CN115928161A - 电镀金镀液及其应用、金凸块及其制备方法、电子部件和电子设备 - Google Patents

电镀金镀液及其应用、金凸块及其制备方法、电子部件和电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种电镀金镀液及其应用、金凸块及其制备方法、电子部件和电子设备。该电镀金镀液包括氰化亚金盐、导电盐、草酸盐、含铅化合物和添加剂，该添加剂包括酚类化合物和/或明胶。其中，酚类化合物的通式如下述式(1)所示：
Figure DDA0004024862130000011
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6中的至少一个选自羟基，其余的各自独立地选自氢原子、卤素基团、羧基、醛基、磺酸基、氨基、或烷基中的任意一种。本申请技术方案通过在电镀金镀液中添加酚类化合物和/或明胶，能够实现制备在热处理后具有较高硬度的金凸块，有利于避免金凸块在热压键合过程中发生变形。

Description

电镀金镀液及其应用、金凸块及其制备方法、电子部件和电子设备
技术领域
本申请实施例涉及电镀金技术领域，并且更具体地，涉及电镀金镀液及其应用、金凸块及其制备方法、电子部件和电子设备。
背景技术
金作为常用的半导体的金属互连材料，被广泛应用于电子线路板、电子连接器、半导体制造等中。例如，常采用金凸块连接液晶驱动芯片和印刷布线基板。
当前，为了能够充分发挥液晶驱动芯片的性能，以满足液晶显示技术发展对于显示分辨率、刷新频率、亮度和对比度等的高要求，金凸块的尺寸以及相邻金凸块之间的间距设计的越来越小。然而金凸块尺寸以及相邻金凸块之间间距的减小，容易造成金凸块在热压键合过程中发生变形，导致相邻金凸块之间易连接，从而引发线路短接失效的问题。
提高金凸块的硬度是避免金凸块在热压键合过程中发生变形的重要手段。但在目前的实际应用中，主要是通过电镀金工艺制备金凸块，电镀后一般都要经过热处理。由于金是低熔点金属，其在热处理过程中硬度容易降低，导致难以获得在热处理后仍具有较高硬度的金凸块。
发明内容
本申请实施例提供一种电镀金镀液及其应用、金凸块及其制备方法、电子部件和电子设备，通过在电镀金镀液中添加明胶和/或酚类化合物，以实现制备在热处理后仍具有较高硬度的金凸块，从而有利于避免金凸块在热压键合过程中发生变形。
第一方面，提供了一种电镀金镀液，包括：氰化亚金盐、导电盐、草酸盐、含铅化合物和添加剂，所述添加剂包括酚类化合物和/或明胶，所述酚类化合物的通式如下述式(1)所示：
Figure BDA0004024862110000011
在所述式(1)中，R1、R2、R3、R4、R5和R6中的至少一个选自羟基，其余的各自独立地选自氢原子、卤素基团、羧基、醛基、磺酸基、氨基、烷基中的任意一种。
在上述技术方案中，电镀金镀液通过添加酚类化合物(例如苯酚和/或苯酚衍生物)和/或明胶作为特定添加剂，并与其他组分一起协同，以使使用该电镀金镀液制备的金凸块在热处理后仍然能够具有较高的硬度(例如金凸块在处理后的硬度可以为90～120HV)，且获得的金凸块的形状规则。从而，有利于实现在减小金凸块尺寸和相邻金凸块之间间距的同时，避免金凸块在热压键合过程中由于发生变形而导致的线路短接失效。
此外，相比于无氰电镀金镀液，本申请实施例提供的以氰化亚金盐作为金源的氰系电镀金镀液更适用于长时间的连续生产，例如可以连续生产2～3年以上，有利于实现产业化应用。并且，相比于无氰电镀金镀液在产线生产时常采用的水平杯式的电镀方式，氰系电镀金镀液所采用的垂直挂镀的电镀方式更有利于实现电镀均匀性。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述酚类化合物包括苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、2-羟基苯甲酸、3-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲醛、4-羟基苯磺酸、2，3-二羟基苯甲酸、2，4-二羟基苯甲酸、2，5-二羟基苯甲酸、2，6-二羟基苯甲酸、3，4-二羟基苯甲酸、3，5-二羟基苯甲酸、3，4，5-三羟基苯甲酸、2，4，6-三羟基苯甲酸中的至少一种。
在上述技术方案中，通过在电镀金镀液中添加上述苯酚或苯酚衍生物，能够使使用该电镀金镀液制备的金凸块在热处理后仍然能够具有较高的硬度(例如金凸块在处理后的硬度可以为90～120HV)。从而，有利于实现在减小金凸块尺寸和相邻金凸块之间间距的同时，避免金凸块在热压键合过程中由于发生变形而导致的线路短接失效。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电镀金镀液满足以下至少一项：所述酚类化合物在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于0.05g/L，且小于或等于2.0g/L；所述明胶在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于0.05g/L，且小于或等于2.0g/L。
在上述技术方案中，当酚类化合物或明胶在电镀金镀液中的浓度小于0.05g/L时，由于浓度较低，不利于酚类化合物或明胶在电镀金镀液中发挥作用，从而不利于获得在热处理后仍具有较高硬度的金凸块。当酚类化合物或明胶在电镀金镀液中的浓度大于2.0g/L时，可能导致热处理后的金凸块的硬度过高，也可能导致金凸块的纯度下降。因此，通过设置上述酚类化合物以及明胶的浓度范围，有利于在不影响金凸块纯度的情况下，确保可以提高金凸块热处理后的硬度。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述氰化亚金盐包括氰化亚金钾、氰化亚金钠、氰化亚金铵中的至少一种。
在上述技术方案中，上述氰化亚金盐可以作为电镀金镀液的金源。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述氰化亚金盐的用量使得所述电镀金镀液中金离子的浓度大于或等于1g/L，且小于或等于20g/L。
上述技术方案中，当电镀金镀液中金离子的浓度小于1g/L时，由于金离子浓度过低，易导致阴极析出效率过低，造成阴极析氢等其它副反应严重，影响镀层外观和生产效率。当电镀金镀液中金离子的浓度大于20g/L时，虽然对电镀金镀液的稳定性和镀层的外观、物理性质没有影响，但由于金属电镀液的带出易造成金的浪费，导致成本上升。因此，通过设置上述电镀金镀液中金离子的浓度范围，有利于在确保电镀金镀液镀层外观均匀性和生产效率的同时，避免由于金的浪费所造成的成本提高。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述导电盐包括磷酸盐和/或有机膦酸；其中，所述磷酸盐包括磷酸钾、磷酸钠和磷酸铵中的至少一种，所述有机膦酸包括羟基乙叉二磷酸、氨三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸中的至少一种。
在上述技术方案中，导电盐可以用于提高电镀金镀液的电导率。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述导电盐在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于10g/L，且小于或等于100g/L。
在上述技术方案中，当导电盐在电镀金镀液中的浓度小于10g/L时，容易导致电镀金镀液变得不稳定，电镀均匀性下降，镀层变得粗糙。当导电盐在电镀金镀液中的浓度大于100g/L时，电镀金镀液的粘度过大，易影响金离子向阴极的迁移，从而导致镀层粗糙。通过设置上述导电盐在电镀金镀液中的浓度范围，有利于在提高电镀金镀液导电率的同时，避免镀层粗糙的问题。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述草酸盐包括草酸钾、草酸钠和草酸铵中的至少一种。
上述技术方案中，草酸盐可以作为电镀金镀液中的有机传导盐。当电镀金镀液中不使用草酸盐时，在光刻胶和晶片之间容易潜入镀膜，从而产生图案外析出。也就是说，通过在电镀金镀液中添加草酸盐，有利于避免由于镀膜潜入的部分的电镀膜层变厚，导致其不能被镀金后的凸点下金属化层的刻蚀工序除尽，从而造成导通不良的现象发生。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述草酸盐在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于5g/L，且小于或等于80g/L。
上述技术方案中，当草酸盐在电镀金镀液中的浓度小于5g/L时，由于浓度过低，不利于草酸盐在电镀金镀液中发挥作用，容易产生镀膜潜入。当草酸盐在电镀金镀液中的浓度大于80g/L时，容易导致镀层外观不均匀。通过设置上述草酸盐在电镀金镀液中的浓度范围，有利于在避免镀膜潜入的同时，确保镀层外观均匀性。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述含铅化合物包括乙酸铅、硝酸铅、柠檬酸铅和硫酸铅中的至少一种。
在上述技术方案中，上述含铅化合物可以作为电镀金镀液中的结晶调节剂，调节电镀金镀液的结晶情况。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述含铅化合物以铅的浓度计，所述含铅化合物在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于2ppm，且小于或等于15ppm。
在上述技术方案中，通过在电镀金镀液中添加适当低含量的含铅化合物，既能够保证发挥调节镀层的结晶性及硬度的作用，又可以避免由于形成的镀层中夹杂过多的Pb杂质而造成镀层的纯度降低。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电镀金镀液还包括氢离子浓度指数pH添加剂，所述pH添加剂用于调节所述电镀金镀液的pH值。
上述技术方案中，通过在电镀金镀液中添加pH添加剂，以根据实际生产和设计需求，调整电镀金镀液的pH值。
在一种可能的实现方式中，pH添加剂可以是酸或者碱。其中，酸例如可以选用但不限于硫酸、磷酸或有机膦酸中的至少一种。示例性地，有机膦酸可以选用羟基乙叉二磷酸、氨三亚甲基膦酸或乙二胺四亚甲基膦酸中的至少一种。碱例如可以选用但不限于氢氧化钾、氢氧化钠或氨水中的至少一种。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电镀金镀液的pH值大于或等于5，且小于或等于7。
在上述技术方案中，电镀金镀液的pH值设置在5～7之间，一方面，含铅化合物在该弱酸性的电镀金镀液中的溶解度较好，不易沉淀析出，有利于避免影响电镀金镀液的效果，电镀金镀液的长期稳定性较好。另一方面，有利于避免氰化亚金盐因体系pH值过低而导致氰化氢挥发，从而影响镀金效果的问题。
第二方面，提供一种如上述第一方面任一项所述的电镀金镀液的用途，该电镀金镀液应用于半导体镀金。
第三方面，提供了一种金凸块的制备方法，包括：将半导体置于如上述第一方面任一项所述的电镀金镀液中进行电镀；对电镀后的所述半导体进行热处理，以在所述半导体表面形成金凸块。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述方法满足以下至少一项:所述电镀的温度大于或等于30℃，且小于或等于70℃；所述电镀的电流密度大于或等于0.1A/dm3，且小于或等于1.0A/dm3。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述金凸块在热处理后的硬度大于或等于90HV，且小于或等于120HV。
第四方面，提供了一种金凸块，所述金凸块通过如上述第三方面中任一项所述的制备方法制得。
第五方面，提供了一种电子部件，包括如上述第四方面所述的金凸块。
第六方面，提供了一种电子设备，包括如上述第五方面所述的电子部件。
第二方面至第六方面的技术效果可以参照上述第一方面中技术效果的相关描述，此处不再赘述。
附图说明
图1是根据实施1中的电镀金镀液制备得到的金凸块的轮廓的100倍放大图片。
图2是图1所示的金凸块的高度测试结果图。
图3是根据实施10中的电镀金镀液制备得到的金凸块的轮廓的100倍放大图片。
图4是图3所示的金凸块的高度测试结果图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。术语“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的描述中，所提到的数值范围可以包括范围的两个端点数值，例如，硬度为90～120HV，可以指硬度大于或等于90HV，且小于或等于120HV。又例如，浓度为6～17g/L，可以指浓度大于或等于6g/L，且小于或等于17g/L。
在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
金由于具有化学稳定性好、接触电阻低、导电性好、可焊性好和可热压键合等优点，目前作为常用的半导体的金属互连材料，被广泛应用于电子线路板、电子连接器、半导体制造等领域。例如，常采用金凸块连接液晶驱动芯片和印刷布线基板。
然而随着液晶显示技术的发展，对于显示分辨率、刷新频率、亮度和对比度等要求越来越高，这就要求作为控制单元的液晶驱动芯片能够发挥更大性能。因此，为了能够充分发挥液晶驱动芯片的性能，保证更多的输入输出单元，需要减少金凸块的尺寸和相邻金凸块之间的间距。目前报道的金凸块的最小宽度为6μm，凸块间距为4μm。但是减小金凸块尺寸以及相邻金凸块之间的间距，容易造成在热压键合过程中，金凸块发生变形，使得相邻金凸块之间连接，从而导致线路短接失效。研究发现，可以通过提高金凸块的硬度，以防止其在热压键合过程中发生变形。
在目前的实际应用中，多通过电镀金工艺制备金凸块。为了提高镀金的延展性，常常在电镀后经过热处理。根据热处理后电镀金的硬度，一般可以分为低硬度(40～60HV)、中硬度(70～90HV)和高硬度(90～120HV)电镀金。但是由于金是低熔点金属，在热处理过程中容易发生重结晶，从而导致晶粒变大，硬度降低，难以获得具有较高硬度的金凸块，例如热处理后，难以获得硬度为90～120HV的金凸块。
基于上述内容，本申请实施例提供一种电镀金镀液及其应用、金凸块及其制备方法、电子部件和电子设备，通过在电镀金镀液中添加明胶和/或酚类化合物，以实现制备在热处理后仍具有较高硬度的金凸块(例如金凸块在处理后的硬度可以为90～120HV)，有利于实现在减小金凸块尺寸和相邻金凸块之间间距的同时，避免金凸块在热压键合过程中由于发生变形而导致的线路短接失效。
首先，具体描述本申请实施例提供的电镀金镀液。
本申请实施例提供一种电镀金镀液，该电镀金镀液包括氰化亚金盐、导电盐、草酸盐、含铅化合物和添加剂。
其中，添加剂包括酚类化合物和/或明胶。该酚类化合物的通式如下述式(1)所示，即该酚类化合物可以包括苯酚或苯酚衍生物。
Figure BDA0004024862110000061
在上述式(1)中，R1、R2、R3、R4、R5和R6中的至少一个选自羟基，其余的各自独立地选自氢原子、卤素基团、羧基、醛基、磺酸基、氨基、烷基中的任意一种。
下面介绍在上述式(1)中涉及的原子基团的含义。应理解，除非另有指示，以下原子基团具有以下含义。任何未定义的原子基团具有他们在技术上公认的含义。
在本申请中，上述羟基可以指基团-OH。
在本申请中，上述卤素基团可以指氟原子(F)、氯原子(Cl)、溴原子(Br)或碘原子(I)。卤素基团也可以是取代的，取代基可以包括烷基、芳基、杂芳基等中的至少一种，通过取代基和苯环相连。
在本申请中，上述羧基可以指基团-COOH。羧基也可以是取代的，取代基可以包括烷基、芳基、杂芳基等中的至少一种，通过取代基和苯环相连。
在本申请中，上述醛基可以指基团-CHO。醛基也可以是取代的，取代基可以包括烷基、芳基、杂芳基等中的至少一种，通过取代基和苯环相连。
在本申请中，上述磺酸基可以指基团-SO3H。磺酸基也可以是取代的，取代基可以包括烷基、芳基、杂芳基等中的至少一种，通过取代基和苯环相连。
在本申请中，上述氨基可以指基团-NH2。氨基可以是取代或未取代的，例如伯氨基、仲氨基、叔氨基等。其中，取代的氨基中的取代基可以包括烷基、芳基、杂芳基等中的至少一种，例如甲基氨基、二苯基胺基等。
在本申请中，上述烷基可以指具有碳原子的单价饱和脂肪族烃基。烷基可以为直链或支链的。烷基可以是取代或未取代的。并且对于烷基中的碳原子数不作限制。示例性的，烷基的碳原子数可以为1至15。进一步地，烷基的碳原子数可以优选为1至10。更进一步地，烷基的碳原子数可以优选为1至5。烷基的例子可以包括但不限于甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基等。
在上述技术方案中，电镀金镀液通过添加酚类化合物(例如苯酚和/或苯酚衍生物)和/或明胶作为特定添加剂，并与其他组分一起协同，以使使用该电镀金镀液制备的金凸块在热处理后仍然能够具有较高的硬度(例如金凸块在处理后的硬度可以为90～120HV)，且获得的金凸块的形状规则。从而，有利于实现在减小金凸块尺寸和相邻金凸块之间间距的同时，避免金凸块在热压键合过程中由于发生变形而导致的线路短接失效。
此外，相比于无氰电镀金镀液，本申请实施例提供的以氰化亚金盐作为金源的氰系电镀金镀液更适用于长时间的连续生产，例如可以连续生产2～3年以上，有利于实现产业化应用。并且，相比于无氰电镀金镀液在产线生产时常采用的水平杯式的电镀方式，氰系电镀金镀液所采用的垂直挂镀的电镀方式更有利于实现电镀均匀性。
下面具体介绍上述电镀金镀液中包括的各组分。
在一些实施例中，酚类化合物可以包括苯酚和/或苯酚衍生物。示例性地，苯酚衍生物可以包括但不限于邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、2-羟基苯甲酸、3-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲醛、4-羟基苯磺酸、2，3-二羟基苯甲酸、2，4-二羟基苯甲酸、2，5-二羟基苯甲酸、2，6-二羟基苯甲酸、3，4-二羟基苯甲酸、3，5-二羟基苯甲酸、3，4，5-三羟基苯甲酸、2，4，6-三羟基苯甲酸中的至少一种。
在一些实施例中，电镀金镀液可以满足以下至少一项：
酚类化合物在电镀金镀液中的浓度可以大于或等于0.05g/L，且小于或等于2.0g/L；
明胶在电镀金镀液中的浓度可以大于或等于0.05g/L，且小于或等于2.0g/L。
需要说明的是，当酚类化合物或明胶在电镀金镀液中的浓度小于0.05g/L时，由于浓度较低，不利于酚类化合物或明胶在电镀金镀液中发挥作用，从而不利于获得在热处理后仍具有较高硬度的金凸块。当酚类化合物或明胶在电镀金镀液中的浓度大于2.0g/L时，可能导致热处理后的金凸块的硬度过高，也可能导致金凸块的纯度下降。因此，通过设置上述酚类化合物以及明胶的浓度范围，有利于在不影响金凸块纯度的情况下，确保可以提高金凸块热处理后的硬度。
示例性地，酚类化合物的浓度可以为0.05g/L、0.1g/L、0.15g/L、0.25g/L、0.3g/L、0.35g/L、0.4g/L、0.45g/L、0.5g/L、0.7g/L、0.9g/L、1.2g/L、1.5g/L、1.8g/L或2.0g/L，以及上述任意两个数值组成的范围中的任意值。进一步地，酚类化合物的浓度可以优选为0.8～1.7g/L。更进一步，酚类化合物的浓度可以优选为0.9～1.5g/L。
示例性地，明胶的浓度可以为0.05g/L、0.11g/L、0.17g/L、0.23g/L、0.29g/L、0.35g/L、0.41g/L、0.47g/L、0.55g/L、0.75g/L、0.95g/L、1.35g/L、1.65g/L或2.0g/L，以及上述任意两个数值组成的范围中的任意值。进一步地，明胶的浓度可以优选为0.75～1.8g/L。更进一步地，明胶的浓度可以优选为0.9～1.65g/L。
应理解，上述酚类化合物和明胶的浓度范围值以及具体数值仅是示意，其可以根据实际生产和设计需求进行调整，本申请对此不作限制。
在一些实施例中，氰化亚金盐作为金源，可以包括但不限于氰化亚金钾、氰化亚金钠、氰化亚金铵中的至少一种。
可选地，氰化亚金盐的用量使得电镀金镀液中金离子的浓度可以大于或等于1g/L，且小于或等于20g/L。
需要说明的是，当电镀金镀液中金离子的浓度小于1g/L时，由于金离子浓度过低，易导致阴极析出效率过低，从而造成阴极析氢等其它副反应严重，影响镀层外观和生产效率。当电镀金镀液中金离子的浓度大于20g/L时，虽然对电镀金镀液的稳定性和镀层的外观、物理性质没有影响，但由于金属电镀液的带出易造成金的浪费，导致成本上升。因此，通过设置上述电镀金镀液中金离子的浓度范围，有利于在确保电镀金镀液镀层外观均匀性和生产效率的同时，避免由于金的浪费所造成的成本提高。
示例性地，金离子的浓度可以为1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、7g/L、9g/L、11g/L、13g/L、15g/L、17g/L、19g/L或20g/L，以及上述任意两个数值组成的范围中的任意值。进一步地，金离子的浓度可以优选为6～17g/L。更进一步地，金离子的浓度可以优选为8～16g/L。
应理解，上述金离子的浓度范围值以及具体数值仅是示意，其可以根据实际生产和设计需求进行调整，本申请对此不作限制。
在一些实施例中，导电盐可以包括磷酸盐和/或有机膦酸，用于提高电镀金镀液的电导率。其中，有机膦酸可以包括但不限于羟基乙叉二磷酸(HEDP)、氨三亚甲基膦酸(ATMP)、乙二胺四亚甲基膦酸中的至少一种。
可选地，导电盐在电镀金镀液中的浓度可以大于或等于10g/L，且小于或等于100g/L。
需要说明的是，当导电盐在电镀金镀液中的浓度小于10g/L时，容易导致电镀金镀液变得不稳定，电镀均匀性下降，镀层变得粗糙。当导电盐在电镀金镀液中的浓度大于100g/L时，电镀金镀液的粘度过大，易影响金离子向阴极的迁移，从而导致镀层粗糙。通过设置上述导电盐在电镀金镀液中的浓度范围，有利于在提高电镀金镀液导电率的同时，避免镀层粗糙的问题。
示例性地，导电盐的浓度可以为10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、85g/L或100g/L，以及上述任意两个数值组成的范围中的任意值。进一步地，导电盐的浓度可以优选为20～80g/L。更进一步地，导电盐的浓度可以优选为35～70g/L。
应理解，上述导电盐的浓度范围值以及具体数值仅是示意，其可以根据实际生产和设计需求进行调整，本申请对此不作限制。
在一些实施例中，草酸盐作为有机酸传导盐，例如可以包括但不限于草酸钾、草酸钠和草酸铵中的至少一种。
需要说明的是，当电镀金镀液中不使用草酸盐时，在光刻胶和晶片之间容易潜入镀膜，从而产生图案外析出。也就是说，通过在电镀金镀液中添加草酸盐，有利于避免由于镀膜潜入的部分的电镀膜层变厚，导致其不能被镀金后的凸点下金属化层的刻蚀工序除尽，从而导致导通不良的现象发生。
可选地，草酸盐在电镀金镀液中的浓度可以大于或等于5g/L，且小于或等于80g/L。
需要说明的是，当草酸盐在电镀金镀液中的浓度小于5g/L时，由于浓度过低，不利于草酸盐在电镀金镀液中发挥作用，容易产生镀膜潜入。当草酸盐在电镀金镀液中的浓度大于80g/L时，容易导致镀层外观不均匀。通过设置上述草酸盐在电镀金镀液中的浓度范围，有利于在避免镀膜潜入的同时，确保镀层外观均匀性。
示例性地，草酸盐的浓度可以为5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、35g/L、45g/L、55g/L、70g/L或80g/L，以及上述任意两个数值组成的范围中的任意值。进一步地，草酸盐的浓度可以优选为13～75g/L。更进一步地，草酸盐的浓度可以优选为30～65g/L。
应理解，上述草酸盐的浓度范围值以及具体数值仅是示意，其可以根据实际生产和设计需求进行调整，本申请对此不作限制。
在一些实施例中，含铅化合物作为结晶调节剂，例如可以包括但不限于乙酸铅、硝酸铅、柠檬酸铅和硫酸铅中的至少一种。
可选地，以铅的浓度计，含铅化合物在电镀金镀液中的浓度可以大于或等于2ppm，且小于或等于15ppm。
需要说明的是，通过在电镀金镀液中添加适当低含量的含铅化合物，既能够保证发挥调节镀层的结晶性及硬度的作用，又可以避免由于形成的镀层中夹杂过多的Pb杂质而造成镀层的纯度降低。
示例性地，含铅化合物的浓度可以为2ppm、4ppm、6ppm、8ppm、10ppm、11ppm、13ppm或15ppm，以及上述任意两个数值组成的范围中的任意值。进一步地，含铅化合物的浓度可以优选为5～12ppm。更进一步地，含铅化合物的浓度可以优选为7.5～12ppm。
应理解，上述含铅化合物的浓度范围值以及具体数值仅是示意，其可以根据实际生产和设计需求进行调整，本申请对此不作限制。
在本申请提供的一些实施例中，电镀金镀液还可以包括氢离子浓度指数(hydrogen ion concentration，pH)添加剂，用以调节电镀金镀液的pH值。
在一些实施例中，pH添加剂可以是酸或者碱。其中，酸例如可以选用但不限于硫酸、磷酸或有机膦酸中的至少一种。示例性地，有机膦酸可以选用羟基乙叉二磷酸、氨三亚甲基膦酸或乙二胺四亚甲基膦酸中的至少一种。碱例如可以选用但不限于氢氧化钾、氢氧化钠或氨水中的至少一种。
可选地，电镀金镀液的pH值可以大于或等于5，且小于或等于7。
需要说明的是，电镀金镀液的pH值设置在5～7之间，一方面，含铅化合物在该弱酸性的电镀金镀液中的溶解度较好，不易沉淀析出，有利于避免影响电镀金镀液的效果，电镀金镀液的长期稳定性较好。另一方面，有利于避免氰化亚金盐因体系pH值过低而导致氰化氢挥发，从而影响镀金效果的问题。
示例性地，电镀金镀液的pH值可以为5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8或7，以及上述任意两个数值组成的范围中的任意值。进一步地，电镀金镀液的pH值可以优选为5.2～6.9。
应理解，上述电镀金镀液的pH范围值以及具体数值仅是示意，其可以根据实际生产和设计需求进行调整，本申请对此不作限制。
在本申请提供的一些实施例中，电镀金镀液的制备方法可以包括：将氰化亚金盐、导电盐、草酸盐、含铅化合物、添加剂和水进行混合，得到该电镀金镀液。其中，添加剂包括酚类化合物和/或明胶。
应理解，本申请对于电镀金镀液的制备方法不作限制，只要该制备方法能够实现保护上述所述的电镀金镀液即可。
本申请实施例提供一种上述电镀金镀液的用途，该电镀金镀液可以应用于半导体镀金，通过该电镀金镀液制备的金凸块在热处理后仍具有较高的硬度。
示例性地，上述电镀金镀液可以应用于电子线路板、电子连接器或半导体制造等领域。例如，上述电镀金镀液可以用于在半导体表面制备通过光刻胶技术形成的具有较高硬度(例如硬度为90～120HV)的金凸块产品，比如液晶驱动芯片、图像传感器、指纹传感器等，
本申请实施例提供一种金凸块的制备方法。其中，该方法可以包括：将半导体置于上述电镀金镀液中进行电镀；然后对电镀后的半导体进行热处理，从而在半导体表面形成金凸块。
在一些实施例中，电镀的温度可以大于或等于30℃,且小于或等于70℃。
需要说明的是，当电镀的温度高于70℃时，由于温度较高，可能导致电镀金镀液发生分解，也可能导致电镀金镀液挥发较快，不利于电镀金镀液的储存管理。当电镀的温度低于30℃时，由于温度较低，可能导致阴极析出效率降低，也可能导致镀层不均匀。
示例性地，电镀的温度可以为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃或70℃，以及上述任意两个数值组成的范围中的任意值。进一步地，电镀的温度可以优选为40℃～60℃。
应理解，上述电镀的温度范围值以及具体数值仅是示意，其可以根据实际生产和设计需求进行调整，本申请对此不作限制。
在一些实施例中，电镀的电流密度可以大于或等于0.1A/dm3，且小于或等于1.0A/dm3。应理解，当电镀的电流密度超出上述区间范围时，可能导致电镀金镀液发生分解或镀层不均匀。
示例性地，电镀的电流密度可以为0.1A/dm3、0.2A/dm3、0.3A/dm3、0.4A/dm3、0.5A/dm3、0.7A/dm3、0.9A/dm3或1.0A/dm3，以及上述任意两个数值组成的范围中的任意值。进一步地，电镀的电流密度可以优选为0.151A/dm3～0.951A/dm3。更进一步地，电镀的电流密度可以优选为0.31A/dm3～0.851A/dm3。
应理解，上述电镀的电流密度范围值以及具体数值仅是示意，其可以根据实际生产和设计需求进行调整，本申请对此不作限制。
示例性地，上述热处理可以为退火处理。例如，可以将电镀后的半导体在280℃条件下，退火处理60min。
应理解，上述热处理的具体条件仅是示意，其可以根据实际生产和设计需求进行调整，例如，本申请对此不作限制并非是对本申请的限制。
在一些实施例中，基于该制备方法制得的金凸块，热处理后的硬度可以大于或等于90HV，且小于或等于120HV。
需要说明的是，电镀金的键合性能和电镀金的硬度有关，硬度越高键合过程中需要的压力和温度就越高，考虑到可能对器件性能的影响，一般控制电镀金热处理后的硬度在120HV以下。也就是说，基于上述制备方法制得的金凸块能够在避免对器件性能产生影响的情况下，具有较高的热处理后的硬度，有利于实现在减小金凸块尺寸和相邻金凸块之间间距的同时，避免金凸块在热压键合过程中由于发生变形而导致的线路短接失效。
本申请实施例还提供一种基于上述金凸块的制备方法制备得到的金凸块。该金凸块能够具有较高的热处理后的硬度(例如硬度可以为90～120HV)以及规则的形状。
本申请实施例还提供一种包括上述金凸块的电子部件。该电子部件例如可以是射频识别芯片、光学雷达感测芯片、液晶驱动芯片等半导体部件。
进一步地，本申请实施例还提供一种包括上述电子部件的电子设备。该电子设备例如可以是手机、平板电脑、电子阅读器、个人计算机(personal computer，PC)、笔记本电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、车载设备、电视(或智慧屏)、可穿戴设备、智能手表、智能手环等。
下面分多个实施例对本申请实施例作进一步说明。应理解，本申请实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐述，一部分根据说明书时显而易见的，或者，可以通过本申请实施例的实施而获知。
[实施例1]
在2L的烧杯中，添加去离子水600mL，然后加入65g的HEDP，搅拌完全溶解后，使用氢氧化钾溶液将烧杯中溶液的pH值调整为6.0，再加入30g草酸钾和金元素含量为8g的氰化亚金钾。待溶液充分溶解后，加入铅元素含量为6mg的乙酸铅和0.1g的邻苯二酚，待完全溶解后，调整镀液的液位调整到1L，并调整镀液的pH值为6.0，得到电镀金镀液。
电镀时，使用铂金钛作为阳极，使用新鲜镀镍片作为阴极。加热电镀金镀液的温度至40℃(即电镀温度)，调整电流密度为0.5A/dm3，电镀110min，得到镀金件。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例2]
实施例2与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中的加入的“30g草酸钾”替换为“15g草酸钾”，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.2g的邻苯二酚”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例3]
实施例3与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.5g的邻苯二酚”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例4]
实施例4与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“1.0g的4-羟基苯磺酸钠”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例5]
实施例5与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“1.0g的4-羟基苯甲醛”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例6]
实施例6与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.2g的4-羟基苯甲酸”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例7]
实施例7与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.5g的3，4-二羟基苯甲酸”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例8]
实施例8与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“65g的HEDP”替换为“65g的磷酸一钾”，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.5g的3，5-二羟基苯甲酸”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例9]
实施例9与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“65g的HEDP”替换为“65g的磷酸一钾”，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.5g的3-羟基吡啶”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例10]
实施例10与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“65g的HEDP”替换为“65g的磷酸一钾”，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.1g的明胶”，将实施例1中的“加热电镀金镀液的温度至40℃”替换为“加热电镀金镀液的温度至60℃”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例11]
实施例11与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“65g的HEDP”替换为“65g的磷酸一钾”，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.5g的明胶”，将实施例1中的“加热电镀金镀液的温度至40℃”替换为“加热电镀金镀液的温度至60℃”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例12]
实施例12与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.1g的明胶”，将实施例1中的“加热电镀金镀液的温度至40℃”替换为“加热电镀金镀液的温度至60℃”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[实施例13]
实施例13与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.5g的明胶”，将实施例1中的“加热电镀金镀液的温度至40℃”替换为“加热电镀金镀液的温度至60℃”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[对比例1]
对比例1与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0g的邻苯二酚”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[对比例2]
对比例2与实施例1所示方法的区别在于，将实施例1中加入的“0.1g的邻苯二酚”替换为“0.05g的邻苯二酚”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[对比例3]
对比例3与实施例11所示方法的区别在于，将实施例11中加入的“6mg的乙酸铅”替换为“1mg的乙酸铅”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[对比例4]
对比例4与实施例12所示方法的区别在于，将实施例12中加入的“0.1g的明胶”替换为“0g的明胶”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
[对比例5]
对比例5与实施例12所示方法的区别在于，将实施例12中加入的“0.1g的明胶”替换为“0.01g的明胶”。
电镀完成后观察镀金件，镀层表面呈哑光。
计算上述实施例1-13以及对比例1-5中的电镀件的析出效率，并测试热处理前和热处理后的镀层硬度，结果如表1所示。其中，
析出效率：电镀完毕后，采用称重法计算电镀金镀液的析出效率，析出效率为电镀金的重量除以电镀过程中通过的电量全部转为一价金的理论重量。
镀层硬度：使用维氏硬度计测试镀层的硬度。具体地，使用10gf负荷将测定压头在镀层表面保持10s，以测试热处理前和热处理后的镀层硬度。其中，热处理条件为：在280℃条件下，退火处理60min。
使用实施例1中的电镀金镀液在山本镀垂直电镀槽体中进行电镀，电流密度为0.5A/dm3，电镀温度为40℃，电镀时间40min。其得到的金凸块在轮廓显微镜下，放大倍数为100时的图形片如图1所示，其对应的高度测量结果如图2所示。
使用实施例10中的电镀金镀液在山本镀垂直电镀槽体中进行电镀，电流密度为0.5A/dm3，电镀温度为65℃，电镀时间30min。其得到的金凸块在轮廓显微镜下，放大倍数为100时的图形片如图3所示，其对应的高度测量结果如图4所示。
表1
Figure BDA0004024862110000131
Figure BDA0004024862110000141
表1(续)
Figure BDA0004024862110000142
结合表1数据，使用本申请实施例1-13中的电镀金镀液电镀制得的金凸块，不仅在热处理前具有较高的硬度，在热处理后仍能保持大于或等于90HV的高硬度，且均高于对比例1-5中金凸块在热处理后的硬度。
具体地，结合对比例1和实施例1可以看出，通过在电镀金镀液中添加邻苯二酚可以显著提高金凸块热处理后的硬度，使其仍具有90HV的高硬度。结合对比例2和实施例1可以看出，当电镀金镀液中添加的邻苯二酚含量仅为0.05g时，由于含量过低，不利于邻苯二酚发挥提高金凸块热处理后硬度的作用。结合对比例3和实施例11可以看出，在电镀液中添加乙酸铅，当铅元素含量为1mg时,金凸块热处理后的硬度的硬度为83HV，当铅元素含量为6mg时，金凸块热处理后的硬度为114HV，这表明乙酸铅和明胶可以协同作用，提高金凸块热处理后的硬度。结合对比例4和实施例12可以看出，在电镀金镀液中添加明胶，不仅可以显著提高金凸块热处理前的硬度，使其具有103HV的高硬度，也可以显著提高金凸块热处理后的硬度，使其仍具有92HV的高硬度。结合对比例5和实施例12可以看出，当电镀金镀液中添加的明胶含量仅为0.01g时，由于含量过低，不利于明胶发挥提高金凸块热处理前后硬度的作用。
结合图1和图3，使用实施例1和实施例10中的电镀金镀液制得的金凸块，在图形片上没有发生漏镀、渗镀的情况，不存在光刻胶的溶解或破裂。金凸块的形状比较规则，在金凸块表面没有观察到金瘤或针孔。金凸块表面比较平整，没有倾斜。如图2所示，使用实施例1中的电镀金镀液制得的金凸块的高度为12.275μm，前端高度差为1.199μm。如图4所示，使用实施例10中的电镀金镀液制得的金凸块的高度为9.509μm，前端高度差为0.970μm。相比于图2所示的1.199μm的前端高度差，图4所示的前端高度差下降，说明本申请实施例提供的电镀金镀液还具有一定的整平能力。
综上，根据上述表1、以及图1至图4可以得出，在本申请实施例中，通过在电镀金镀液中添加酚类化合物和/或明胶，且其与其他组分协同作用，可以使使用该电镀金镀液制备的金凸块在热处理后仍然能够具有较高的硬度(例如90～118HV)，且获得的金凸块的形状规则，符合生产要求规格。从而，有利于实现在减小金凸块尺寸和相邻金凸块之间间距的同时，避免金凸块在热压键合过程中由于发生变形而导致的线路短接失效。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种电镀金镀液，其特征在于，包括：氰化亚金盐、导电盐、草酸盐、含铅化合物和添加剂，
所述添加剂包括酚类化合物和/或明胶，所述酚类化合物的通式如下述式(1)所示：
Figure FDA0004024862100000011
在所述式(1)中，R1、R2、R3、R4、R5和R6中的至少一个选自羟基，其余的各自独立地选自氢原子、卤素基团、羧基、醛基、磺酸基、氨基、烷基中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的电镀金镀液，其特征在于，所述酚类化合物包括苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、2-羟基苯甲酸、3-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲醛、4-羟基苯磺酸、2，3-二羟基苯甲酸、2，4-二羟基苯甲酸、2，5-二羟基苯甲酸、2，6-二羟基苯甲酸、3，4-二羟基苯甲酸、3，5-二羟基苯甲酸、3，4，5-三羟基苯甲酸、2，4，6-三羟基苯甲酸中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的电镀金镀液，其特征在于，所述电镀金镀液满足以下至少一项：
所述酚类化合物在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于0.05g/L，且小于或等于2.0g/L；
所述明胶在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于0.05g/L，且小于或等于2.0g/L。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述氰化亚金盐包括氰化亚金钾、氰化亚金钠、氰化亚金铵中的至少一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述氰化亚金盐的用量使得所述电镀金镀液中金离子的浓度大于或等于1g/L，且小于或等于20g/L。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述导电盐包括磷酸盐和/或有机膦酸；
其中，所述磷酸盐包括磷酸钾、磷酸钠和磷酸铵中的至少一种，
所述有机膦酸包括羟基乙叉二磷酸、氨三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述导电盐在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于10g/L，且小于或等于100g/L。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述草酸盐包括草酸钾、草酸钠和草酸铵中的至少一种。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述草酸盐在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于5g/L，且小于或等于80g/L。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述含铅化合物包括乙酸铅、硝酸铅、柠檬酸铅和硫酸铅中的至少一种。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述含铅化合物以铅的浓度计，所述含铅化合物在所述电镀金镀液中的浓度大于或等于2ppm，且小于或等于15ppm。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述电镀金镀液还包括氢离子浓度指数pH添加剂，所述pH添加剂用于调节所述电镀金镀液的pH值。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电镀金镀液，其特征在于，所述电镀金镀液的pH值大于或等于5，且小于或等于7。
14.一种如权利要求1至13中任一项所述的电镀金镀液的用途，其特征在于，所述电镀金镀液应用于半导体镀金。
15.一种金凸块的制备方法，其特征在于，包括：
将半导体置于如权利要求1至13中任一项所述的电镀金镀液中进行电镀；
对电镀后的所述半导体进行热处理，以在所述半导体表面形成金凸块。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述方法满足以下至少一项:
所述电镀的温度大于或等于30℃，且小于或等于70℃；
所述电镀的电流密度大于或等于0.1A/dm3，且小于或等于1.0A/dm3。
17.根据权利要求15或16所述的制备方法，其特征在于，所述金凸块在热处理后的硬度大于或等于90HV，且小于或等于120HV。
18.一种金凸块，其特征在于，所述金凸块通过如权利要求15至17中任一项所述的制备方法制得。
19.一种电子部件，其特征在于，包括如权利要求18所述的金凸块。
20.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求19所述的电子部件。
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