SK16912000A3 - Spôsob galvanického pomeďovania substrátov - Google Patents

Spôsob galvanického pomeďovania substrátov Download PDF

Info

Publication number
SK16912000A3
SK16912000A3 SK1691-2000A SK16912000A SK16912000A3 SK 16912000 A3 SK16912000 A3 SK 16912000A3 SK 16912000 A SK16912000 A SK 16912000A SK 16912000 A3 SK16912000 A3 SK 16912000A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
copper
carbonate
precipitation
electrolyte
ions
Prior art date
Application number
SK1691-2000A
Other languages
English (en)
Inventor
J�Rgen Hupe
Walter Kronenberg
Eugen Breitkreuz
Ulrich Schmergel
Original Assignee
Blasberg Oberfl�Chentechnik Gmbh
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 Blasberg Oberfl�Chentechnik Gmbh filed Critical Blasberg Oberfl�Chentechnik Gmbh
Publication of SK16912000A3 publication Critical patent/SK16912000A3/sk

Links

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
    • C25D21/12Process control or regulation
    • C25D21/14Controlled addition of electrolyte components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/24Reinforcing the conductive pattern
    • H05K3/241Reinforcing the conductive pattern characterised by the electroplating method; means therefor, e.g. baths or apparatus

Description

Spôsob galvanického pomedbvania substrátov
Oblasť techniky
Predmetom predloženého vynálezu je spôsob galvanického pomed’ovania substrátov za použitia nerozpustných anód v kyslých pomeďovacích kúpeloch s oddeleným dopĺňaním spotrebovaných iontov medi.
Doterajší stav techniky
Použitie nerozpustných anód na pokovovanie dosiek tlačených spojov, najmä v horizontálne prietokových zariadeniach, vyžaduje kontinuálne dopĺňanie iontov medi v pracovnom roztoku z vonkajšej strany, lebo odpadá rozpúšťanie medených anód v pracovnom elektrolyte. Zároveň sa musia dopĺňať organické prísady do elektrolytu, ktoré sú potrebné na dosiahnutie fyzikálnych vlastností vylučovanej medenej vrstvy ako aj jej rozdelenia po materiáli.
Podľa DE-A 4 4 05 741 sa to robí rozpustením kovu v zvláštnom „regeneračnom článku. Na nutné urýchlenie tohto procesu sa pridávajú redoxsystémy. Pritom je jednak obtiažne uviesť do roztoku potrebné množstvá iontov medi, jednak v dôsledku prítomnosti redoxsystému nastáva do veľkej miery nekontrolovateľná zmena organických prísad rozkladnými procesmi prebiehajúcimi na anóde. To velmi sťažuje dosiahnutie reprodukovateľnej kvality vylučovania po dlhšej dobe prevádzky, lebo organické aditivačné systémy, ktoré sa skladajú z viacerých rôznych organických zlúčenín, sa môžu ľahko dostať mimo rovnováhu a mimo kontrolu. Prostredníctvom ·· · • · · • · · • · · · · · • · · · ···· ·· · ·· ·· • · · · • · · redox procesov vznikajú vedľajšie produkty, ktoré ďalej menia charakteristiky kúpeľa, prípadne vylučovania. Okrem toho, oxidačná degradácia spôsobuje nutnosť pridávať do pracovného elektrolytu väčšie množstvo organických prísad. To opäť veľmi zvyšuje výrobné náklady a prípadne musí byť korigované príslušnými čistiacimi opatreniami, napríklad filtráciou cez aktívne uhlie. To všetko je nehospodárne a kontraproduktívne.
V DE 195 39 865 je opísaný spôsob, ktorý sa obíde bez prídavného redoxsystému. Pritom je v oddelenom regeneračnom priestore umožnené dopĺňanie iontov kovov pomocou rozpustnej anódy. Zároveň sa používa pomocná katóda, ktorá sa pomocou volby vhodného prostriedku udržuje bez vylučovania kovu. Ďalšie uskutočnenie tohto roztoku predpokladá, že nerozpustné anódy elektrolytického článku sa nachádzajú v pomocnom anolyte, ktorý je od elektrolytu oddelený prostredníctvom membrány nepriepustnej pre anionty. Za nevýhodu sa pritom považuje to, že množstvá kovových iontov potrebné pri starnutí produkcie sa len obtiažne rozpúšťajú v dostatočnom množstve, prípadne sú nutné veľké objemy regeneračného priestoru s veľkým počtom anód. Ani tu sa nie je možné vyhnúť dvojakému rozkladu organických látok v procese.
Ukázalo sa nie príliš ekonomickým a ekologickým, pracovať síce s nerozpustnými anódami, ale dopĺňať do procesu kovové ionty rozpustením kovových anód v bajpáse.
V EP 667 923 je opísaný spôsob elektrolytického povlečenia napríklad ocele meďou z elektrolytu obsahujúceho dvoj fosforečnan meďnatý, za použitia nerozpustných anód, povlečených napríklad platinou alebo oxidom irídia. Nutné dopĺňanie meďnatých iontov sa robí prostredníctvom prídavku hydroxidu meďnatého. Pritom je nutné dbať na to, aby ·· ·· · ·· ···· ·· • · · · · • · · · · · • ·· ······· • · · ·
dvojfosforečnanový elektrolyt bol prevádzkovaný v alkalickej oblasti pH, zatiaľ čo napríklad na pokovenie dosiek tlačených obvodov je dávaná prednosť elektrolytu s kyselinou sírovou.
Podstata vynálezu
Cieľom vynálezu bolo vytvoriť meďnatý elektrolyt, s výhodou na báze kyseliny sírovej, vhodný na použitie nerozpustných anód, predovšetkým v prietokových zariadeniach, na pokovovanie rovnosmerným prúdom a/alebo pulzné reverzné pokovovanie tak, aby nedochádzalo na silný nepriaznivý vplyv na organické prísady, prípadne na zvýšenú degradáciu týchto organických látok, prípadne na zvýšenú tvorbu vedlajších produktov. Ďalej by sa dopĺňanie kovových iontov malo robiť tak, aby nedochádzalo na ďalšie rušivé zmeny organických látok v procese. Prevádzka celého elektrolýzneho systému vrátane regenerácie organických látok v procese a regenerácie meďnatých iontov musí byť nákladovo priaznivá, úsporná z hľadiska surovín a ekologická tak, aby nedochádzalo na kvalitatívne nevýhody. Malo by byť možné upustiť od membrán a pomocných elektrolytov.
Táto úloha je podľa vynálezu vyriešená tak, že bez použitia membrán a pomocných elektrolytov sa hlavné množstvo meďnatých iontov privádza vo forme uhličitanu meďnatého a/alebo zásaditého uhličitanu meďnatého do zvláštnej nádrže, pripojenej v bajpáse k pracovnému elektrolytu, pričom uvolňovaný plynný C02 je vo zvláštnej nádrži.
S výhodou sa používajú mediace kúpele, ktoré ako organické zložky obsahujú polyméry, ktoré sa vyrábajú polymeráciou bifunkčných derivátov propánu s jedným alebo ·· ·· ·· · ·· ···· · · · ··· • · · · · · · · · • · · · · · ···· · · · ··· · · · ·· ·· ···· ·· · ·· · viacerými nenasýtenými alkoholmi s 3 až 10 atómami uhlíka a jednou alebo viacerými dvojnými a/alebo trojnými väzbami.
Tieto kúpele sú opísané napríklad v EP-A 137 397. Tieto elektrolyty obsahujú všeobecne len zložky, ktoré počas procesu elektrolýzy netvoria žiadne produkty rozkladu a nijako negatívne neovplyvňujú kvalitu vylučovanej zrazeniny, prípadne rovnováhu systému. Ukázalo sa, že práve tieto prísady sú vhodné na použitie v prietokových zariadeniach s inertnými anódami.
Problém dopĺňania galvanický vylučovaných meďnatých iontov je podľa vynálezu riešený pridávaním meďnatých solí. Pridávanie síranu meďnatého alebo tiež čistého hydroxidu meďnatého je ale vylúčené, lebo v prvom prípade by sa nebolo možné vyhnúť nadmernému obohateniu elektrolytu síranovými iontami, a v druhom prípade by neutralizačné procesy negatívne ovplyvňovali účinnosť.
Ukázalo sa, že prídavok uhličitanu meďnatého a/alebo zásaditého uhličitanu meďnatého, prípadne v spojení s malými množstvami iných meďnatých solí, ako napríklad síranu meďnatého, do elektrolýzneho systému vedie k dobrým výsledkom v zmysle úlohy vynálezu.
Pretože pri rozpúšťaní uhličitanu meďnatého sa vytvára CO2 a nastáva tak poznateľný vývoj plynu a zakalenie roztoku, prijímajú sa opatrenia na zamedzenie silného vplyvu vývoja plynu na elektrolytické vylučovanie medi.
Preto sa robí rozpúšťanie solí medi vo zvláštnej nádrži, ktorá je v bajpáse pripojená na pracovný elektrolyt.
·· ·· ·· · · ···· · · · ··· • · · · · · · ·· • · · ·· ······· · ··· ··· ·· ·· ···· ·· · ·· ·
Nádrž je na ten účel vybavená miešadlom a vykurovaním na urýchlenie a teda zhospodárnenie procesu rozpustenia. Veľmi dobrá teplotná stálosť prísad podľa EP 137 397 spôsobuje, že v priebehu procesu rozpustenia za zvýšenej teploty prakticky nedochádza na zníženie elektrochemickej aktivity.
Nie sú nutné prakticky žiadne zvláštne prísady aditív, ktoré zhoršujú hospodárnosť procesu, ako je väčšinou pozorované v prípade elektrolytov s viacerými zložkami. Napájanie elektrolytu sa s výhodou uskutočňuje prostredníctvom systému čerpadiel s filtarčnou jednotkou. Tak je možné celkom zamedziť narušovaniu procesu elektrolýzy.
V ďalšom výhodnom uskutočnení vynálezu sa použité roztoky na leptanie medi ekologicky recyklujú a prostredníctvom prídavku napríklad uhličitanu sodného prevádzajú na uhličitan meďnatý. Takéto roztoky na leptanie medi obsahujú ionty medi a minerálne kyseliny, napríklad kyselinu soľnú, kyselinu sírovú a podobne, a prípadne oxidačný prostriedok a stabilizátory. Tieto leptacie roztoky teraz môžu byť zhromažďované. Vdúchavaním vzduchu ďalej môžu byť rozpustené zostatky anód alebo zostatky dosiek tlačených spojov, nachádzajúce sa v roztoku. Roztoky môžu byť prevedené do druhej nádrže napríklad cez filter s aktívnym uhlím. Nasledovne sa tento roztok pomocou napríklad lúhu sodného alebo iného vhodného alkalického roztoku nastaví na pH pod hodnotu pH vylučovania Cu(Oh)2. Prostredníctvom tejto neutralizácie je zamedzené uvoľňovaniu nadmerného množstva C02 pri reakcii kyseliny s uhličitanom. Odsávacie zariadenie môže byť zmenšené a môže mať menší výkon, takže môže pracovať hospodárnejšie. Za prídavku napríklad Na2CO3 počas intenzívneho miešania sa tvorí CUCO3, ktorý vypadáva z roztoku. Zostávajúci roztok sa vyčíri. Po dostatočnej dobe reakcie sa zostávajúci číry roztok opatrne ·· ·· ·· ·· · ···· ··· ··· ·· · ···· · · • · · · · · ···· · · · • β ···· ·· ·· · zfiltruje. CUCO3 sa prevrství vodou, rozmieša sa a celý proces sa opakuje. Zostávajúci uhličitan meďnatý sa vysuší a môže sa podľa vynálezu použiť na dopĺňanie meďnatých iontov.
Pracovné parametre elektrolytu na báze síranu meďnatého sú nasledujúce:
Cu2+ 15 až 40 g/1 s výhodou 20 až 30
H2SO4 150 až 300 g/1 200 až 250
30 až 100 mg/1 60 až 80
prísady* 4 až 10 ml/1 4 až 10
pracovná teplota 20 až 50 °C 25 až 35
* Cuprostar LP-1 (jednozložková prísada podľa EP 137 397)
Uvedené parametre sa týkajú predovšetkým prevádzky s horizontálnym tokom. Pritom sa môžu použiť akékoľvek pokovovacie zariadenia podľa stavu techniky.
Meď vylúčená spôsobom podľa vynálezu je jemne kryštalická, má hodvábny lesk, je takmer bez vnútorného pnutia, a vykazuje vysokú pevnosť v ťahu. Je lesklá, bez hrubostí alebo pórov. Bez problémov vyhovuje v obore obvyklým skúškam kvality (napr. podľa MIL SPEC 55 110). Elektrolyt vykazuje vynikajúce rovnomerné rozdelenie kovu po ploche a velmi dobrú schopnosť rozprestrenia napríklad v otvoroch dosiek tlačených spojov.
·· ·· • · · · • · · • · · • · · ·· ···· ·· · ·· • · · · · · • · · · · · • · ···· · · · • · · · ·
Príklady uskutočnenia vynálezu
Spôsob podľa vynálezu je bližšie objasnený na nasledujúcom príklade.
zloženie elektrolytu
H2SO4 192,5 g/l
CU2+ 20,0 g/l
Cl 62 mg/l prísada (LP-1) 6 ml/1 teplota 35 + 1 °C mechanické miešanie kúpeľa anódy: Pt-ťahokov prúdová hustota 2 A/dm2
Po časovom úseku galvanizovania 150 minút bolo vylúčené 8,9 g/l medi.
Obsah H2SO4 204 g/l
Prídavok 15,5 g/l CUCO3XCU (OH) 2 (=809 g/l Cu2+)
Obsah H2SO4 po prídavku 189,7 g/l
Druhý časový úsek galvanizovania:
vylúčená meď: 9,1 g/l obsah H2SO4 202 g/l
Prídavok 15,8 g/l CUCO3XCU (OH) 2
Obsah H2SO4 189 g/l ·· ·· • · · · • · · • · · · • · · ·· ···· ·· · ·· • · · · · · • · · · · · • ······· · • · · · ·
Kvalita vylučovania z elektrolytu vo všetkých prípadoch vyhovela technickým požiadavkám.
Ďalšie používanie tohto elektrolytu neviedlo ani po 20 časových úsekoch galvanizácie k problémom.

Claims (4)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob galvanického pomeďovania substrátov za použitia nerozpustných anód v kyslých mediacich kúpeľoch s oddeleným dopĺňaním spotrebovaných meďnatých iontov , vyznaču» júci sa tým, že hlavné množstvo meďnatých iontov sa priamo privádza vo forme uhličitanu meďnatého a/alebo k zásaditého uhličitanu meďnatého, bez použitia membrán a pomocných elektrolytov, do zvláštnej nádrže, ktorá je pripojená v bajpáse k pracovnému elektrolytu, pričom uvoľňovaný plynný C02 sa uvoľňuje vo zvláštnej nádrži.
  2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že mediace kúpele obsahujú ako organické zložky polyméry, vyrobené polymeráciou bifunkčných derivátov propánu s jedným alebo viacerými nenasýtenými alkoholmi s 3 až 10 atómami uhlíka a jednou alebo viacerými dvojnými a/alebo trojnými väzbami.
  3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že uhličitan meďnatý sa vyrába vylučovaním z roztokov meďnatých solí pomocou uhličitanu sodného.
  4. 4. Spôsob podlá nároku 3, vyznačujúci sa ? t ý m , že roztok meďnatých solí sa pred vylučovaním pomocou * lúhu sodného neutralizuje na pH pod hodnotou pH vylučovania hydroxidu meďnatého.
SK1691-2000A 1998-05-16 1999-05-14 Spôsob galvanického pomeďovania substrátov SK16912000A3 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19822076 1998-05-16
PCT/EP1999/003321 WO1999060188A2 (de) 1998-05-16 1999-05-14 Verfahren zur galvanischen verkupferung von substraten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK16912000A3 true SK16912000A3 (sk) 2001-08-06

Family

ID=7868038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1691-2000A SK16912000A3 (sk) 1998-05-16 1999-05-14 Spôsob galvanického pomeďovania substrátov

Country Status (22)

Country Link
US (1) US6576111B1 (sk)
EP (1) EP1080252B1 (sk)
JP (1) JP2002515549A (sk)
KR (1) KR100545664B1 (sk)
CN (1) CN1170965C (sk)
AT (1) ATE221930T1 (sk)
AU (1) AU4261799A (sk)
CA (1) CA2331750A1 (sk)
DE (1) DE59902276D1 (sk)
DK (1) DK1080252T3 (sk)
HU (1) HUP0102016A3 (sk)
IL (1) IL139418A0 (sk)
IS (1) IS5703A (sk)
NO (1) NO20005777L (sk)
PL (1) PL344529A1 (sk)
RO (1) RO119838B1 (sk)
RU (1) RU2222643C2 (sk)
SK (1) SK16912000A3 (sk)
TR (1) TR200003368T2 (sk)
WO (1) WO1999060188A2 (sk)
YU (1) YU70900A (sk)
ZA (1) ZA200006624B (sk)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3725083B2 (ja) * 2002-02-21 2005-12-07 アトーテヒ ドイッチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング メッキ設備における金属イオン供給源の有効保存を可能とする方法
US7776741B2 (en) 2008-08-18 2010-08-17 Novellus Systems, Inc. Process for through silicon via filing
US10472730B2 (en) 2009-10-12 2019-11-12 Novellus Systems, Inc. Electrolyte concentration control system for high rate electroplating
US9109295B2 (en) * 2009-10-12 2015-08-18 Novellus Systems, Inc. Electrolyte concentration control system for high rate electroplating
CN107636209B (zh) * 2015-06-26 2021-07-02 住友金属矿山股份有限公司 导电性基板
US10692735B2 (en) 2017-07-28 2020-06-23 Lam Research Corporation Electro-oxidative metal removal in through mask interconnect fabrication

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0137397B1 (de) * 1983-09-28 1990-08-29 Blasberg-Oberflächentechnik GmbH Saures galvanisches Kupferbad und Verfahren zu seiner Herstellung
JPS62112996A (ja) * 1985-11-11 1987-05-23 Mitsubishi Metal Corp 伝熱体
DE4001960A1 (de) * 1990-01-24 1991-07-25 Roland Schnetteler Verfahren zum elektrochemischen beschichten von stahlbaendern mit zink-nickellegierungen
JPH04320088A (ja) * 1991-04-18 1992-11-10 Cmk Corp プリント配線板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR100545664B1 (ko) 2006-01-24
EP1080252A1 (de) 2001-03-07
PL344529A1 (en) 2001-11-05
HUP0102016A2 (hu) 2001-09-28
HUP0102016A3 (en) 2002-03-28
NO20005777D0 (no) 2000-11-15
TR200003368T2 (tr) 2001-04-20
AU4261799A (en) 1999-12-06
WO1999060188A2 (de) 1999-11-25
CN1170965C (zh) 2004-10-13
RU2222643C2 (ru) 2004-01-27
DK1080252T3 (da) 2003-01-06
IL139418A0 (en) 2001-11-25
CA2331750A1 (en) 1999-11-25
WO1999060188A3 (de) 2000-01-13
EP1080252B1 (de) 2002-08-07
NO20005777L (no) 2000-11-15
IS5703A (is) 2000-11-02
JP2002515549A (ja) 2002-05-28
CN1301313A (zh) 2001-06-27
YU70900A (sh) 2003-02-28
ZA200006624B (en) 2001-06-01
KR20010043597A (ko) 2001-05-25
RO119838B1 (ro) 2005-04-29
DE59902276D1 (de) 2002-09-12
ATE221930T1 (de) 2002-08-15
US6576111B1 (en) 2003-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2275214C (en) Process to electrolytically deposit copper layers
CN101532160B (zh) 连续电镀铜的方法
CA2156407C (en) Process and arrangement for the electrolytic deposition of metal layers
MXPA01000932A (es) Bano alcalino de zinc-niquel.
US20160024683A1 (en) Apparatus and method for electrolytic deposition of metal layers on workpieces
AU647402B2 (en) Cyanide-free copper plating process
TW557332B (en) Method and device for regulating the metal ion concentration in an electrolyte fluid
JP2006316328A (ja) 2層フレキシブル銅張積層板の製造方法
SK16912000A3 (sk) Spôsob galvanického pomeďovania substrátov
JP2510422B2 (ja) プリント基板の銅メッキ方法
WO2001092604A2 (en) Electrolysis cell for restoring the concentration of metal ions in processes of electroplating
JPH0236677B2 (sk)
KR100426159B1 (ko) 금속막의전착방법및이를위한장치
JPH0673393B2 (ja) プリント基板の銅メッキ方法
CZ20004244A3 (cs) Způsob galvanického poměďování substrátů
US20230160083A1 (en) Electrolyte and method for producing chromium layers
JP2014077158A (ja) 銅めっき槽