CN107268043B - 一种用于铜互连hdi电镀填孔的抑制剂及电镀铜浴 - Google Patents

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Abstract

本发明属于印制电路板电镀技术领域，提供一种用于铜互连HDI电镀填孔的抑制剂及电镀铜浴；本发明抑制剂为有机聚胺类化合物，其分子结构为：R1，R2为苯基、甲基、甲氧苯基或苯基衍生物；本发明抑制剂具有在HDI板盲孔孔底快速填铜的同时抑制HDI板面铜的生长速率，从而达到在填充镀铜后，面铜厚度较薄的特性，此外还具有添加剂操作窗口宽，镀液寿命较长等优点。

Description

一种用于铜互连HDI电镀填孔的抑制剂及电镀铜浴
技术领域
本发明属于印制电路板电镀技术领域，涉及微盲孔填孔镀铜工艺，具体为一种用于铜互连HDI电镀填孔的抑制剂及电镀铜浴。
背景技术
PCB板电镀工艺是一项繁琐的工作，随着越来越多的层数，越来越小的过孔直径(通孔和盲孔)、更高性能的材料及电镀体系中电力线在孔中与孔口处分布不均，导致现在的技术难度急剧增大，如HDI印制电路板和集成电路封装基板要求布线的高密度化，通孔孔径和微盲孔<100μm；此外，在印制电路板中，也要求同时进行通孔电镀和盲孔填铜；因此，铜互连HDI电镀填孔的电镀铜浴、以及作为电镀铜浴中的必要添加剂的抑制剂成为研究的重点。
目前，台湾中兴大学窦维平教授以PEG为抑制剂，聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)和3-巯基-1-丙烷磺酸钠(MPS)为加速剂，健那绿B(Janus Green B,JGB)和二嗪黑(DiazineBlack,DB)为整平剂([1]W.p.Dow et al.Electrochim.Acta.53(2008)3610–3619.[2]W.-P.Dow et al./Electrochimica Acta 54(2009)5894–5901.[3]W.P.Dow etal.J.Electrochem.Soc.152(2005)C425-C434.[4]W.P.Dow et al.Electrochem.Solid-State Lett.9(2006)C134-C1 37.)，并且在有适量的氯离子存在的酸性体系中，对不同厚径比的微盲孔电镀填铜做了大量的实验，但上述的以PEG为抑制剂的体系会存在镀铜表面沉积厚度厚，添加剂操作窗口窄，镀液的寿命较低等缺陷，不适合大规模生产。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术的缺陷，提供一种铜互连HDI电镀填孔电镀铜浴及其中使用的抑制剂，能够加速HDI板盲孔孔底镀铜速率及抑制面铜生长速率，填充镀铜后，面铜厚度较薄，盲孔孔口平整。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于铜互连HDI电镀填孔的抑制剂，其特征在于，所述抑制剂为有机聚胺类化合物，其分子结构为：
其中，R1，R2为苯基、甲基、甲氧苯基或苯基衍生物。
进一步的，包含上述抑制剂的电镀铜浴，包含：60～220g/L的铜离子、20～160g/L的H2SO4、20-80mg/L的氯离子、0.5～20ml/L的加速剂及0.5～380ml/L的抑制剂，其余为水，所述水为超纯水。
更进一步的，所述加速剂采用聚二硫二丙烷磺酸钠、醇硫基丙烷磺酸钠、二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-硫基)丙烷磺酸钠、3-硫基-1-丙磺酸钠盐以及二甲基-二硫甲酰胺磺酸中的一种或几种的组合。
所述电镀铜浴的工艺条件为：电流密度：0.01～6A/dm2，适应温度：10-40℃。
所述电镀铜浴还包含整平剂，采用健那绿(JGB)及其衍生物二嗪黑(DB)。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种铜互连HDI电镀填孔的抑制剂以及包含该抑制剂的电镀铜浴，该抑制剂具有在HDI板盲孔孔底快速填铜的同时抑制HDI板面铜的生长速率，从而达到在填充镀铜后，面铜厚度较薄的特点，此外还具有添加剂操作窗口宽，镀液寿命较长等优点；同时，组合使用该抑制剂和加速剂得到电镀铜浴，通过合理的电镀工艺能够实现HDI微盲孔及通孔的无缺陷电镀，有助于提高电镀铜与基材的结合力；并且，由于抑制剂对电路板表面的抑制作用较强，而加速剂更易于吸附在盲孔底部，能够在短时间内实现超级盲孔填铜，即保证高的填充速度，同时电镀后基板表面沉积铜的厚度较薄；进而，提高HDI铜互连品质，降低HDI铜互连制作的成本，提升生产效率。
附图说明
图1是由实施例1得到的电镀盲孔的剖面金相显微镜图片。
图2是由实施例2得到的电镀盲孔的剖面金相显微镜图片。
图3是由实施例3得到的电镀通孔的剖面金相显微镜图片。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例1
抑制剂的配制：先将100g分析纯硫酸加入2000g超纯水中配置成约5％硫酸溶液，再将10g抑制剂加入到1000ml的5％硫酸溶液中，在30℃下搅拌10min，配制得抑制剂；
加速剂的配制：先将1g聚二硫二丙烷磺酸钠加入500g的5％硫酸溶液中，在30℃下搅拌10min；然后，再添加5％硫酸溶液定容至1L，持续搅拌1h后，配制得加速剂；
电镀铜浴的配制：在2000mL酸铜电镀液中(含220g/L CuSO4·5H2O、55gH2SO4和60mg/L Cl-)，依次加入抑制剂40ml、加速剂12ml，搅拌5min后得到电镀铜浴；
电镀前处理过程为：上板、除油、水洗、微蚀、水洗、镀铜等，微蚀刻中缓蚀剂为A成分，不含预浸过程。
以125×75μm(其中，孔直径为125μm)盲孔孔型为例：
控制镀槽温度15℃，控制阴极电流密度为1.5ASD，继续电镀60min，整个电镀过程在2.5NL/min打气下完成，电镀完成后取出盲孔板，用大量蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品；采用本实施方式制备的电镀填孔样品的盲孔剖面金相显微照片如图1所示，面铜厚度为17μm。
实施例2
以120×75μm(其中，孔直径为120μm)盲孔孔型为例：
采用与实施例1相同的抑制剂配置及电镀铜浴配置，
加速剂的配制：将1g醇硫基丙烷磺酸钠加入到1000g 5％硫酸溶液中，在30℃下搅拌15min，配制得加速剂；
控制镀槽温度20℃，控制阴极电流密度为2ASD，继续电镀30min，整个电镀过程在2.5NL/min打气下完成，电镀完成后取出阴极盲孔板，用大量蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品；采用本实施方式制备的电镀填孔样品的盲孔剖面金相显微照片如图2所示，面铜厚度为8.9μm。
实施例3
以0.3mm×3.0mm(其中孔直径为0.3mm)通孔孔型为例，抑制剂、加速剂及电镀铜浴配制及实验条件如实施例2所示，采用本实施方式制备的电镀通孔样品的盲孔剖面金相显微照片如图3所示；通孔中心点面铜厚度为7.3μm。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了较为详细的介绍，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (5)

1.一种抑制剂在铜互连HDI电镀填孔中的应用，其特征在于，所述抑制剂的分子结构为：
其中，R1，R2为苯基、甲基、甲氧苯基或苯基衍生物。
2.包含按权利要求1所述抑制剂的电镀铜浴，包含：60～220g/L的铜离子、20～160g/L的H2SO4、20-80mg/L的氯离子、0.5～20ml/L的加速剂及0.5～380ml/L的抑制剂。
3.按权利要求2所述电镀铜浴，其特征在于，所述加速剂采用聚二硫二丙烷磺酸钠、醇硫基丙烷磺酸钠、二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-硫基)丙烷磺酸钠、3-硫基-1-丙磺酸钠盐以及二甲基-二硫甲酰胺磺酸中的一种或几种的组合。
4.按权利要求2所述电镀铜浴，其特征在于，所述电镀铜浴的工艺条件为：电流密度：0.01～6A/dm2，适应温度：10-40℃。
5.按权利要求2所述电镀铜浴，其特征在于，所述电镀铜浴还包含整平剂，采用健那绿(JGB)及其衍生物二嗪黑(DB)。
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