路板(PCB)出现之前,电子元件依靠电线直接连接来实现互连。为了减少电子元件之间的配线从而降低成本,人们开始研究以印刷取代配线的方法来实现互连。20世纪50年代,因为半导体晶体管的出现,PCB的需求量急剧增加。随着IC的迅速发展,电子设备越来越精细,用电线连接的方式难度增加,PCB也从单面板发展到双面板、多层板直至进入高密度任意互连。未来PCB的发展趋势仍然是向高密度、高精度、传输高速化、系统小型化等方向发展。在PCB生产中,如何高效地实现层间互连是最重要的课题,市场主流实现方式包括通孔填充和盲孔填充两种形式。随着技术的演进及电子产品的需求,作为IC芯片制作的重中之重——半导体制程上也离不开电镀铜通孔及盲孔填充技术。过去PCB中的PTH主要是用来导通不同层间的线路,因此无需将孔中填满金属铜,如今因高密度互连的需求,层与层之间的导通演变成利用盲孔填充铜,然后彼此堆栈,如此不仅可以节约量空间,同时还能大幅提升导电效率,提高导电效果。
为了实现无缺陷超填充,电镀添加剂的组成是必要的。目前工业化生产所需的添加剂包括抑制剂、促进剂和整平剂,其中,电镀整平剂在促进剂-抑制剂-整平剂系统中起着决定性的作用,优秀的电镀整平剂可以在电镀盲/通过程中起到整平镀层的作用,使其达到完美填充。
目前常用的整平剂是一些含氮或氮/硫化合物,如硫脲及其衍生物(H2N-CS-NH2)、苯并咪唑(C6H4-N-NH-SH)类化合物、苯并噻唑(C6H4-N-S-SH)类化合物、二甲基苯铵((CH3)2=N-C6H5)类化合物、聚乙烯亚铵类化合物(H[-NH-CH2-CH2-]n-NH2)、染料类化合物(健那绿、亚甲基蓝、尼罗蓝、结晶紫、酞菁)等。
苏丹Ⅰ俗称“苏丹红一号”、“油溶黄”、“耐晒橙”、“苏丹黄”等,是一种常见的颜料,常用于皮鞋油、地板蜡、油脂等的着色,也用作生物染色剂、有机玻璃着色剂。其结构稳定,可以在电镀时耐受大部分电镀体系,不会造成镀层发雾等现象。苏丹红作为一种常见的颜料,却鲜有在其他方面特别是电镀方面的研究与应用。苏丹红是一种偶氮染料,其具有极强的着色性能,偶氮基团具有很强的亲水性和亲脂性,其合成所得的季铵盐类化合物也具有极佳的水溶性,因此十分适合电镀的硫酸铜溶液体系。苏丹红分子中含较大的共轭π键、较大的平面性以及缺电子性使更易吸附在铜层表面,并且季铵盐的N正中心可以更有效的抑制铜离子的沉积,在铜电镀中可以起到优异的整平作用,较商业化的市售整平剂JGB,其具有低成本、高效率以及更加优异的抑制性能的优点。将苏丹红染料应用于电镀铜,既可以取得优良的生产效率,又能够减少苏丹红对于环境的污染,实现可持续发展。
对于添加剂,目前国内高端产品所使用的添加剂大多产自美、日、德等国。中国国内本土的一些添加剂厂商,所能提供的能满足各类需求的高质量的化学品品种少,且未形成系列化。另外,在线路板的生产制造过程中,镀铜溶液中所含的各种添加剂会对铜电沉积的电化学行为产生各种影响,而各种添加剂在电极表面的围观物理行为或化学行为难以观测,整平剂起到整平效果的机理尚不完全明晰,因此也制约了对于此方面的高水平研究,目前渐渐注意到这一点,随着科技的发展对于电镀整平剂的研究会愈加深入。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物。
本发明的另一个目的是提供一种所述含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物在制备电镀整平剂中的应用。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
本发明的第一方面提供了一种含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物,结构通式如下所示:
其中,n选自1至18的正整数(如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等);
R选自
X选自Br、F、Cl、I、HSO3、HSO4、HCO3、CF3CO3、H2PO4、OTf、OTs、BF4
优选的,所述含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的结构选自以下结构的一种:
本发明的第二方面提供了一种所述含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物在制备电镀整平剂中的应用。
所述电镀为铜电镀,电镀液为硫酸铜。
本发明的第三方面提供了一种所述含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物与聚乙二醇和聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)同时联用在制备电镀整平剂中的应用。
所述聚乙二醇的平均分子量为10000。
由于采用上述技术方案,本发明具有以下优点和有益效果:
本发明提供了苯基偶氮-2-萘酚衍生物,并且研究了合成苯基偶氮-2-萘酚衍生物的方法学;苯基偶氮-2-萘酚俗称“苏丹红一号”,是一种常见的颜料,由于存在分子间氢键,此种颜料又具有优异的溶解性和热稳定性,大多数苏丹红颜料的熔点大于131℃,在制备成季铵盐衍生物后,结构依然稳定,可以在温度较高时使用,不会造成镀层发雾等现象。苏丹红作为一种常见的颜料,却鲜有在其他方面特别是电镀方面的研究与应用,本发明为苏丹红的研究方向与商业应用开拓了新的思路。另一方面,将苏丹红染料应用于电镀铜,既可以取得优良的生产效率,又能够减少苏丹红对于环境的污染,实现可持续发展。
本发明合成含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的方法具有高效、低成本、高可行性等优点,目前对于本发明的原料——苏丹红的合成研究相对成熟,因此本发明的原料相对于其他商用电镀整平剂来说易合成,成本低。整个含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的合成步骤仅两步,无需苛刻的外部环境控制,反应步骤简单,产率高,产物易得,这为其作为电镀添加剂的应用奠定了基础。
苏丹红颜料本身具有的大共轭π健,但并非所有季铵盐基团引入苏丹红进行改性都能获得良好的电化学效果,本发明的化合物B的电化学效果远远超过化合物C,并且由电化学测试及实际应用来看,化合物B更易吸附在铜层表面,而且其N正中心可以更有效的抑制铜离子的沉积,可以作为电镀整平添加剂起到整平作用,且较现商业化的市售整平剂JGB有更加优异的抑制性能。另外,季铵盐类化合物良好的水溶性更加适合酸性电镀铜镀液体系,其作为电镀铜添加剂是可行且高效的。
本发明化合物结构稳定,溶解性好,可作为电镀铜添加剂溶于电镀铜溶液体系;其具有的大共轭π健、N正离子的缺电子性使其更易吸附在铜层的表面;较大的平面性、N正中心可以更有效地抑制铜离子的沉积,可以作为电镀整平添加剂应用于工业化电镀铜。
附图说明
图1为化合物B的循环伏安曲线图。
图2为化合物C的循环伏安曲线图。
图3为市售整平剂H(JGB)的循环伏安曲线图。
图4为化合物B的极化曲线图。
图5为不同转速下、电流密度为2A/dm2时的计时添加曲线图。
图6是化合物B的通孔填充测试截面图。
图7是JGB的通孔填充测试截面图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
本发明所合成的苏丹Ⅰ季铵盐化合物,这种季铵盐结构,通过结构中的氮正离子,即季铵化中心,在电极表面可以有较大的覆盖面积并且可以增加阴极极化,抑制铜沉积从而使得电镀颗粒更为精细且使得镀铜层获得高择优晶面取向,使其可以作为季铵盐类整平剂用于酸性电镀铜。
本发明实施例所用试剂如表1所示:
表1
试剂名称 厂家 纯度 规格
苏丹Ⅰ 上海阿拉丁生化科技股份有限公司 99.9% 500g
1,6-二溴己烷 上海泰坦科技股份有限公司 97.0% 1kg
丙酮 上海麦克林生化科技有限公司 99.9% 500ml
乙腈 上海泰坦科技股份有限公司 99.9% 2.5L
二氯甲烷 上海泰坦科技股份有限公司 99.9% 2.5L
甲醇 上海泰坦科技股份有限公司 99.9% 2.5L
石油醚 上海泰坦科技股份有限公司 60-90℃ 2.5L
氢氧化钾 上海泰坦科技股份有限公司 98% 500g
4,4’-联吡啶 上海泰坦科技股份有限公司 99% 100g
吡啶 上海泰坦科技股份有限公司 99% 500ml
2-卞基吡啶 上海泰坦科技股份有限公司 99% 25ml
烟酰胺 上海泰坦科技股份有限公司 99% 500g
喹啉 上海泰坦科技股份有限公司 99% 500ml
五水合硫酸铜 上海泰坦科技股份有限公司 ≥99.0% 1kg
硫酸 国药集团化学试剂有限公司 95.0~98.0% 500ml
盐酸 国药集团化学试剂有限公司 36.0~38.0% 500ml
实施例1
将苯基偶氮-2-萘酚(4.966g,10mmol)、1,6-二溴己烷(9.759g,20mmol)和氢氧化钾(2.244g,20mmol)溶于30mL丙酮中,加热搅拌回流(reflux)反应12h,用分液漏斗加水萃取三次,所得有机相用无水硫酸钠干燥,旋蒸除去溶剂,硅胶柱柱层析提纯,得到液体产物2.716g,产率54.69%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.34(dd,J=8.5,1.2Hz,1H),8.08–7.92(m,2H),7.88–7.80(m,2H),7.62–7.49(m,4H),7.45–7.35(m,2H),4.16(t,J=6.2Hz,2H),3.31(t,J=6.8Hz,2H),1.82–1.73(m,4H),1.44(dq,J=10.4,5.5,5.0Hz,4H).
将化合物A(2mmol,0.823g)、喹啉(10mmol,1.292g)溶于20mL乙腈中,置于耐压反应瓶中在常压下混合,加热搅拌,温度控制为80℃,反应12h,薄层跟踪反应完全,旋蒸除去乙腈,通过中性氧化铝柱柱层析提纯,从而得到相应的产物0.426g,产率46.22%。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ9.53(dd,J=5.9,1.5Hz,1H),9.21(d,J=8.3Hz,1H),8.50(d,J=9.0Hz,1H),8.41(dd,J=8.3,1.5Hz,1H),8.20–8.05(m,3H),7.99–7.92(m,2H),7.87(d,J=8.1Hz,1H),7.82–7.75(m,2H),7.52–7.37(m,6H),4.95(t,J=7.5Hz,2H),4.09(t,J=6.1Hz,2H),1.81(p,J=7.7Hz,2H),1.61(p,J=6.3Hz,2H),1.42–1.29(m,4H);13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ153.37,150.09,148.08,147.86,137.80,136.10,136.04,131.69,131.63,131.25,130.32,130.18,129.87,129.03,128.55,128.33,128.21,124.94,122.86,122.59,122.54,119.43,119.34,116.96,70.01,57.64,29.97,29.07,25.80,25.40.MS(ESI)m/z:1/2[M-2Br]+calcd for C31H30N3O+:460.24;Found:460.24;
实施例2
将化合物A(2mmol,0.823g)、4,4'-联吡啶(10mmol,1.562g)溶于20mL乙腈中,置于耐压反应瓶中在常压下混合,加热搅拌,温度控制为80℃,反应12h,薄层跟踪反应完全,旋蒸除去乙腈,通过中性氧化铝柱柱层析提纯,从而得到相应的产物0.3419g,产率35.06%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ9.30(d,J=6.4Hz,2H),8.83(d,J=5.6Hz,2H),8.63(d,J=6.3Hz,2H),8.22(d,J=8.5Hz,1H),8.06–7.97(m,3H),7.91(dd,J=7.8,5.6Hz,3H),7.65–7.50(m,5H),7.43(t,J=7.5Hz,1H),4.65(t,J=7.3Hz,2H),4.16(t,J=6.2Hz,2H),1.88(p,J=7.4Hz,2H),1.68(p,J=6.5Hz,2H),1.45(p,J=7.2Hz,2H),1.32(q,J=8.1Hz,2H).;13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ152.97,152.21,151.01,147.63,145.33,140.87,135.61,131.33,131.29,129.57,128.61,128.42,128.13,127.92,127.80,125.41,124.54,122.43,122.19,121.97,118.68,116.54,69.61,60.26,30.75,28.59,25.05,24.90.MS(ESI)m/z:1/2[M-2Br]+calcd for C32H31N4O+:487.25;Found:487.25。
实施例3
将化合物A(2mmol,0.823g)、吡啶(10mmol,0.791g)溶于20mL乙腈中,置于耐压反应瓶中在常压下混合,加热搅拌,温度控制为80℃,反应12h,薄层跟踪反应完全,旋蒸除去乙腈,通过中性氧化铝柱柱层析提纯,从而得到相应的产物0.4366g,产率53.17%。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ9.09–9.04(m,2H),8.52(tt,J=7.9,1.5Hz,1H),8.19–8.13(m,1H),8.08(dd,J=7.9,6.3Hz,2H),7.95(d,J=9.1Hz,1H),7.89–7.82(m,3H),7.57–7.45(m,5H),7.38(ddd,J=8.0,6.8,1.2Hz,1H),4.51(t,J=7.5Hz,2H),4.09(t,J=6.2Hz,2H),1.76(p,J=7.6Hz,2H),1.60(p,J=6.5Hz,2H),1.36(dd,J=10.8,4.9Hz,2H),1.23–1.17(m,2H).;13CNMR(101MHz,DMSO-d6)δ152.53,147.19,145.07,144.32,135.20,130.89,130.83,129.11,128.18,127.69,127.48,127.37,124.10,122.00,121.74,118.24,116.12,69.14,60.20,30.34,28.16,27.80,24.62,24.42.MS(ESI)m/z:1/2[M-2Br]+calcd for C27H28N3O+:410.22;Found:410.22。
实施例4
将化合物A(2mmol,0.823g)、2-苄基吡啶(10mmol,1.692g)溶于20mL乙腈中,置于耐压反应瓶中在常压下混合,加热搅拌,温度控制为80℃,反应12h,薄层跟踪反应完全,旋蒸除去乙腈,通过中性氧化铝柱柱层析提纯,从而得到相应的产物0.0843g,产率8.42%。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ9.07–9.01(m,1H),8.43(td,J=7.9,1.5Hz,1H),8.17–8.13(m,1H),7.94(dd,J=8.1,5.9Hz,2H),7.87–7.77(m,4H),7.52–7.43(m,5H),7.36(ddd,J=8.0,6.7,1.2Hz,1H),7.26–7.14(m,5H),4.49(d,J=5.3Hz,2H),4.07(q,J=5.8Hz,2H),1.51(dt,J=20.4,7.5Hz,4H),1.29–1.16(m,4H).;13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ156.69,153.42,148.11,146.63,146.00,136.10,135.64,135.56,131.72,131.69,130.26,129.95,129.67,129.63,129.60,129.57,129.06,128.56,128.35,128.21,128.02,126.60,124.96,122.87,122.59,117.00,70.03,57.43,43.09,37.84,30.56,30.18,28.98,28.70,25.66,25.32.MS(ESI)m/z:1/2[M-2Br]+calcd for C34H34N3O+:500.27;Found:500.27。
应用实施例1
实施例1制备的化合物B的循环伏安测试
配制一含140g/L CuSO4·5H2O、200mL/L H2SO4和140μL/L HCl的硫酸铜溶液,以Pt旋转圆盘电极作为工作电极,铂棒作为对电极和Ag/AgCl作为参比电极,转速为2000转/分的条件下,在上述含氯离子的硫酸铜溶液中分别加入不同浓度的(浓度分别是0、2、4、6、8、10μmol/L,化合物B溶于去离子水中)化合物B溶液,做循环伏安曲线测试。结果如图1所示,图1为化合物B的循环伏安曲线图。根据实施例1制备的化合物B在不同浓度下,在铜材料表面对铜离子沉积的抑制效果和空白对照的循环伏安曲线,其中横坐标为电极(Ag/AgCl)电位(单位:伏),纵坐标为电流密度(单位:安培/分米2)。当添加浓度达到10umol/L时,测试终止。
具体结果如下:结果如图1所示,由图可知,随着浓度的增加,峰面积比值逐渐减小,表明化合物B可以吸附在阴极表面,并在阴极表面形成一层阻挡层阻碍了铜的沉积,从而增大了铜沉积反应的阻力,且随着化合物B浓度的增加,其抑制效果越强;而比较不同化合物循环曲线图,可以看出化合物B能达到很好的整平效果,应用价值显著。
对比例1
以合成的化合物C:苯基偶氮-2-萘酚-烟酰胺季铵盐(下图所示化合物,简记为“化合物C”)进行测试。配制一含140g/L CuSO4·5H2O、200mL/L H2SO4和140μL/L HCl的硫酸铜溶液,以Pt旋转圆盘电极作为工作电极,铂棒作为对电极和Ag/AgCl作为参比电极,转速为2000转/分的条件下,在上述含氯离子的硫酸铜溶液中分别加入不同浓度的(浓度分别是0、2、4、6、8、10μmol/L,化合物C溶于去离子水中)的化合物C溶液,做循环伏安曲线测试。循环伏安测试时添加剂的添加量越大,得到的氧化峰面积越小,对应的是抑制作用越强,而当添加剂浓度达到10umol/L时,测试终止,其测试循环伏安曲线见图2所示,图2为化合物C的循环伏安曲线图。
由循环伏安结果可知,在相同质量浓度下,化合物C的氧化峰面积较大,对应的抑制作用较弱,而化合物B氧化峰面积较小,对应的抑制作用较强,因此,化合物B的整平效果明显优于化合物C的整平效果,可见,并非所有苯基偶氮-2-萘酚季铵盐类化合物都具有电化学性能。
对比例2
以现有商品化的酸性电镀铜的整平剂:“健那绿B”(下图所示化合物,简记为“JGB”)进行测试。配制一含140g/L CuSO4·5H2O、200mL/L H2SO4和140μL/LHCl的硫酸铜溶液,以Pt旋转圆盘电极作为工作电极,铂棒作为对电极和Ag/AgCl作为参比电极,转速为2000转/分的条件下,在上述含氯离子的硫酸铜溶液中分别加入不同浓度的(浓度分别是0、2、4、6、8、10μmol/L,JGB溶于去离子水中)的JGB溶液,做循环伏安曲线测试。循环伏安测试时添加剂的添加量越大,得到的氧化峰面积越小,对应的是抑制作用越强,而当添加剂浓度达到10umol/L时,测试终止,其测试循环伏安曲线见图3所示,图3为市售整平剂H(JGB)的循环伏安曲线图。
由循环伏安结果可知,在相同质量浓度下,JGB氧化峰面积较大,对应的抑制作用较弱,而化合物B氧化峰面积较小,对应的抑制作用较强,因此化合物B的整平效果明显优于JGB的整平效果。
应用实施例2
化合物B的极化曲线测试
配制一含140g/L CuSO4·5H2O、200mL/LH2SO4和140μL/LHCl的硫酸铜溶液,以Pt旋转圆盘电极作为工作电极,铂棒作为对电极和Ag/AgCl作为参比电极,转速为2000转/分的条件下,在上述含氯离子的硫酸铜溶液中分别加入不同浓度的(浓度分别是2、4、6、8、10μmol/L,化合物B溶于去离子水中)化合物B溶液,做极化曲线测试。结果如图4所示,图4为化合物B的极化曲线图,扫描速度为2mVs-1。根据化合物B在不同浓度下,在铜材料表面对铜离子沉积的抑制效果和空白对照的极化曲线,其中横坐标为电极(Ag/AgCl)电位(单位:伏),纵坐标为电流密度(单位:安培/分米2)。
具体结果如下:由图可知,随着浓度的增加,峰面积比值逐渐减小,向溶液中加入化合物B后,铜沉积电位发生负移,当溶液中化合物B达到6μmol/L时,电位达-0.19V时,才观察到有铜的沉积电流。表明随着化合物浓度的增加,化合物的抑制效果越强;而比较不同化合物极化曲线测试图,可以看出化合物B能达到很好的整平效果,应用价值显著。
应用实施例3
化合物B作为整平剂与PEG和SPS的协同抑制性能测试。
配制一含140g/L CuSO4·5H2O、200mL/LH2SO4和140μL/LHCl的硫酸铜溶液,以Pt旋转圆盘电极作为工作电极,铂棒作为对电极和Ag/AgCl作为参比电极,分别在转速为200转/分钟和1500转/分钟时,每隔1000秒在溶液中加入200ppm的聚乙二醇PEG(平均分子量为10000)、2ppm的聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)和500μL的化合物B溶液(化合物B溶于去离子水中),得到恒电流计时添加曲线。结果如图5所示,图5为不同转速下、电流密度为2A/dm2时的计时添加曲线图。根据化合物B在不同转速下的计时添加测试,横坐标为时间(单位:秒),纵坐标为电位(单位:伏)。从图5中可以看出,化合物B的加入,SPS所导致的去极化现象被抑制,电位发生负移,表明在SPS和PEG存在的情况下,化合物B依然可抑制铜的沉积。1500rpm和200rpm转速分别用来模拟通孔的孔口处和孔内壁处的沉积情况。不同转速下的电位差定义为Δη=η(200rpm)-η(1500rpm),同时Δη4=14.2mV为正值,表明化合物B的吸附行为是对流依赖吸附,用于表征1500rpm和200rpm转速下的不同抑制作用的差异。如果Δη为正值,表明强对流导致较少的铜沉积,适合通孔电镀。因此,化合物B在PCB板孔口处(此PCB板为具有通孔的印刷电路板,为实际镀铜所用)的吸附强于孔中间位置,抑制了孔口处铜的沉积。在PEG和SPS的协同作用下,使得电镀时可得到厚度分布均匀的镀层,通过图5可知,Δη=14.2mV即旋转圆盘电极在不同转速下的抑制效果不同,沉积电位差值约14.2mV。
图5中,不同转速下电流密度为2A/dm2时的计时添加曲线图中可以看出,当初始1000s时加入抑制剂聚乙二醇(PEG)后,电位明显降低并趋于平稳,当2000s时加入促进剂聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)后,电位明显升高并趋于平稳,说明PEG与SPS有拮抗作用,当3000s时加入本发明的化合物时,电位明显下降并趋于平稳,说明本发明的化合物与SPS具有拮抗作用。
应用实施例4
镀液的配制:配制一含220g/L CuSO4·5H2O,35ml/L H2SO4,100mg/L Cl离子的硫酸铜溶液,在溶液中加入3mg/L的聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)和0.5g/L的聚乙二醇(平均分子量为10000)和实施例1制得的化合物B1mmol/L制成酸性硫酸铜电镀溶液。
以波浪状磷铜板为阳极,PCB板为阴极,进行哈林槽试验,室温下,在电流密度为2A/dm2及恒定速率鼓气气泡搅拌的情况下,电镀75分钟,PCB板上被铜全覆盖,镀液走位良好,结果如图6所示,图6是化合物B的通孔填充测试截面图。通过金相显微镜观察,试片及通孔被铜层全覆盖且得到的铜层光亮平整。结果表明,将化合物B作为整平剂通过与其他化合物复配用于印刷线路板通孔电镀上,可改善镀层厚度的均匀性,得到更为光亮平整的铜镀层。当镀铜溶液中化合物B浓度为3.5ppm时,TP值达到了优异的111%。
以JGB作为对比例进行上述试验,结果如图7所示,图7是JGB的通孔填充测试截面图。图7中为JGB的通孔填充截面,从图中可以看出,商用整平剂JGB的填充效果比本发明的效果差,一方面在形貌方面,填充保型效果不好,孔口处有明显突起,不利于高密度互连,另一方面在填充能力方面,通孔中间过薄而孔口较厚,TP值未达到100%。图6是化合物B的通孔填充测试截面图,比较两个图发现,本发明可以在铜的电化学填充中达到超保型效果,孔口与孔内皆平整,得到了良好的形貌,进而可以获得更优异的导电性,另外,本发明的通孔填充能力较强,可以使孔内与表面厚度相当,甚至孔内略厚于表面,TP值超过100%,有利于高密度互连。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (6)

1.一种含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物,其特征在于,结构通式如下所示:
其中,n选自1至18的正整数;
R选自
X选自Br、F、Cl、I、HSO3、HSO4、HCO3、CF3CO3、H2PO4、OTf、OTs、BF4
2.根据权利要求1所述的含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物,其特征在于,所述含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的结构选自以下结构的一种:
3.一种权利要求1或2所述的含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物在制备电镀整平剂中的应用。
4.根据权利要求3所述的含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物在制备电镀整平剂中的应用,其特征在于,所述电镀为铜电镀,电镀液为硫酸铜。
5.一种权利要求1或2所述的含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物与聚乙二醇和聚二硫二丙烷磺酸钠同时联用在制备电镀整平剂中的应用。
6.根据权利要求5所述的含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物与聚乙二醇和聚二硫二丙烷磺酸钠同时联用在制备电镀整平剂中的应用,其特征在于,所述聚乙二醇的平均分子量为10000。
CN202311192347.6A 2023-09-15 2023-09-15 一种基于含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的湿电子化学品及其应用 Pending CN117447389A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311192347.6A CN117447389A (zh) 2023-09-15 2023-09-15 一种基于含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的湿电子化学品及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311192347.6A CN117447389A (zh) 2023-09-15 2023-09-15 一种基于含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的湿电子化学品及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117447389A true CN117447389A (zh) 2024-01-26

Family

ID=89580603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311192347.6A Pending CN117447389A (zh) 2023-09-15 2023-09-15 一种基于含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的湿电子化学品及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117447389A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2723921B1 (en) Method for copper plating
CN111270277B (zh) 盲孔填孔电镀工艺及采用该工艺得到的镀件、镀件的应用、电子产品
KR101549297B1 (ko) 신규 화합물 및 그 이용
Wang et al. Quinacridone skeleton as a promising efficient leveler for smooth and conformal copper electrodeposition
CN104725383B (zh) 吡咯并吡咯二酮(dpp)季铵盐类化合物及其制备和用途
CN109824674B (zh) 杂环吡咯并吡咯二酮季铵盐类化合物及其制备方法与用途
JP4898450B2 (ja) ハロゲン化または擬ハロゲン化モノマーフェナジニウム化合物を含有する銅析出物を電解析出させるための酸性浴
JP2021185271A (ja) 電解銅めっきのための酸性水性組成物
TWI574986B (zh) 用於銅電鍍覆之磺醯胺系聚合物
KR20050085664A (ko) 구리 배선의 전기화학적 또는 화학적 침착을 위한 도금용액 및 방법
CN114381769A (zh) 一种超速填孔镀铜整平剂的合成方法以及应用
CN110105357B (zh) 一种喹吖啶酮季铵盐类化合物及其制备方法与用途
EP3359551A1 (en) Copper electroplating baths containing reaction products of amines, polyacrylamides and bisepoxides
CN117447389A (zh) 一种基于含苯基偶氮萘酚季铵盐类化合物的湿电子化学品及其应用
WO2011135673A1 (ja) 新規化合物およびその用途
CN111454195B (zh) 一种异靛蓝季铵盐类化合物及其制备方法与应用
CN110577497B (zh) 一种阴丹酮季铵盐类化合物及制备方法与应用
CN113773309A (zh) 一种香豆素吡啶盐类化合物及其应用
TW202305190A (zh) 用於填充穿孔的整平劑及電解組合物
EP3359709B1 (en) Copper electroplating baths containing compounds of reaction products of amines and polyacrylamides
CN113943956A (zh) 一种适用于薄表面铜填孔应用的任意层电镀铜浴及方法
CN115417808B (zh) 一种蒽醌季铵盐类化合物及其制备方法与应用
WO2017059563A1 (en) Copper electroplating baths containing compounds of reaction products of amines and quinones
WO2016172851A1 (en) Reaction products of bisanhydrids and diamines as additives for electroplating baths
WO2024061290A1 (zh) 整平剂、电镀组合物及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination