[發明專利]一種高深徑比盲孔銅填充電鍍液及其制備方法

在審

• 申請號: 202210051712.0
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114232041A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 江莉;琚文濤;徐舒婷;衛國英;張中泉;任驪
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: C25D5/00
• 分類號: C25D5/00;C25D3/38;C25D7/00;C25D7/12;H05K3/42;C07C335/08
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本發明涉及電鍍技術領域，具體涉及一種高深徑比盲孔填充電鍍液及其制備方法。一種高深徑比盲孔銅填充的電鍍液及其制備方法，所述電鍍液由質量配比如下的組分組成：銅鹽165～210g/L，硫酸70～125g/L，氯化鉀20～60mg/L，絡合劑2.0～5.0g/L，加速劑JL?1 50～200mg/L，健那綠B 10～50mg/L。加速劑JL?1為一種復合型加速劑，由2?S?硫脲丙磺酸鈉，聚乙二醇，甲殼胺組成。該電鍍液可用于線路板盲孔的電鍍，電鍍液的穩定性好；具有較強的深鍍能力，填孔率95％以上；制備工藝生產效率高，適合工業化生產，在印刷線路板、集成線路、半導體等行業可發揮重要作用。

技術領域：

本發明設計電鍍溶液及其制備方法技術領域，更具體地，本發明設計一種電鍍溶液和一種用于盲孔電鍍、盲孔填充等電鍍領域的電鍍液及其制備方法。

背景技術：

印制電路板(Printed Circuit Board，PCB)是重要的電子部件，主要應用于智能手機、電腦、機器人和高端的醫療設備等。隨著電子產品的智能化、微型化、多功能化發展，高密度互連印制電路板應用而生。硅通孔(TSV)技術，是目前世界最先進的半導體封裝互聯技術之一，具有小尺寸高密度集成、高速互連的電學性能、異質集成等優勢。TSV深孔電鍍填充是其核心關鍵技術，通過電鍍沉積方式，對晶圓上數萬個TSV深孔進行銅填充，實現電氣互連。金屬銅具有電阻率低、可靠性高及延展性好等特性，目前被廣泛用作超大集成電路和PCB板制造中的互連材料。

盲孔在板件中的應用十分廣泛，目前電鍍盲孔填銅技術主要通過超等角電沉積方式來實現孔內的完全填充。由于易出現孔內空洞、提前封口、電鍍表面凸起等缺陷影響電信號傳輸及器件穩定性，集成技術的可靠性和產品性能一直不太理想，特別是高深徑比TSV盲孔電鍍，一直是業界的難點問題。影響盲孔填充的因素繁多，歸納起來主要分為內部因素(電解質的種類，銅離子、Cl^-濃度，添加劑的種類和濃度等)和外部條件(環境溫度，孔尺寸大小、孔間距和孔密度等)。高深徑比盲孔過早封閉留下空洞的原因是，由于電流積聚效應(孔口處電場強度較高，電子密度較大)和物質輸送限制效應(盲孔的頂部和底部的物質輸送效率是不一致，孔口和孔底的Cu²⁺濃度存在差異)的存在。電鍍液中添加劑種類和濃度配比對盲孔填充模式產生重要的影響。通過在電鍍液中加入有機添加劑(加速劑、整平劑等)，實現電流分布的優化，可以得到高深徑比盲孔內銅的精準填充，減少鍍層缺陷(板面銅粒、樹枝狀結晶、燒焦、晶須、麻點、氫氣泡斑及表層腐蝕等)，因此添加劑在電鍍過程中發揮著不可替代的作用。

目前添加劑種類繁多，單種添加劑作用效果具有局限性，當多種添加劑混合使用時，它們之間又存在著復雜的相互作用(協同作用或對抗競爭作用)。只有在特定種類添加劑組合及合適的配比下，才能滿足特殊表面結構的功能性電鍍，達到基底表面光亮、整平，且高深徑比盲孔內銅填充率高的目的。

發明內容：

本發明目的之一是提供一種高深徑比盲孔銅填充電鍍液，該電鍍液可用于線路板盲孔的電鍍，減少電鍍工序，提高生產效率。

本發明的另一目的在于提供一種線路板盲孔內銅填充的電鍍液制備方法。

基于上述問題，本發明提供的技術方案是：

一種高深徑比盲孔銅填充電鍍液，其特征在于，所述電鍍溶液由質量配比如下的組分組成：銅鹽165～210g/L，硫酸70～125g/L，氯化鉀20～60mg/L，絡合劑2.0～5.0g/L，加速劑JL-1 50～200mg/L，健那綠B 10～50mg/L。

進一步地，所述銅鹽為硫酸鹽或硝酸鹽，所述聚乙二醇的分子量在8000～12000。

進一步地，所述電鍍溶液的溫度為15～45℃，pH值為0.5～3.0。

進一步地，所述絡合劑為檸檬酸、酒石酸或氨基磺酸其中一種。

進一步地，采用超聲強化攪拌電鍍溶液，以促進電鍍過程中物質交換，功率為400～800W。