化学镀锡中光亮剂PPS、咪唑和HD在Sn表面的吸附作用实验与模拟研究

摘要

目的研究以丙烷磺酸吡啶嗡盐(PPS)、咪唑、己炔二醇(HD)为代表的三大类光亮剂,在化学镀锡过程中改善镀锡层表观形貌和影响镀速的作用机理。方法采用电化学阴极极化法,研究化学镀锡过程中光亮剂分子对镀锡液在沉锡过程中对沉锡峰电位变化的影响,运用Forcite模块中的COMPASS力场进行分子动力学计算,研究光亮剂分子在Sn层表面吸附过程的能量变化。结果阴极极化结果表明,光亮剂的加入会使沉锡峰电位负移,该过电位导致晶核水平增长速度大于垂直生长速度,从而起到整平作用,并在一定程度上抑制晶须的形成。分子动力学计算结果显示,PPS、咪唑、HD均有自发吸附到Sn层表面的趋势,且在Sn(111)面的吸附能分别为-445.338、-9.84、-22.651kcal/mol,表明三种光亮剂分子均易吸附在Sn层表面(吸附能数据越低,越容易吸附在锡层表面),从而在一定程度上抑制锡层的增长。结论光亮剂与Sn作用的吸附能,与其在化学镀过程中对Sn层表观形貌的改善和镀速减少有正相关作用。该研究为化学镀锡过程中光亮剂的选择提供了理论基础。