CN111501072A - 一种电镀铜镀液去钝化剂及电镀铜镀液 - Google Patents

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    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper

Abstract

本发明公开了一种电镀铜镀液去钝化剂,所述去钝化剂包括苯多甲酸、苯多甲酸盐以及苯多甲酸的衍生物中至少一种。该电镀铜镀液去钝化剂能有效缓解电镀铜镀液在高电流密度电镀下铜阳极发生钝化，减少阳极泥的产生。

Description

一种电镀铜镀液去钝化剂及电镀铜镀液
技术领域
本发明涉及电子元器件制造技术领域，涉及印制电路板、封装基板、集成电路中的电沉积过程，特别是一种电镀铜镀液去钝化剂及电镀铜镀液。
背景技术
在印制电路的生产中，所制作导电图形的面铜一般都要达到一定的厚度，在此条件下为了提高生产效率，我们只能提高电流密度。如在实际生产中，30μm的镀层若使用2ASD需要连续电镀80分钟，但使用4ASD电镀则可以将生产效率提高一倍。这在实际应用中具有非常大的应用潜力。但是提高电流密度必然导致工作电压升高，从而导致铜阳极发生钝化，从而增加阳极泥产量，大大缩短了电镀液的维护周期，增加生产成本。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明的目的之一是提出一种电镀铜镀液去钝化剂，该电镀铜镀液去钝化剂能有效缓解电镀铜镀液在高电流密度电镀下铜阳极发生钝化，减少阳极泥的产生。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种电镀铜镀液去钝化剂,所述去钝化剂包括苯多甲酸、苯多甲酸盐以及苯多甲酸的衍生物中至少一种。
优选的，所述去钝化剂包括苯多甲酸、苯多甲酸盐以及苯多甲酸的衍生物中至少两种。
优选的，所述苯多甲酸包括对苯二甲酸及其同分异构体、均苯三甲酸及其同分异构体、均苯四甲酸及其同分异构体、苯五甲酸、苯六甲酸中的至少一种。
优选的，所述苯多甲酸盐包含钠盐、钾盐中的至少一种。
本发明的第二个目的是提出一种电镀铜镀液，以水为溶剂，包括下述浓度的组分：如上所述的去钝化剂：10-1000mg/L。
优选的，以水为溶剂，还包括下述浓度的组分：CuSO4：10-200g/L；H2SO4：30-250g/L；卤素离子：40-80mg/L；光亮剂：3-10mg/L；抑制剂：50-200mg/L；整平剂：5-20mg/L；
优选的，所述电镀铜镀液中，CuSO4的浓度为60-90g/L。
优选的，所述卤素离子为氯离子、溴离子及碘离子中的至少一种。
进一步优选的，所述卤素离子为氯离子。
优选的，所述光亮剂为双(3-磺丙基)二硫化二钠。
优选的，所述抑制剂为聚乙二醇。
优选的，所述整平剂为塞唑啉基二硫代丙烷磺酸钠。
优选的，所述水为去离子水。
本发明的第三个目的在于提供一种电镀方法，包括以下步骤：
(1)对镀件进行酸性除油、水洗及预浸；
(2)将如上所述的电镀铜镀液加入到电镀槽中，在电镀槽中放入镀件施镀，施镀条件设置为：电流密度为3ASD～12ASD，温度设置为40℃～100℃；
(3)电镀完成后，将镀件移出电镀槽，清洗后烘干。
优选的，所述步骤(2)中电流密度为5-5.5ASD。
优选的，所述步骤(2)中温度为55-60℃
本发明的电镀铜镀液去钝化剂，由于其在阴极表面不发生吸附，因此将其加入电镀铜镀液配方中后，不会改变电镀铜质量，包括硬度、导电性、结合力、整平度、光亮度、延展性、覆盖力以及均镀能力等性能。
本发明的电镀铜镀液去钝化剂，由于其阳极表面发生吸附并促使阳极溶解可以增加钝化电位、增加维顿电流密度，乃至于使铜在电镀液中的钝化现象消失。
本发明的电镀铜镀液去钝化剂，由于其可以整体削弱铜在阳极的钝化现象，将其作为添加剂加入到电镀铜配方中后，能够降低该配方生产过程中阳极泥的产生量,从而降低电镀液的维护成本，增加运转周期。
本发明的电镀铜镀液去钝化剂，由于其可以整体削弱铜在阳极的钝化现象，将其作为添加剂加入到电镀铜配方中后，能够降低该配方生产过程中光亮剂在阳极的消耗速率，从而减少光亮剂氧化副产物对电镀质量的影响。
本发明的电镀铜镀液去钝化剂，由于其可以整体削弱铜在阳极的钝化现象，将其作为添加剂加入到电镀铜配方中后，可以增加该配方在高速电镀过程中的稳定性即允许该配方能够应用于高速电镀铜。
具体实施方式
实施例1：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为邻苯二甲酸和均苯三甲酸的混合物。
实施例2：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为对苯二甲酸和均苯三甲酸的混合物。
实施例3：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为邻苯二甲酸和偏苯三甲酸的混合物。
实施例4：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为间苯二甲酸和均苯三甲酸的混合物。
实施例5：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为邻苯二甲酸和均苯三甲酸的混合物。
实施例6：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为均苯三甲酸钠和均苯四甲酸钠的混合物。
实施例7：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为均苯三甲酸和均苯四甲酸的混合物。
实施例8：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为偏苯三甲酸钾和均三苯甲酸钾的混合物。
实施例9：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为苯五甲酸和均苯四甲酸的混合物。
实施例10：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为苯五甲酸钠和苯六甲酸钠的混合物。
实施例11：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为苯五甲酸钠、苯六甲酸钾和均苯四甲酸的混合物。
实施例12：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为苯五甲酸。
实施例13：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为苯六甲酸钠。
实施例14：
一种电镀铜镀液去钝化剂，其为均苯四甲酸。
实施例15-19：
一种电镀铜镀液，以去离子水为溶剂，包括下述浓度的组分：
表1：实施例15-19的电镀铜镀液中的各组分含量表
Figure BDA0002483853020000041
其中实施例15-19的电镀铜镀液中去钝化剂均为均苯三甲酸。
实施例20-33：
实施例20-33与实施例17的不同之处在于实施例20-33中的去钝化剂的种类及含量不同，其余组分及含量与实施例17均相同，其中实施例20-33中去钝化剂的种类及含量如表2所示:
表2：实施例20-33中的电镀铜镀液中去钝化剂的种类及含量表
Figure BDA0002483853020000051
一种电镀方法，包括以下步骤：
(1)对镀件进行酸性除油、水洗及预浸；
(2)分别将实施例15-33中的电镀铜镀液单独加入到电镀槽中，在电镀槽中放入镀件施镀，施镀条件设置为：电流密度为5ASD，温度设置为60℃；
(3)电镀完成后，将镀件移出电镀槽，清洗后烘干。
其中使用的电镀槽为霍尔槽，霍尔槽容量为267mL，所使用阴极片尺寸为101mm×63mm，厚度为0.5mm，阳极片尺寸63mm×63mm，厚度为5mm，电镀过程中采用的搅拌方式为阴极鼓泡。
电镀时间为一小时，期间记录槽压平均值，电镀完毕后观察电镀的均匀性及光泽度，同时称取阳极泥质量并测定光亮剂的浓度，测定结果如表3所示：
表3：实施例15-33中的电镀铜镀液的性能测定结果
Figure BDA0002483853020000061
由表3可知：本发明的电镀铜镀液在电镀过程中能稳定槽压在1.25V以下，槽压最低为1.19V；电镀一小时以后，产生的阳极泥的质量在0.35g以下，最低为0.283g；光亮剂消耗的较少，变化最少的初始浓度为5mg/L,电镀一小时以后，光亮剂浓度仍然有4.5mg/L。
对比例1：
一种电镀铜镀液，以去离子水为溶剂，包括下述浓度的组分：
表4：对比例1的电镀铜镀液中的各组分含量表
Figure BDA0002483853020000071
一种电镀方法，包括以下步骤：
(1)对镀件进行去污处理，包括酸性除油、水洗及预浸；
(2)将对比例1中的电镀铜镀液加入到电镀槽中，在电镀槽中放入镀件施镀；
(3)施镀条件设置为：电流密度为5ASD，温度设置为60℃；
(4)电镀完成后，将镀件移出电镀槽，清洗后烘干。
其中使用的电镀槽为霍尔槽，霍尔槽容量为267mL，所使用阴极片尺寸为101mm×63mm，厚度为0.5mm，阳极片尺寸63mm×63mm，厚度为5mm，电镀过程中采用的搅拌方式为阴极鼓泡。
电镀时间为一小时，期间记录槽压平均值，电镀完毕后观察电镀的均匀性及光泽度，同时称取阳极泥质量并测定光亮剂的浓度，测定结果如表5所示：
表5：对比例1中的电镀铜镀液的性能测定结果
Figure BDA0002483853020000072
由表5可知，当电镀铜镀液中不含去钝化剂(均苯三甲酸)时，阳极明显发生钝化，槽压高达1.95V，产生的阳极泥多达1.366g，远远高于实施例17的0.283g，电镀1小时后，光亮剂浓度由5mg/L降为2.3mg/L，光亮剂的消耗远大于实施例17，同时镀层厚度的均匀性、镀层亮度的均匀性均为一般，说明苯多甲酸类化合物在电镀铜镀液中能有效缓解在高电流密度电镀下铜阳极发生钝化，减少阳极泥的产生，同时可以能够降低电镀过程中光亮剂的消耗速率，此外对镀层厚度的均匀性、镀层亮度的均匀性均有影响。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电镀铜镀液去钝化剂,其特征在于：所述去钝化剂包括苯多甲酸、苯多甲酸盐以及苯多甲酸的衍生物中至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种电镀铜镀液去钝化剂,其特征在于：所述去钝化剂包括苯多甲酸、苯多甲酸盐以及苯多甲酸的衍生物中至少两种。
3.根据权利要求1或2所述的一种电镀铜镀液去钝化剂,其特征在于：所述苯多甲酸包括对苯二甲酸及其同分异构体、均苯三甲酸及其同分异构体、均苯四甲酸及其同分异构体、苯五甲酸、苯六甲酸中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种电镀铜镀液去钝化剂,其特征在于：所述苯多甲酸盐包含钠盐、钾盐中的至少一种。
5.一种电镀铜镀液，其特征在于：以水为溶剂，包括下述浓度的组分：
如权利要求1-4任一项所述的去钝化剂：10-1000mg/L。
6.根据权利要求5所述的一种电镀铜镀液，其特征在于：以水为溶剂，还包括下述浓度的组分：
CuSO4：10-200g/L；
H2SO4：30-250g/L；
卤素离子：40-80mg/L；
光亮剂：3-10mg/L；
抑制剂：50-200mg/L；
整平剂：5-20mg/L。
7.根据权利要求6所述的一种电镀铜镀液，其特征在于：所述光亮剂为双(3-磺丙基)二硫化二钠。
8.根据权利要求6所述的一种电镀铜镀液，其特征在于：所述抑制剂为聚乙二醇。
9.根据权利要求6所述的一种电镀铜镀液，其特征在于：所述整平剂为塞唑啉基二硫代丙烷磺酸钠。
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