[發明專利]一種沉銅組合物及沉銅方法

有效

• 申請號: 202110618998.1
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113463074B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 孫宇曦;曾慶明
• 申請（專利權）人: 廣東碩成科技股份有限公司
• 主分類號: C23C18/40
• 分類號: C23C18/40;H05K3/42
• 代理公司: 上海微策知識產權代理事務所(普通合伙) 31333
• 代理人: 湯俊明

本發明屬于鍍銅技術領域，具體涉及一種沉銅組合物及沉銅方法。本技術方案中發明人通過選擇合適和穩定劑，使在沉銅的過程沉銅穩定，避免了銅離子的聚集，使得在沉銅的過程中達到晶粒細化的目的，避免部分區域銅富集增長形成斑塊，提高了沉銅的光亮度和均勻性，保證沉銅的致密性，避免銅層稀疏，避免部分區域沉銅厚度降低，甚至出現銅空洞的現象，提高沉銅層的機械性能。

技術領域

本發明屬于鍍銅技術領域，具體涉及一種沉銅組合物及沉銅方法。

背景技術

印制電路板(PCB)，又稱印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣相互連接的載體。由于它是采用電子印刷術制作的，故被稱為印刷電路板。印刷電路板的孔金屬化是PCB制造的核心工藝之一，其主要的作用是通過沉積金屬銅或者吸附導電物質形成導電膜，實現各層之間的電氣連接。目前，最為成熟的孔金屬化是以化學沉銅的形式實現基材金屬銅沉積，為后續的電鍍的電導通做準備。

現有的技術中，通常使用水平沉銅藥水調節沉銅工藝，水平沉銅藥水的研發存在如下難度：基材和金屬膜之間的粘附力受到調整劑的組分如酸堿度調節劑、表面活性劑種類的影響，導致在實現平坦表面基材的化學沉銅銅受限于材料的表面；活化劑采用濃縮型的鈀液來實現銅沉積，在增加成本壓力的同時還是存在背光不良的品質問題；還原劑的效率低、壽命低；化學沉銅組合物中存在化學沉銅速率與穩定性存在“蹺蹺板”關系，很難保持平衡，可操作窗口小等。為克服上述水平沉銅的研發難度，需要對調整劑、活化劑、還原劑、化學沉銅組合物著手。非導電基材板上實現化學沉銅，通常使用化學咬蝕粗糙、陽離子表面活性劑調理基材電荷、催化性金屬離子吸附、還原性物質還原催化金屬離子的前處理工作完成后，才能做到金屬銅在非導電基材板上的有效沉積。在基材板粗糙化并形成親水性的咬蝕錨點后，為實現基材與催化金屬離子的粘附力，通常會添加調整劑進行調整粘附力，調整劑一般選用表面活性劑，表面活性劑的類型尤為重要。表面活性劑主要是降低溶液的表面張力，起到潤濕通孔和盲孔的作用，保證催化金屬在孔中的覆蓋完整性。表面活性劑要求具有極性基團結構可以與基材相接，同時還能起到調整孔壁電荷性的作用，便于之后金屬離子鈀的吸附。以往使用的調整劑大多數是由陽離子表面活性劑為基礎液，但是陽離子表面活性劑的極性基團比如含N、O原子的基團數量有限。

化學沉銅組合物的關鍵在于通過鍍液組分的成分活性實現沉銅速率保持在一定的范圍內，同時，鍍液的穩定性可以保證其持續地進行化學沉銅銅。通常，保持鍍液的穩定性是通過添加能夠與反應過程中產生的一價銅形成絡合物的添加劑，如氰化物、硫脲，但是這些物質過于穩定，形成的絡合物的穩定常數高，搶奪一價銅離子的能力極強，導致溶液中游離的二價銅離子減少，銅沉積受到抑制。選擇一類與一價銅形成絡合物的穩定常數較低的穩定劑例如像聯吡啶、1,2-苯并異噻唑啉-3-酮(BIT)、2-巰基苯并咪唑羧酸等物質，同時穩定劑中的成分還存在能夠對副反應產物金屬銅顆粒進行包裹的有機物質顯得尤為重要。

化學沉銅的銅沉積并非簡單地覆蓋，其需要達到如熱應力測試、熱沖擊測試、背光測試等檢查要求。因此，水平沉銅的孔金屬化的銅沉積必須實現高速的效果。因此，要打造一類高速化學沉積和低鈀催化的水平沉銅藥水需要對體系中的調整劑、活化劑、還原劑、沉銅組合物進行改善，尤其是其中成分的篩選。使其具備匹配低鈀降低成本、鍍層細膩平整、鍍液穩定且控制窗口廣的優點，以解決化學沉銅研發中的難點。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的第一個方面提供了一種沉銅組合物，至少包括銅離子源、穩定劑和水，其中穩定劑的分子結構選自結構(Ⅰ)、結構(Ⅱ)或結構(Ⅲ)中的至少一種；

其中結構(Ⅰ)中的X選自O、N、含有O或N原子的基團中的至少一種，Y、Z分別選自C、H、O、N、含有C、H、O、N中至少一種原子的基團；

A＝R₁-C-R₂＝B

(Ⅱ)