[發(fā)明專利]酸性銅電鍍浴組合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880020584.1
• 申請日: 2008-05-27
• 公開（公告）號: CN101715495A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 瑪麗亞·尼科洛瓦;加里·B·拉爾森
• 申請（專利權(quán)）人: 麥克德米德有限公司
• 主分類號: C25D21/18
• 分類號: C25D21/18
• 代理公司: 北京三幸商標(biāo)專利事務(wù)所 11216
• 代理人: 劉激揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有改良的有機(jī)添加劑體系的酸性銅鍍浴，該添加 劑體系包含抑制劑、增亮劑和調(diào)平劑，該銅鍍浴特別在高溫下可提 供所期望的沉積物。

背景技術(shù)

銅電鍍液用于多種工業(yè)應(yīng)用。例如，銅電鍍液在汽車工業(yè)中用 于沉積基層以便隨后施加裝飾和腐蝕保護(hù)涂層。其還用于電子工 業(yè)，特別是在制造印刷電路板期間。在電路制造期間，將銅電鍍在 印刷電路板表面的選定部位上及電鍍在穿過電路板基材表面間的 通孔的壁上。將通孔的壁金屬化以在印刷電路板的各電路層之間提 供導(dǎo)電性。因此，在許多印刷電路板和半導(dǎo)體制造過程中，工業(yè)上 采用電鍍作為銅金屬化的主要沉積手段。

許多市售銅電鍍液包含硫酸銅、氟硼酸銅、甲磺酸銅、氰化銅 或焦磷酸銅的水溶液以及各種能改善所沉積銅的性質(zhì)的有機(jī)添加 劑。

最廣泛使用的鍍銅電解質(zhì)基于硫酸銅、酸性電解質(zhì)例如硫酸和 各種鍍敷添加劑的水溶液。一般所使用的銅金屬化用添加劑包括抑 制物/抑制劑、增亮劑/促進(jìn)劑、和/或調(diào)平劑。增亮劑(或促進(jìn)劑)通 過促進(jìn)銅界面上的電荷轉(zhuǎn)移過程，提供活性生長部位來改變成核過 程，而抑制劑(或抑制物)均勻地吸附在陰極表面上，增加沉積超電 勢。換言之，有機(jī)添加劑的主要功能之一是通過抑制基版表面中突 出區(qū)域上的電沉積率并且/或者通過促進(jìn)凹陷區(qū)域中的電沉積率而 使沉積物均勻。通過鹵素離子的存在可進(jìn)一步增強(qiáng)吸附和抑制。

為了達(dá)到所需要的沉積性質(zhì)和表面形態(tài)，必須對這些有機(jī)添加 劑進(jìn)行嚴(yán)格控制(例如控制在低ppm范圍內(nèi))。

增亮劑通常包含含硫的有機(jī)化合物，并且還可包含官能性基 團(tuán)，例如Sonnenberg等人的美國第5,252,196號專利所述，其內(nèi)容 以引用的方式全部并入本文。通常使用有機(jī)聚合物作為電鍍銅的抑 制劑添加劑。調(diào)平劑包括聚胺，以及胺與氧化烯和表鹵代醇的反應(yīng) 產(chǎn)物以及染料化合物例如吩嗪鎓化合物，例如Brunner等人的美國 第2007/0108062號專利公開、Brunner等人的美國第2006/0226021 號專利公開和Murao的美國第2004/0231995號專利公開所述，它 們每一篇的內(nèi)容均以引用的方式全部并入本文。

大多數(shù)情形中，所建議的硫酸鍍液的操作溫度不超過約80°F (27℃)，更普遍的是，鍍敷在室溫或約70～74°F(21～23℃)下進(jìn)行。 因?yàn)檫@些鍍銅電解質(zhì)是為室溫下使用而設(shè)計(jì)，所以通常它們不適于 在高溫下鍍通孔。許多情形中，在高溫時(shí)增亮劑歷經(jīng)化學(xué)變化，從 而對于銅的鍍敷不再有效。其他情形中，與潤濕劑/抑制劑添加劑 組合使用于溶液中的調(diào)平劑呈現(xiàn)導(dǎo)致沉積出無光、粗糙層的問題 (特別在通孔內(nèi)部)。高溫下所沉積的銅層的熱特性也受到不利影響， 且降低了可靠性性能。鍍敷之后，在焊接操作期間，還會發(fā)生焊接 失敗。

過去數(shù)年間，在具有炎熱氣候的地理區(qū)域，印刷電路板的制造劇 急地增加。在這些區(qū)域中，為了維持所需要的溫度，通常需要冷凍裝 置或其他冷卻設(shè)備。因此，期望能簡化這些區(qū)域中的制程，以免除冷 凍裝置或其他冷卻設(shè)備的需求而仍獲得所期望的鍍敷沉積物。

為此目的，本發(fā)明一般性地涉及含各種鍍浴添加劑的改良酸性 銅鍍浴組合物，其特別是在高溫下能提供所期望的鍍敷沉積物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于提供具有有機(jī)添加劑體系的酸性銅鍍 液，其在高溫下能提供所期望的鍍敷沉積物。

本發(fā)明的另一個目的在于提供具有改良的調(diào)平劑的酸性銅鍍液。

本發(fā)明的再一個目的在于為酸性銅電鍍浴提供改良的添加劑 體系，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的各種缺點(diǎn)。

本發(fā)明的又一個目的在于提供對印刷電路板上的通孔進(jìn)行鍍 敷的方法，以免除對冷卻系統(tǒng)的需求。

為此目的，本發(fā)明一般性地涉及含水銅電鍍液，其包含：

a)至少一種可溶性銅鹽；

b)酸；

c)鹵素離子源；和

d)有機(jī)添加劑體系，該有機(jī)添加劑體系包含：

i)包含雜環(huán)氮化合物的調(diào)平劑；

ii)包含至少一種高分子量聚合物的抑制劑；和

iii)包含至少一種二價(jià)硫化合物的增亮劑。

在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明還涉及改良的有機(jī)添加劑體系， 用于包含可溶性銅鹽的含水銅電鍍液，該添加劑體系包含：

a)包含至少一種高分子量聚合物的抑制劑；