CN102560570A - 从镀液中去除杂质的方法 - Google Patents

从镀液中去除杂质的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102560570A
CN102560570A CN201110463300XA CN201110463300A CN102560570A CN 102560570 A CN102560570 A CN 102560570A CN 201110463300X A CN201110463300X A CN 201110463300XA CN 201110463300 A CN201110463300 A CN 201110463300A CN 102560570 A CN102560570 A CN 102560570A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plating
plating bath
copper
electro
solution
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.)
Granted
Application number
CN201110463300XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102560570B (zh
Inventor
羽切义幸
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.)
Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Original Assignee
Rohm and Haas Electronic Materials LLC
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 Rohm and Haas Electronic Materials LLC filed Critical Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Publication of CN102560570A publication Critical patent/CN102560570A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102560570B publication Critical patent/CN102560570B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/16Regeneration of process solutions
    • C25D21/18Regeneration of process solutions of electrolytes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601Process or apparatus
    • C23C18/1617Purification and regeneration of coating baths
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/52Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating using reducing agents for coating with metallic material not provided for in a single one of groups C23C18/32 - C23C18/50

Abstract

本发明涉及从从镀液中去除杂质的方法。通过添加足够量的苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐到无电镀锡或锡合金镀液中产生沉淀,从无电镀锡或锡合金镀液中去除杂质。然后利用传统设备可从无电镀镀液中去除该沉淀。

Description

从镀液中去除杂质的方法
技术领域
本发明涉及一种从无电镀锡或锡合金镀液中去除杂质的方法。更具体地,本发明涉及一种通过添加某种芳香族磺酸到无电镀锡镀液中产生沉淀以从无电镀锡或锡合金镀液中去除杂质的方法。
发明背景
近年来无电镀锡镀覆已经应用于机械元件,挠性电路板和印刷线路板,和电子元件的电路图案。无电镀锡镀覆经常作为在铜或铜合金上的置换镀锡。当进行置换锡镀覆时,替换后的铜变为铜离子溶入镀液中,因而在镀覆过程中镀液中的铜离子增加。铜离子的积聚使镀膜恶化同时降低了镀浴的性能,因此需要更换镀液。
传统已知的用于控制镀液的方法是间歇式方法和供给-抽出方法(feed andbleed method)。间隙式方法是一种当镀浴老化后更换新镀浴的方法。采用间隙式方法镀浴必须在每次铜离子浓度增加和镀浴性能下降的时候更新,因此它会导致各种各样的问题,比如增加制备新镀覆浴的频率,减少产量,和增加废弃老化镀液的成本。供给-抽出方法是一种当镀液溢流的同时连续镀覆的方法。铜离子能够通过溢流在不必停止镀覆操作时移到系统外部,但必须补充大量的镀液,这意味着增加成本。
为了解决这些问题已经提出了多种方法。例如,JP05222540A公开了一种通过冷却已经部分去除的浴液来沉淀镀覆池中的铜硫脲络合物的方法。铜硫脲络合物通过过滤去除,并且滤出液返回原始镀覆池中。JP2002317275A公开了一种操作几乎与JP05222540A中的完全相同的方法。在该方法中,镀液冷却到低于40℃的温度以沉淀铜硫脲络合物。然后过滤和去除铜硫脲络合物。
JP10317154A公开了以一种采用具有阳极,阴极,和阳离子和阴离子交换膜的再生电池的方法,在电解电池的阳极沉积铜,在电镀后添加的锡离子通过该阳离子交换膜进入镀液中,然后将镀液返回到镀覆池中。JP04276082A公开了一种氧化分解铜硫脲络合物的方法。
然而,在JP05222540A和JP2002317275A中公开的方法都需要冷却步骤,并且用于镀液的冷却设备必须适合传统的镀覆设备。在JP10317154A中公开的方法需要用于再生的电解电池,这使设备复杂化。在JP04276082A中公开的方法需要氧化分解铜硫脲络合物的化学试剂和设备。因此,仍然亟需从锡镀液中去除杂质的方法。
发明内容
从无电镀锡或锡合金镀液中去除杂质的方法包括,提供包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的无电镀锡液,并且在无电镀锡或锡合金镀液中添加足够量的苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐以产生沉淀。
该方法包括再生包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的无电镀锡或锡合金镀液;在铜或铜合金上无电镀覆锡后,接着在无电镀锡或锡合金镀液中添加足够量的苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐以产生沉淀。
该方法包括采用包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的无电镀锡或锡合金镀液来形成无电镀锡或锡合金镀膜;通过分离单元循环镀覆池中的部分或全部无电镀锡或锡合金镀液,并且在无电镀锡或锡合金溶液中添加苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐后,通过分离单元过滤池中产生的沉淀。
该方法还包括一种包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的用于镀覆材料的无电镀锡或锡合金镀液,和使用一种复合池镀覆设备,所述复合池镀覆设备包括镀覆材料的主池,产生沉淀的沉淀池,连接在主池和沉淀池之间的能够循环无电镀锡或锡合金镀液的循环管道,放置在沉淀池和主池之间的固-液分离单元,其中该方法包括在沉淀池内的无电镀锡或锡合金镀液中添加苯磺酸、苯磺酸水合物或盐的步骤,和采用固-液分离单元分离沉淀池内溶液中产生的固体的步骤。
该方法进一步包括一种包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的用于镀覆材料的无电镀锡或锡合金镀液,使用单一池镀覆设备,所述单一池镀覆设备包括采用锡或锡合金镀覆材料的镀液池,连接到镀液池的能够循环部分或全部锡或锡合金镀液的循环管道,和放置在镀液循环路径上的固-液分离单元,其中该方法包括使待镀材料与镀液池中的镀液接触的步骤,添加苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐到镀液池内的无电镀锡或锡合金镀液中的步骤,通过循环管道循环溶液的步骤,和采用固-液分离单元分离和去除添加苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐后产生的沉淀的步骤。
一种用于控制无电镀锡或锡合金镀液的方法,包括提供一种包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的用于镀覆铜或铜合金的无电镀锡或锡合金镀液,其中在无电镀锡或锡合金镀液中添加苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐以产生沉淀,并降低镀液中铜离子的浓度。
本发明的目的在于,提供一种不需要分离的设备来去除无电镀锡或锡合金镀液中杂质就能够有效地从无电镀锡或锡合金镀液中去除杂质的方法。
附图说明
附图1A是添加苯磺酸(BSA)到无电镀锡镀液之前铜沉积的SEM图。
附图1B是添加苯磺酸(BSA)到无电镀锡镀液之后铜沉积的SEM图。
发明详述
除非另外声明,本说明书中使用的如下缩写均具有如下含义:℃=摄氏温度,g=克,L=升,ml=毫升,dm=分米,μm=微米,和SEM=扫描电子显微镜。除非另外说明所有百分数都为重量百分数。术语“镀液”和“镀浴”具有相同的含义并且能够互换。
发明人为解决上述问题进行了透彻的研究,并发现在包含硫脲或硫脲化合物的无电镀锡镀液中添加苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐,不必采用特殊设备,就能够有效从镀浴中去除镀浴中的杂质。
通过采用依据本发明的方法,无需冷却或氧化分解的特殊设备,就能够有效去除无电镀锡镀液中的杂质。另外,由于镀覆能够在去除杂质的同时连续进行,无电镀锡镀液能够延长使用期限,并且废弃镀液的频率和提供新鲜镀浴的频率能够明显减少。因此,本发明能够极大地提高工业产率。
本发明的目标镀液是一种无电镀锡镀液或无电镀锡合金镀液。该镀液能够在铜或在铜合金上置换锡镀覆或置换锡合金镀覆。无电镀锡镀液除锡外可包括其它金属。该无电镀锡溶液包含水溶性锡盐或水溶性锡盐和其它金属盐,同时包含作为络合剂的硫脲或硫脲化合物。
任何用于无电镀锡镀液的水溶性锡盐都可以用于镀液中。例子包括硫酸亚锡,氯化亚锡,氟硼酸锡,烷基磺酸锡和烷醇基磺酸锡。
另外,其它金属盐,如铅,铜,银,铋和钴的盐,也可以作为额外的金属盐与水溶性锡盐一起使用。其它金属盐的例子包括氯化铅,醋酸铅,烷基磺酸铅,氯化铜,硝酸银,氯化铋和硫酸钴。
镀液中的锡和除了锡外的金属组分的总量以金属计可从10到100g/L,优选从30-50g/L。
可以添加酸到无电镀锡镀液,用于溶解锡或除锡之外的金属组分。可用于镀液的酸包括硫酸,盐酸,烷基磺酸,烷醇基磺酸和芳香族磺酸。这些酸可以单独使用或两种或多种联合使用。能够添加到镀液中的酸的量可从1到300g/L,优选从50-100g/L。
该无电镀锡溶液包含硫脲或硫脲化合物。其作为铜的络合剂。从电化学角度来看,本领域人员公知的作为能在铜或铜合金上置换锡镀覆的组分,由于标准电势的关系理论上不能镀覆。可采用容易获得的硫脲,也可以采用市售硫脲。
硫脲化合物是硫脲的衍生物。例子包括1-甲基硫脲,1,3-二甲基-2硫脲,三甲基硫脲,二乙基硫脲,N,N-二异丙基硫脲,1-(3-羟丙基)-2硫脲,1-甲基-3-(3-羟丙基)-2-硫脲,1-甲基-3-(3-甲氧基丙基)-2-硫脲,1,3-双(3-羟丙基)-2-硫脲,烯丙基硫脲,1-乙酰-2-硫脲,1-苯基-3-(2-噻唑)硫脲,苯甲基异硫脲盐酸盐,1-烯丙基-2-硫脲,和1-苯甲酰基-2-硫脲。这些硫脲或硫脲化合物可单独使用或两个或多个联合使用。这些硫脲或硫脲化合物的使用量可以在50到250g/L范围内,优选范围是100-200g/L。
除上述组分外,无电镀锡镀液可包含抗氧化剂,表面活性剂和需要的其它添加剂。可使用的抗氧化剂的例子包括儿茶酚,对苯二酚和次磷酸。表面活性剂的例子包括一种,两种或多种阴离子,阳离子,非离子和两性表面活性剂。
置换锡镀覆或无电镀锡镀覆通常如下进行:准备镀液,设定温度范围为50-75℃,并将表面具有铜或铜合金的待镀材料浸入镀液120-300秒。锡替换待镀材料表面的铜而形成锡膜,同时铜溶解进入镀液。因此,镀覆过程中镀液中锡的浓度下降。另外,不受理论所限,认为硫脲或硫脲化合物络合剂与镀液中的铜离子形成了络合物,因而在镀覆过程中这些硫脲或硫脲化合物也会减少。另外,当待镀材料被取出或泵出时,酸或其它组分减少,并且在镀覆过程中它们也会降低。适当补充这些在镀覆过程中在镀液中减少的组分。然而,镀覆过程中铜的增加和它在镀浴中的积聚会导致镀膜的恶化和镀浴性能的降低。
本发明的特征在于,添加苯磺酸,苯磺酸水合物或其盐(此后称之为苯磺酸)到无电镀锡镀液以生成含铜沉淀,这抑制了铜在镀液中的积聚。由于铜离子络合物溶解在镀液沉淀中,通过在镀液中添加苯磺酸,能够减低镀液中的铜离子浓度。依据本发明的方法远优于传统技术,其中生成沉淀时镀液温度无需降低。虽然具体反应机理仍然不清楚,但是认为铜离子在镀液中作为硫脲或硫脲化合物的络合物存在,并且随着苯磺酸的添加,硫脲或硫脲化合物的络合物的溶解性降低,因此导致了沉淀的产生,而不需要冷却操作。
苯磺酸水合物的例子包括苯磺酸1-水合物,苯磺酸1.5-水合物和苯磺酸2-水合物。多种苯磺酸和苯磺酸水合物的盐皆可。具体的例子包括钠盐,钾盐和铵盐。也可使用市售苯磺酸。也可采用苯磺酸,苯磺酸水合物和其盐的混合物,并且用量在5-200g/L范围内,优选20-100g/L,更优选50-100g/L。如果用量太少不能形成沉淀。为获得足够量的沉淀用量应当超过20g/L。如果用量过多,锡沉淀状态恶化并且镀浴性能受损,比如沉淀速度下降。
第一种方法是一种从包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的无电镀锡镀液中去除杂质的方法,在镀液中添加苯磺酸,苯磺酸水合物或其盐以生成沉淀。在这里,添加苯磺酸的无电镀锡镀液优选已经用于无电镀锡镀覆的溶液。在这种情况下,假如溶液是已经在无电镀锡镀覆中使用的镀液,可使用无电镀锡镀覆处理已经完成的镀液或无电镀锡镀覆处理在进行中的溶液。该杂质可以是从已镀覆材料溶解的铜或其它金属,如镍,锌,铬,钼和钨。杂质常常是铜,并且铜能够从镀液中有效去除。当苯磺酸加入到铜浓度已经增加的使用过的镀液中时,不可溶的组分包括铜沉淀。铜能够通过移除该不可溶组分从镀液中去除。可使用多种去除不可溶组分的方法,包括采用滤网过滤,沉淀分离,和离心分离。
第二种方法是一种再生包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的无电镀锡镀液的方法,在铜或铜合金上使用镀液进行无电镀镀覆后,在镀液中添加苯磺酸或苯磺酸水合物或其盐以产生沉淀,然后从溶液中去除沉淀。如上所述,杂质,尤其是铜,能够通过添加苯磺酸通过去除沉淀从镀液中去除。无电镀锡镀液在去除沉淀后能够重新使用。通过补充质量上损耗或减少的其他组分,镀液能够持续使用。因此,老化的镀液不必丢弃,从而有利于提高工业产率。
第三种方法是一种使用包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的无电镀锡镀液形成锡镀膜的方法,通过分离单元循环镀覆池中部分或全部镀液,并且使用分离单元过滤在溶液中添加苯磺酸,苯磺酸水合物或其盐之后池中产生的沉淀。在该方法中,无电镀锡镀液的循环可在镀覆持续的过程中进行,或可在镀覆操作临时停止时进行。只要在镀覆池中镀液是足量的,镀膜形成过程中苯磺酸的加入并不会影响镀膜的特性。从产率方面考虑,在持续镀覆镀膜形成过程中或在镀液循环过程中添加苯磺酸时,无需停止镀覆操作的事实是期望的。只要能够分离从镀液中形成的沉淀,任何固-液分离单元都可采用。采用滤网过滤,沉淀分离,或离心分离单元均可使用。此处,往由于连续镀覆已经恶化的镀液中添加苯磺酸优选在镀覆过程中进行。优选添加苯磺酸到镀液中,其中金属离子如铜,镍,锌,铬,钼或钨已经从待镀覆材料中溶解,导致了浴性能下降。如上所述,准备无电镀锡镀液并通过调节镀液的温度到50-75℃的温度范围内进行镀膜的形成,接着将表面具有铜或铜合金的待镀材料浸入镀液120到300秒。因为在镀覆过程中铜离子溶入镀液中,所以在必要的时候必须进行苯磺酸的添加,镀液循环和沉淀去除。另外,应当适当补充镀液中已经消耗或减小的组分。
第四种方法是一种利用包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的锡镀液无电镀锡镀覆的方法,采用复合池镀覆设备,其包括镀覆材料的主池,产生沉淀的沉淀池,连接在主池和沉淀池之间的能够循环无电镀锡镀液的循环管道,放置在沉淀池和主池之间的固-液分离单元,该方法包括添加苯磺酸,苯磺酸水合物或其盐到沉淀池内的镀液中的步骤,和采用固-液分离单元分离沉淀池内溶液中产生的固体的步骤。依据本发明的第四种方法的特征在于,使用复合池镀覆设备,其配置除进行无电镀镀覆的主池之外的沉淀池,目的是形成沉淀。最少需要两个池,如有需要可以使用三个或更多的池。只要能够进行镀覆处理和沉淀形成,主池和沉淀池可以是任意尺寸和形状。通过管道连接的主池和沉淀池能使无电镀镀液在两者之间循环。只要能够使镀液循环进行,管道可以是任意形状。另外,固-液分离单元可以放置在主池和沉淀池之间,然后可分离由于添加苯磺酸而形成的沉淀。如上所述,可采用任何类型的固-液分离单元。
在第一步骤中往沉淀池内的无电镀锡镀液中添加苯磺酸。苯磺酸可以在镀液循环的过程中添加或苯磺酸可以在镀液循环暂停时添加。另外,添加苯磺酸时,主池中的镀覆操作可以持续进行或镀覆操作可以暂停。从产率的方面考虑,由于镀覆无需暂停,优选在镀覆操作的过程中添加苯磺酸。另外,主池中镀液的温度应在50-70℃的范围内,并且沉淀池内镀液的温度可以与主池中镀液温度相同,或优选比主池内的液体温度低或高10℃。通过将沉淀池中的镀液温度设定在该范围内,用于调节已经从沉淀池返回至主池的镀液温度以调节其到合适的镀覆温度的温度控制变得容易。在第二步骤中,获取采用固-液分离单元生成的沉淀的方法与前述相同。
第五个方法是一种利用包含一种或多种锡离子和硫脲或硫脲化合物的无电镀锡镀液无电镀镀覆材料的方法,采用单一池镀覆设备,其包括镀覆材料的镀覆池,连接到镀覆池的能够循环部分或全部的镀液的循环管道,和放置在镀液的循环路径上的固-液分离单元,其中该方法包括使待镀材料与镀液池中的镀液接触的步骤,在镀覆池内的镀液中添加苯磺酸或苯磺酸水合物或其盐的步骤,通过循环管道循环溶液的步骤,和使用固-液分离单元在添加苯磺酸或苯磺酸水合物或其盐后分离并去除浴中产生的沉淀的步骤。第五种方法的特征在于,采用单一池型镀覆设备,通过添加苯磺酸到进行无电镀镀覆的镀覆池中以产生沉淀。镀覆池具有满足镀覆处理和沉淀生成的形状和尺寸,但是当两个操作同时进行时使用大容量池比使用复合池型装置更好。该循环管道和固-液分离单元可具有如上所述的多种形式。
在第一步骤中,待镀材料浸入镀覆池内的镀液中,并进行置换镀覆。镀覆池中的镀液温度应在50-75℃的范围内。当置换镀覆在镀覆池中进行时,从待镀材料溶解到镀覆池中的铜离子聚集。在第二步骤中,添加苯磺酸到镀覆池内的镀液中。在第五种方法中,当添加苯磺酸时,镀覆操作可以继续在镀覆池中进行或镀覆操作可以暂时停止。从产率的角度考虑,由于镀覆无需中止,优选在镀覆操作的过程中添加苯磺酸。在第三步骤中,镀覆池中产生的沉淀通过循环管道进入固-液分离单元,从镀液中分离和去除。镀液的循环必须至少在添加苯磺酸后进行。另外,假如前述的第一到第三步骤以该顺序开始,后续步骤可以无需等待前面的步骤完成就能够进行。例如,在第一步骤中,一旦待镀材料浸入镀覆池内的镀液中,就可进行构成第二步骤的苯磺酸的添加,甚至可在待镀材料浸入的过程中进行。
第六种方法是一种控制无电镀锡溶液的方法,该镀覆铜或铜合金的无电镀锡镀液包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物,并在镀液中添加苯磺酸,苯磺酸水合物或其盐以产生沉淀,和减少铜离子在镀液中的浓度。测量前述具有多种形状的镀覆池内镀液中铜离子的浓度。在铜浓度到达对镀覆不利的最高界限之前的合适时机将苯磺酸添加到镀液中,并通过产生沉淀降低铜离子在镀液中的浓度。因而,无电镀镀液能够保持在最佳状态。镀液中铜离子的测量可以以任何传统的方法进行。例如,取样部分镀液,通过原子吸收分析或ICP来测铜离子浓度。
以下实施例不限定本发明的保护范围,只是对本发明的进一步阐述。
实施例1
制备具有如下组成的无电镀锡镀液(基础浴1)。
基础浴1
氟硼酸锡(以Sn2+计)30g/L
甲磺酸50g/L
次磷酸15g/L
硫脲100g/L
非离子表面活性剂30g/L
总量为15g/L的铜粉加入到前述的锡镀液中,然后在65℃加热5小时,充分搅拌使铜和锡之间完成置换反应。模拟制备了已经恶化的包含铜离子的无电镀锡镀液。前述的模拟的已经恶化的无电镀锡镀液保持在65℃,在镀液中加入30g/L的苯磺酸。添加苯磺酸后,镀液中产生了悬浮物质。当镀液保持在65℃时悬浮物质沉淀,然后取样的上层清液通过原子吸收分析测量铜的浓度。测量的铜浓度为9.5g/L。
实施例2
除了添加60g/L的苯磺酸到前述的基础浴1中之外,重复实施例1中的相同操作,然后测量铜的浓度。测量的铜浓度为6.6g/L。
比较例1-5
除了省略添加苯磺酸到前述的基础浴1中(比较例1)或是添加30g/L的表1中所述的化合物(比较例2-5)之外,重复实施例1中的相同操作。结果如表1所示。
由于比较例1-5都没有产生沉淀,仅测量比较例1中铜的浓度。
表1
  实施例编号   沉淀  添加量(g/L)   是否出现沉淀  铜浓度(g/L)
  实施例1   苯磺酸  30   出现  9.5
  实施例2   苯磺酸  60   出现  6.6
  比较例1   无  -   不出现  14.7
  比较例2   对甲苯磺酸  30   不出现  -
  比较例3   萘基磺酸  30   不出现  -
  比较例4   苯基羧酸  30   不出现  -
  比较例5   水杨酸  30   不出现  -
前述的结果显示,添加苯磺酸之后,产生沉淀,导致在镀覆中铜的浓度减少。
实施例3,4和比较例6
通过从从实施例1改变镀浴组成制备具有如下组分的无电镀锡镀液(基础浴2)。
基础浴2
甲磺酸锡(以Sn2+计)30g/L
甲磺酸50g/L
次磷酸15g/L
硫脲100g/L
非离子表面活性剂30g/L
除了往前述基础浴2中添加表2中所示的量的苯磺酸之外,重复实施例1中的相同操作,之后测量镀液中铜的浓度。结果如表2所示。
表2
  实施例编号   沉淀  添加量(g/L)   是否出现沉淀  铜浓度(g/L)
  实施例3   苯磺酸  30   出现  10.6
  实施例4   苯磺酸  60   出现  6.3
  比较例6   无  -   不出现  14.2
前述的结果显示,即使镀液的组分发生了变化,添加苯磺酸之后,产生沉淀,导致在镀覆中铜的浓度减少。
实施例5和6
添加苯磺酸去除杂质后进行镀液性能确定测试。实施例1中的基础浴1用来作为镀覆浴。
通过添加7g/L(实施例5)和10g/L(实施例6)的铜粉到基础浴1中,随后加热5小时模拟铜和锡置换反应完成后已经恶化的包含铜离子的无电镀锡镀液的制备。氟硼酸锡加入到上述模拟的恶化的无电镀锡镀液中,以补充由于置换铜而减少的锡,并且将锡的浓度调节到30g/L。使用该镀液在65℃在待镀材料(TCP和COF,其中形状已经形成)上进行置换锡镀覆3分钟,15秒,并完成SEM观测和膜厚度测量。在前述镀液中添加28g/L(实施例5)或40g/L(实施例6)苯磺酸,接着充分搅拌,过滤,和去除形成的沉淀。利用去除沉淀后的镀浴进行置换镀覆。完成SEM观测和膜厚度测量,并与添加苯磺酸(BSA)之前的结果进行对比。结果如表3所示。另外,图1A-B显示了实施例6中在添加苯磺酸前后的SEM图象。COF表示“薄膜芯片”TCP表示“薄膜封装”。表3显示了在膜厚度增加时铜的浓度下降的事实。另外,从图1B可知晶体状态得到改进。
表3
在实施例5和6中确认,通过使用苯磺酸去除铜,浴性能恢复(沉淀速度恢复)。

Claims (8)

1.一种从无电镀锡或锡合金镀液中去除杂质的方法,包括:
a)提供包含一种或多种锡离子源和硫脲或硫脲化合物的溶液;且
b)在溶液中添加足够量的苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐,以产生沉淀。
2.如权利要求1所述的方法,进一步包括在铜或铜合金上镀覆锡或锡合金层。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,在铜或铜合金上无电镀镀覆后添加苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐到溶液中。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,当苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐加入溶液时,溶液的温度比镀覆温度高或低10℃。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,添加到溶液中的苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐的量为5到200g/L。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,添加到溶液中的苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐的量为20到100g/L。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,添加到溶液中的苯磺酸、苯磺酸水合物或其盐的量为50到100g/L。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述沉淀包括铜,镍,锌,铬,钼或钨。
CN201110463300.XA 2010-12-28 2011-12-28 从镀液中去除杂质的方法 Expired - Fee Related CN102560570B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010292150A JP5715411B2 (ja) 2010-12-28 2010-12-28 めっき液中から不純物を除去する方法
JP2010-292150 2010-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102560570A true CN102560570A (zh) 2012-07-11
CN102560570B CN102560570B (zh) 2016-05-04

Family

ID=45507355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110463300.XA Expired - Fee Related CN102560570B (zh) 2010-12-28 2011-12-28 从镀液中去除杂质的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120164341A1 (zh)
EP (1) EP2471977B1 (zh)
JP (1) JP5715411B2 (zh)
KR (1) KR101797517B1 (zh)
CN (1) CN102560570B (zh)
TW (1) TWI588291B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102994985A (zh) * 2011-09-14 2013-03-27 罗门哈斯电子材料有限公司 除去镀液中杂质的方法
CN109546191A (zh) * 2018-11-07 2019-03-29 大连理工大学 一种混合基质型阴离子膜及其制备方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9404194B2 (en) 2010-12-01 2016-08-02 Novellus Systems, Inc. Electroplating apparatus and process for wafer level packaging
JP5830242B2 (ja) * 2010-12-28 2015-12-09 ローム・アンド・ハース電子材料株式会社 めっき液中から不純物を除去する方法
US9534308B2 (en) 2012-06-05 2017-01-03 Novellus Systems, Inc. Protecting anodes from passivation in alloy plating systems
JP6569237B2 (ja) 2014-03-06 2019-09-04 三菱マテリアル株式会社 酸化第一錫の製造方法、Snめっき液の製造方法
TWI820131B (zh) * 2018-05-09 2023-11-01 美商應用材料股份有限公司 電鍍系統及用於去除電鍍系統內的含錫陰極電解液的銅汙染物之方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6045860A (en) * 1996-06-05 2000-04-04 Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. Process for manufacturing interior tinned copper tube
DE19954613A1 (de) * 1999-11-12 2001-05-17 Enthone Omi Deutschland Gmbh Verfahren zur stromlosen Verzinnung von Kupfer oder Kupferlegierungen
EP1342817A2 (en) * 2002-03-05 2003-09-10 Shipley Co. L.L.C. Limiting the loss of tin through oxidation in tin or tin alloy electroplating bath solutions
JP2004068056A (ja) * 2002-08-02 2004-03-04 Ishihara Chem Co Ltd 無電解スズメッキ浴
CN1524136A (zh) * 2001-03-13 2004-08-25 沉积锡合金的电解质介质和沉积锡合金的方法
CN1555427A (zh) * 2001-09-28 2004-12-15 �������¹ɷ����޹�˾ 用于锡和锡合金高速电镀的方法及组合物
CN101372089A (zh) * 2006-12-21 2009-02-25 杜邦纳米材料气体产品有限公司 在化学机械抛光期间调节低k对铜除去速率的方法和浆料
CN101624714A (zh) * 2009-08-18 2010-01-13 杜强 含有机添加剂的铜锡锌镀液及利用该镀液进行电镀的工艺

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0830274B2 (ja) 1991-03-01 1996-03-27 上村工業株式会社 無電解錫、鉛又はそれらの合金めっき浴中の銅イオン濃度の分析方法
JP2525521B2 (ja) * 1991-06-25 1996-08-21 日本リーロナール株式会社 無電解スズ―鉛合金めっき浴
JPH0522540A (ja) 1991-07-15 1993-01-29 Murata Mach Ltd メールボツクスを有したフアクシミリ装置
CA2083196C (en) 1991-11-27 1998-02-17 Randal D. King Process for extending the life of a displacement plating bath
JP3162243B2 (ja) * 1994-03-28 2001-04-25 株式会社日立製作所 無電解めっき方法
JP3030534B2 (ja) * 1994-09-07 2000-04-10 日本マクダーミッド株式会社 錫系合金めっき浴の再生方法
DE19719020A1 (de) 1997-05-07 1998-11-12 Km Europa Metal Ag Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren von Verzinnungslösungen
US6821323B1 (en) * 1999-11-12 2004-11-23 Enthone Inc. Process for the non-galvanic tin plating of copper or copper alloys
JP2002317275A (ja) 2001-04-17 2002-10-31 Toto Ltd 無電解スズめっき液の長寿命化方法
JP5830242B2 (ja) * 2010-12-28 2015-12-09 ローム・アンド・ハース電子材料株式会社 めっき液中から不純物を除去する方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6045860A (en) * 1996-06-05 2000-04-04 Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. Process for manufacturing interior tinned copper tube
DE19954613A1 (de) * 1999-11-12 2001-05-17 Enthone Omi Deutschland Gmbh Verfahren zur stromlosen Verzinnung von Kupfer oder Kupferlegierungen
CN1192125C (zh) * 1999-11-12 2005-03-09 恩索恩公司 铜或铜合金非电镀镀锡的方法
CN1524136A (zh) * 2001-03-13 2004-08-25 沉积锡合金的电解质介质和沉积锡合金的方法
CN1555427A (zh) * 2001-09-28 2004-12-15 �������¹ɷ����޹�˾ 用于锡和锡合金高速电镀的方法及组合物
EP1342817A2 (en) * 2002-03-05 2003-09-10 Shipley Co. L.L.C. Limiting the loss of tin through oxidation in tin or tin alloy electroplating bath solutions
JP2004068056A (ja) * 2002-08-02 2004-03-04 Ishihara Chem Co Ltd 無電解スズメッキ浴
CN101372089A (zh) * 2006-12-21 2009-02-25 杜邦纳米材料气体产品有限公司 在化学机械抛光期间调节低k对铜除去速率的方法和浆料
CN101624714A (zh) * 2009-08-18 2010-01-13 杜强 含有机添加剂的铜锡锌镀液及利用该镀液进行电镀的工艺

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102994985A (zh) * 2011-09-14 2013-03-27 罗门哈斯电子材料有限公司 除去镀液中杂质的方法
CN109546191A (zh) * 2018-11-07 2019-03-29 大连理工大学 一种混合基质型阴离子膜及其制备方法
CN109546191B (zh) * 2018-11-07 2021-06-18 大连理工大学 一种混合基质型阴离子膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120075438A (ko) 2012-07-06
CN102560570B (zh) 2016-05-04
EP2471977A3 (en) 2012-08-08
TWI588291B (zh) 2017-06-21
JP5715411B2 (ja) 2015-05-07
JP2012140649A (ja) 2012-07-26
KR101797517B1 (ko) 2017-11-15
US20120164341A1 (en) 2012-06-28
TW201243103A (en) 2012-11-01
EP2471977A2 (en) 2012-07-04
EP2471977B1 (en) 2017-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102560570A (zh) 从镀液中去除杂质的方法
US8920623B2 (en) Method for replenishing tin and its alloying metals in electrolyte solutions
CN104321463B (zh) 用于镍层无电沉积的镀浴
CN102051648B (zh) 一种锌合金压铸件无氰电镀方法
CN102534701B (zh) 从镀液中去除杂质的方法
US10619260B2 (en) Method of obtaining a yellow gold alloy deposition by galvanoplasty without using toxic metals or metalloids
CN101397692B (zh) 电镀方法
EP3023520B1 (en) Environmentally friendly gold electroplating compositions and corresponding method
CN104136658A (zh) 无电镀镍浴
CN114277413A (zh) 一种用于电路板的铜镀敷液
CN104928735A (zh) 钢铁件无氰电镀锡青铜电镀液及其制备方法
CN102994985B (zh) 除去镀液中杂质的方法
US3303112A (en) Acidic gold cyanide electroplating bath and process
PL85154B1 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160504

Termination date: 20201228