TW200304348A - Methods and compositions for oxide production on copper - Google Patents

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TW200304348A TW092104309A TW92104309A TW200304348A TW 200304348 A TW200304348 A TW 200304348A TW 092104309 A TW092104309 A TW 092104309A TW 92104309 A TW92104309 A TW 92104309A TW 200304348 A TW200304348 A TW 200304348A
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Description

200304348 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關銅表面處理所用的方法和組成物,特別 是用在多層印刷電路板的製造之中者。 【先前技術】 印刷電路板(p CB )長久以來即用於電子組件的製作 中。印刷電路在傳統上係提供個別組件的承載體,同時也 提供諸組件之間的大部份電互連。至今,印刷電路板可能 具有活性電功能性,特別是其可具有內建式電容。例如, 多層PCBs的內層係先用光阻劑在合意電路圖案的負影像 中造出銅范包覆介電性基板材料的圖案,(例如,經由曝 光而在表面上保留住光阻劑而形成電路圖案),然後蝕刻 掉經曝光的外部銅。接著移除阻層,留下所欲銅電路圖案 〇 多層電路係經由諸電路內層(在一(單側型)或二( 雙側型)側面上具有合意電路圖案)與在該等電路內層之 間夾置一或更多經部份固化的介電性基板材料層(稱爲” 預浸坯料”(pre-preg)組裝而造成的。最後多層產品具有 交錯的電路內層與經固化的預浸坯料層。然後將該等層在 壓力和熱(用以固化該預浸坯料)之下積層在一起而形成 具有埋置在其內的數層電路之積體複合物以固化該經部份 固化的預浸坯料層及促成電路層對該等預浸坯料層的黏合 。經固化的多層產品即可經鑽孔以加裝穿孔,接著予以電 -6 - (2) (2)200304348 鍍以在諸電路層之前提供傳導性互連。典型地也對多層產 品的最外面層施加電路圖案。 內層材料-特別是銅層-之製備對於PCB的製造具有關 鍵性。光滑的銅表面無助於對其他強度的黏著性,例如對 後接的聚合物材料層(例如預浸坯料層)。若電路內層的 銅金屬不經處理時,該銅層和經固化的預浸坯料層(或其 他非傳導性塗層)會在後續加工或使用中易於脫層。如此 會促使多層板不能發揮功能。因此,工業界有焦注於改良 黏著性與PCB品質之方法。 改良電路層與預浸坯料層之間的黏著性黏合所用的傳 統方法係專注於在與預浸坯料層組裝之前將金屬表面氧化 。一種作法爲在銅表面的頂面長出結晶CuO層(”黑氧化 物”層)。結晶CuO層可因爲結晶CuO所具鈎狀結構提供 在與預浸坯料交互作用時提供鈎狀功能而提供與該預浸坯 料的較佳交互作用。 加裝氧化金屬表面的早期嘗試包括使用”黑色氧化物” 黏著促進劑,其可對最後多層電路中在電路內層與介電性 基板層之間的黏著性黏合提供相對於沒有金屬表面氧化時 所形成的黏著性黏合某種改良之處.對此作法的後來變異 作法包括在銅表面上產生黑色氧化物塗層,接著用I 5 %硫 酸處理該黑色氧化物沈積層以產生”紅色氧化物”作爲黏著 促進物(參看,例如,Osborne,M An Alternate Route To
Red Oxide For Inner Layers’’,PC Fab. August, 1 984 )。 後續的硏究包括在金屬表面上直接形成紅色或棕色氧 (3) (3)200304348 化物黏著促進層,對於黏著性黏合有不同程度的改良(參 看,例如,美國專利第4,4 0 9,0 3 7和4,8 4 4,9 8 1號, 述及從相當高亞氯酸鹽/相當低苛性銅氧化組成物形成氧 化物,及在電路內層黏著上產生實質改良的結果)。此等 不同顏色的氧化物之間的主要差異在於氧化物層的量或厚 度。於工業界中,黑色氧化物通常意指大於0.5毫克CuO 每平方公分,棕色氧化物意指0.2-0.5毫克/平方公分,而 紅色氧化物意指小於〇. 2毫克/平方公分。意外者,氧化 物重量愈高,黏合強度愈佳。 不過,結晶CuO”鈎”結構易於在處置上發生損壞。再 者,於後續製造步驟中穿孔的金屬處理包括酸性組成物的 使用,其可能將在穿孔處或接近穿孔處暴露出的電路內層 部份上面的塗層所含氧化銅層予以溶解。這種局部化的氧 化銅溶解會在穿孔周圍形成粉紅色環或暈(來自於底下層 在此暴露出之銅金屬的粉紅色),轉而導致局部化脫層現 象。 相應地’業界也有嘗試過多種變異法以避免此種局部 化脫層現象。一種經提出的作法爲將C u Ο塗層作成更厚 ,因而單純地藉由所含氧化銅的遮蔽體而避免該層在隨後 加工中的溶解。這種作法經證明係反生產性者,因爲較厚 的氧化物塗層以其本身作爲黏著促進層時內裏地較不有效 之故。 另一種作法包括對經氧化物銅表面施以後一處理以在 將電路內層和預浸坯料層組裝成多層複合體之前將氧化銅 -8 - (4) (4)200304348 層穩定化或保護住。例如,美國專利第4,77 5,4 4 4號揭 不一種度方法,其中係先在電路內層的銅表面上加裝氧化 銅塗層,然後在將諸電路內層組到多層組合體內之前用鉻 酸水溶液與其接觸。 於某些方法中,係使用特別的還原劑和條件將氧化銅 層速原成金屬銅(參看,例如美國專利第4,642,161;4 ,902,55 1;和4,98 1,5 60號)。採用此種電路內層的 最後多層組合體不會顯現出粉紅色環的形成,因爲其中不 含有可局部溶解的氧化銅,及底下的銅在隨後穿孔加工中 沒有局部化暴露出之故。不過,此種方法會倂發出存在著 至少兩不同相的金屬銅之問題:(1 )氧化銅還原所得銅 ’於(2 )銅箔的銅之上。此兩相易於沿著兩相之間的邊 界分離或脫層。 —種類似的作法載於美國專利第4,9 9 7,7 2 2和4, 9 9 7 ’ 5 1 6號之中,彼等述及在電路內層的銅表面上形成 氧化銅塗層,接著用特化的還原溶液處理以將氧化銅還原 成金屬銅。某些部份的,氧化銅顯然地可能都不會被還原成 金屬銅(取而代之地被還原成含水氧化銅或氫氧化亞銅) ’且此等物種於其後會在非氧化性酸中溶解掉;該非氧化 性酸則不會作用或溶解已還原成金屬銅的部份。不過,此 等方法也會導致兩不同的銅相之產生一(1 )氧化銅還原 所得銅’在(2 )銅箱的銅之上,且因而增加沿著相邊界 分離和脫層之可能性。 美國專利第5,28 9,63〇號述及一種方法包括銅表面 (5) (5)200304348 的處理以提供氧化銅黏著促進層,接著將實質量的氧化銅 予以控制溶解和移除。 美國專利第5,8 69,〗3〇號述及一種改良聚合物材料 對金屬表面的黏著性之方法,其包括用內含黏著增強性離 子的&者促進/ifl成物處理該金屬表面,其中該處理係經由 在故表面上進fife漬(或賈法尼(gaivanic))排代電鍍 以沈彳負黏者增強性離子而完成的,以使該表面黑化。該黏 著促進性組成物包括(a )氧化劑;(b )酸;(c )腐蝕抑制 劑;(d )鹵離子來源;和(e )選用的水溶性聚合物,美國 專利第6,1 4 6和7 0 1號述及一種類似的方法,其中該黏 著促進組成物進一步包括一黏著增強性離子源(選自鉬酸 根、鎢酸根、钽酸根、鈮酸根、釩酸根、和彼等的混合物 )。美國專利第6,1 6 2,5 0 3號述及一種對此種後述黏著 促進方法的變異法,且包括用一組成物處理該金屬表面, 該組成物包括一氧化劑,一酸,一腐蝕抑制劑,在1 -位 置帶有一吸電子基(比氫基更強者)的苯并三唑及,選用 者,一黏著促進性離子源類似於美國專利第6,1 40,70 1 號所述者)。給MacDermid,Inc.的Redline等人之美國專 利第6,1 2 0,63 9號述及一種改良銅表面對樹脂層的黏著 性之方法,該方法包括銅層與一黏著促進組成物接觸,該 組成物包括一還原劑和一選自包括下列的群組中之金屬: 金、銀、鈀、釕、铑、鋅、鎳、鈷、鐡和前述諸金屬的合 金。 美國專利第6,020,〇29號述及一種改良黏著性的方 -10- (6) (6)200304348 法,包括將金屬表面與酸性過氧化物黏著促進組成物接觸 ,接著將該金屬表面與一鹼性溶液接觸。 給 Alpha Metals的McGrath等人的美國專利第 6, 2 94,220號述及一種對印刷電路板上面的銅進行後-處理 之方法,其包括在印刷電路板的銅表面上形成一以銅離子 爲基底的有機金屬轉化塗層,然後將該以銅離子爲基底的 有機金屬轉化塗層轉化成以亞銅離子爲基底的有機金屬轉 化塗層,其據稱可改良銅對介電質的黏合整體性。 美國專利第5,800,859號(給Alpha Metals)述及 一種處理銅或銅合金表面以改良對其的黏著性之方法,包 括將金屬表面與一黏者促進組成物接觸,該組成物具有 0.1到2〇重量%的過氧化氫、無機酸、有機腐鈾抑制劑和 界面活性劑;藉以形成微粗糙化的轉化塗覆表面。 另有其他方法係專注於提供"微粗糙化”表面。此種方 法的一例子載於美國專利第6,284,3 0 9號(給Alpha Metals )之中,該方法使用一含下列成分的組成物:(a )一酸,(b ) —氧化劑,(c ) 一銅錯合劑,選自硫脲類 和咪D坐硫酮類之中者;和(d )銅錯合物,其中該銅錯合物 的含爲使其在施加於銅或銅合金基板上時會沈澱者。 雖則在技藝中有多種組成物可用,不過仍保留有許多 待改良之餘地。例如,持續有一種需求以減低此等方法中 所用化學品之成本。例如,許多用於氧化物產生的傳統方 法需要聚合物添加劑或界面活劑以改良對銅的黏著。此等 添加劑可能大幅地增加製造方法的成本。此外,從許多傳 -11 - (7) (7)200304348 統微蝕刻劑的使用與氧化物產生方法所產生的廢棄物者包 含銅離子’其在其中及其本身都是嚴重環境關切者。雖然 傳統方法的廢棄溶液中所含銅量會使該廢棄溶液具有環境 危害性’但其仍不足以構成爲銅回收花費之理由。 本發明提出一種方法以提供可接受的-若無改良時-在 銅金屬與有機層之間的黏著性黏合,其中使用相較地使宜 之組成物。再者,使用本發明方法和組成物所產生的廢棄 物所具銅丨辰度爲大到足以使其回收成爲具有經濟吸引性。 【發明內容】 本發明的特色在於在銅基板,例如銅或銅合金基板, 上面產生氧化物所用的方法和組成物。使用本發明組成物 進行的氧化物產生可提供改良的對印刷電路板的製造中所 用聚合物材料,例如FR-4,聚醯亞胺,鐵氟龍(Teflon), 預浸坯料(p r e - p I* e g),和其他積層材料之黏著性,且可爲 酸性或氨性者。本發明產生氧化物的組成物包括:[)Cu + + ( 銅)離子來源;2)對銅離子(亞銅離或銅離子),特別是亞 銅離子,爲非交互作用性的初級電解質來源3 )亞銅配位 基,例如鹵離子,較佳者氯離子,其也用爲二級電解質; 及4)選用的有機物。酸性產生氧化物的組成物包括一強 酸,例如硫酸或硝酸,作爲初級電解質。氨性產生氧化物 的組成物包括可提供高度溶解性銅銨鹽的非交互作用性酸 銨鹽,較佳者硫酸銨或硝酸銨,作爲初級電解質。酸性和 氨性產生氧化物的組成物所用二級電解質係經選擇成可與 -12- (8) (8)200304348 初級電解質相容者。 於一方面中,本發明的特色在於在銅基板上面產生氧 化物所用的方法,該方法包括將銅基板的表面與產生氧化 物的組成物接觸。產生氧化物的組成物包括a) Cu + + (銅) 離子來源;b)對亞銅離或銅離子任一者爲非交互作用性 的初級電解質來源;和c)亞銅配位基來源。金屬表面與 產生氧化物的組成物之接觸係在足以在銅基板表面上產生 氧化物的條件與時間下進行使得在銅基板上的氧化物產生 操作可以產生一經處理的銅表面,該銅表面在黏合到有機 基板上時,可產生相對於未處理銅基板表面具有增進強度 的黏著性黏合。 於一特定具體實例中,該產生氧化物的組成物進一步 包括一選自包括下列的群組中之有機化合物:直鏈炔醇和 二羧酸。 於另一特定具體實例中,該亞銅配位基爲鹵離子。於 相關具體實例中,該亞銅配位基爲氯離子或溴離子。於另 一相關具體實例中,該亞銅配位基來源爲氯化銅。 於另一特定具體實例中,該產生氧化物的組成物爲酸 性產生氧化物的組成物,且該初級電解質來源爲一強酸。 於相關具體實例中,該強酸爲硫酸或硝酸。於酸性產生氧 化物的組成物的其他相關具體實例中,該銅離子來源爲硫 酸銅。 於另一具體實例中,該產生氧化物的組成物爲氨性產 生氧化物的組成物,且該初級電解質來源爲一酸的銨鹽。 -13- 200304348 Ο) 於相關具體實例中,該銨鹽爲硫酸銨或硝酸銨。 於另一方面中,本發明的特色在於一種在銅基板上面 產生氧化物的方法,該方法包括將銅基板的表面與酸性產 生氧化物的組成物接觸。該酸性產生氧化物的組成物包括 a) Cu + + (銅)離子來源;b)對亞銅離子或銅離子任一者爲 非交互作用性的強酸;和c〇鹵離子來源。銅基板與該酸 性產生氧化物的組成物之接觸係在足以在該銅基板表面上 產生氧化物的條件與時間下進行使得在銅基板上的氧化物 產生操作可以產生一經處理的銅表面,該銅表面在黏合到 有機基板上時,可產生相對於未處理銅基板表面具有增進 強度的黏著性黏合。 於一特定具體實例中,該酸性產生氧化物的組成物進 一步包括一選自包括下列的群組中之有機化合物:直鏈炔 醇和二羧酸。 於另一特定具體實例中,該鹵離子爲氯離子或溴離子 。於另一具體實例中,該鹵離子的含量爲約l5〇〇〇 ppm到 1 0,0 00 ppm。於另一具體實例中,該鹵離子來源爲氯化銅 〇 於又另一具體實例中,該強酸爲硫酸。於一相關具體 實例中,該銅離子來源爲硫酸銅。於另一具體實例中,該 強酸爲硝酸。於一相關具體實例中,該銅離子來源爲硝酸 銅。 於另一方面中,本發明的特色在於一種在銅基板上面 產生氧化物的方法,該方法包括將銅基板的表面與氨性產 -14· (10) (10)200304348 生氧化物的組成物接觸。該氨性產生氧化物的組成物包括 a ) C u + + (銅)離子來源;b )可以產生對亞銅離子或銅離子 爲非交互作用性的初級電解質之酸銨鹽;和c)鹵離子來 源。銅基板與該氨性產生氧化物的組成物之接觸係在足以 在該銅基板表面上產生氧化物的條件與時間下進行使得在 銅基板上的氧化物產生操作可以產生一經處理的銅表面, 該銅表面在黏合到有機基板上時,可產生相對於未處理銅 基板表面具有增進強度的黏著性黏合。 於一特定具體實例中,該銨鹽爲硫酸銨。於相關具體 實例中,該銅離子來源爲硫酸銅。 於另一特定具體實例中,該銨鹽爲硝酸銨。於相關具 體實例中,該銅離子來源爲硝酸銅。 於一特定具體實例中,該氨性產生氧化物的組成物進 一步包括一選自包括下列的群組中之有機化合物:直鏈炔 醇和二羧酸。 於另一具體實例中,該鹵離子爲氯離子或溴離子。於 一相關具體實例中,該鹵離子來源爲氯化銅。於另一具體 實例中,該鹵離子的含量爲約1,〇 〇 〇 p p m到1 0,0 0 0 p p m。 於又另一方面中,本發明的特色爲一種將聚合物樹脂 黏著到銅基板表面之方法,該方法包括將銅基板的表面與 產生氧化物的組成物在足以在該銅基板表面上進行氧化物 產生以產生一經處理的銅基板的條件與時間下進行接觸; 及將一聚合物材料黏著到該銅基板經處理的表面。該產生 氧化物的組成物包括a) Cu + + (銅)離子來源;b)對亞銅離 -15- (11) (11)200304348 或銅離子任一者爲非交互作用性的初級電解質來源;和c) 亞銅配位基來源。該初級電解質來源係從包括一強酸和一 酸的銨鹽之群組中選出者。 於一具體實例中,該產生氧化物的組成物進一步包括 一選自包括下列的群組中之有機化合物:直鏈炔醇和二羧 酸。 於另一具體實例中,該亞銅配位基爲鹵離子,其轉而 爲溴離子或氯離子。該亞銅配位基來源可爲氯化銅或溴化 銅。 於另一具體實例中,該初級電解質來源爲一強酸且該 強酸爲硫酸。 於另一具體實例中,該初級電解質來源爲硫酸銨。 於相關具體實例中,該銅離子來源爲硫酸銅。 於另一具體實例中,該聚合物材料爲一預浸坯料。 於又另一方面中,本發明的特色爲一種包括產生氧化 物的組成物之組成物,該產生氧化物的組成物包括a) Cu + + (銅)離子來源;b)對亞銅離或銅離子任一者爲非交 互作用性的初級電解質來源;和c)亞銅配位基來源;其 中a) ’ b)和c)的個別含量爲使得該產生氧化物的組成物與 銅基板在大氣氧存在中的接觸會導致在該銅基板上面產生 氧化銅。 於一具體實例中,該組成物進一步包括一銅基板,該 銅基板係暴露到大氣氧。 於另一具體實例中,該產生氧化物的組成物進一步包 -16- (12) (12)200304348 括一選自包括下列的群組中之有機化合物:直鏈炔醇和二 羧酸。 於另一具體實例中,該亞銅配位基爲鹵離子。於相關 具體實例中,該亞銅配位基爲氯離子或溴離子。於另一相 關具體實例中,該亞銅配位基來源爲氯化銅。 於另一具體實例中,該產生氧化物的組成物爲酸性產 生氧化物的組成物,且該初級電解質來源爲一強酸。於相 關具體實例中,該強酸爲硫酸,且該銅離子來源爲硫酸銅 。於另一相關具體實例中,該強酸爲硝酸,且該銅離子來 源爲硝酸銅。 於另一具體實例中,該產生氧化物的組成物爲氨性產 生氧化物的組成物,且該初級電解質來源爲一酸的銨鹽。 於相關具體實例中,該銨鹽爲硫酸銨,且該銅離子來源爲 硫酸銅。於另一相關具體實例中,該銨鹽爲硝酸銨,且該 銅離子來源爲硝酸銅。 於另一具體實例中,該亞銅配位基來源爲氯離子,該 氯離子的含量爲約1,000 ppm到10,000 ppm。 於又另一方面中,本發明的特色爲一種補充產生氧化 物的化學系統之方法,該方法包括經由添加補充組成物而 補充氧化物產生浴,其中該氧化物產生浴包括一產生氧化 物的組成物,該產生氧化物的組成物包括a) Cu + + (銅)離 子來源;b)對亞銅離或銅離子任一者爲非交互作用性的 初級電解質來源;和c)亞銅配位基來源;其中a),b)和 c)在該產生氧化物的組成物中的個別含量爲使得該產生氧 (13) (13)200304348 化物的組成物與銅基板在大氣氧存在中的接觸會導致在該 銅基板上面產生氧化銅,且其中該補充組成物對該產生氧 化物的槽之添加可恢復該浴以使其中的銅離子,初級電解 質,和亞銅配位基的濃度類似於在該浴用於產生氧化物之 前的濃度値。 於一具體實例中,該產生氧化物的組成物進一步包括 一選自包括下列的群組中之有機化合物:直鏈炔醇和二羧 酸。 於另一具體實例中,該亞銅配位基爲鹵離子。於相關 具體實例中,該亞銅配位基爲氯離子或溴離子。於另一相 關具體實例中,該亞銅配位基來源爲氯化銅。 於一具體實例中,該產生氧化物的組成物爲酸性產生 氧化物的組成物,且該初級電解質來源爲選自硫酸和硝酸 之中的強酸。於相關具體實例中,該強酸爲硫酸,且該銅 離子來源爲硫酸銅。於其他相關具體實例中,該強酸爲硝 酸,且該銅離子來源爲硝酸銅。 於另一具體實例中,該產生氧化物的組成物爲氨性產 生氧化物的組成物,且該初級電解質來源爲選自硫酸銨和 硝酸銨之中的酸銨鹽。於相關具體實例中,該銨鹽爲硫酸 銨,且該銅離子來源爲硫酸銅。 於一具體實例中,該亞銅配位基來源爲氯離子,該氯 離子的含量爲約1,000 ppm到10,000 ppm。 於本發明特定具體實例中,該產生氧化物的組成物爲 酸性產生氧化物的組成物,且包括1) 1 〇克/升到飽和度的 -18- (14) (14)200304348 以不活性酸的鹽形式存在之銅;2 ) 0.0 〇 1到2.0 N上述不 活性酸;3 ) 0.00 0 1到2.0 N亞銅配位基,其較佳者爲鹵離 子;及,視需要者,4)有機添加劑,其存在可幫助更均 勻的黏合。 於本發明特定具體實例中,該產生氧化物的組成物爲 氨性產生氧化物的組成物,且包括1 ) 1 0克/升到飽和度的 以不活性酸的銅鏡鹽形式存在之銅;2) —量的氫氧化銨 ,其足以將p Η調整到大於7,且不大於1 0.5 ; 3 ) 0.0 0 0 1 到2.0 Ν亞銅配位基,其較佳者爲鹵離子;及,視需要者 ,4 )有機添加劑,其存在可幫助更均勻的黏合。 本發明的一項主要目的爲提出一種具有增進的與另一 基板’特別是有機基板形成黏著性黏合的能力之金屬表面 〇 本發明的一項優點爲產生氧化物的槽因爲具有可耐受 比傳統槽更高的溶液中銅水平之能力而具有增加的容量。 該池可以在剛好低於或在銅的飽和點下運轉而不會不利地 影響氧化物產生程序。相異於傳統以過氧化氫爲基底的氧 化物產生組成物者,於本發明方法中,溶解的銅水平愈高 ’該方法會愈快,且因而更具經濟效益。針對以過氧化氫 爲基底的系統要在維持溶液中的高銅裝載量之下實施作業 而言’本發明技術可在更高到高達飽和點的銅裝載量之下 更有效地操作。 另一項優點爲使用本發明產生氧化物的組成物之方法 所產生的廢棄物內的銅含量爲大到足以使得從廢棄物進行 -19- (15) (15)200304348 銅回收具有經濟可行性。此點轉而可促進金屬回收而非稀 釋和棄置。廢棄物的減少棄置轉而可減低與傳統方法相關 聯的嚴重環境危險性。 本發明方法和組成物的又另一項優點爲該氧化物產生 係於單一步驟中實施,因而可使,例如PCB製程一體化 〇 本發明的又另一項優點爲該產生氧化物的組成物係由 便宜的成分所構成,且使用大氣氧作爲氧化劑,因而使程 序成本更爲減低。 又另一項優點爲本發明產生氧化物的組成物和方法都 可以順利地調整而適用於以酸和以氨爲基底的兩種方法。 亦即,本發明提出可用於根據本發明的氧化物產生所用之 酸性和氨性兩種組成物。如此增加基板介電材料的選擇。 本發明的其他目的和優點可由諳於此技者於閱讀本說 明書後輕易地明白。 【實施方式】 發明詳細說明 在說明本發明方法和組成物之前,要了解者,本發明 不受限於所述及的特別步驟或成分,因爲此等當然可能變 異之故也要了解者本文所用的術語係僅爲說明特別具體實 例的目的,而無意具有限制性,因爲本發明範圍只受後附 申請專利範圍所限制之故。 在提出一範圍數値之情況中,要了解者在該範圍的上 -20- (16) (16)200304348 下限値之間的每一中間値係到其下限値所具單位的十分之 一’除非文中有另外淸楚地指明,且在該述及範圍內的任 何其他述及或中間値都涵蓋在本發明之內。此等較小範圍 的上下限値可獨立地包括在較小範圍內且也涵蓋在本發明 內’除了在所述範圍內有任何特定地排除的限値以外。在 所述範圍包括該等限値之一或兩者之情況中,除掉此等內 含限制中的一者或兩者之範圍也包括在本發明內。 除非有另外的定義,否則本文所用的所有技術和科學 術都具有對本發明所屬技藝熟諳者所一般了解之相同意義 。雖則類似或等於本文所述者的任何方法和材料都可用於 本發明的實作或檢驗之中,不過在此所說明者爲較佳的方 法和材料。本文所提及的所有文章都以引用方式倂於本文 以揭示和說明與所引文章相關的方法及/或材料。 必須提及者,如本文和後附申請專利範圍所用者,單 數形式的"a”、"and,,和"the”係包括複數指稱,除非文中有 不同的淸楚指明。例如,指稱”銅表面”(a Copper surface )時係包括眾多此等表面而對"銅離子”(the Copper i〇n )的指稱係包括對一或多個銅離子的及諳於此技者所知的 其相當物之指稱,依此類推。另外,必須提及者,雖然本 說明書係稱呼銅表面,不過此舉並無意具有限制性,因爲 本發明也可關聯於含銅表面例如銅合金表面的處理。 本文所討論的文章僅針對彼等在本申請案提出申請的 曰期以前之揭示內容提出。此處不可視爲一種本發明不應 以’’先前發明’’而將此等文章的日期塡早之承認。另外,所 -21 - (17) 200304348 提出的文章之日期可能不同於實際公開日期而可能需要予 以個別獨立地確定。 總論 本發明係以適合用於在銅基板上產生氧化物的組成物 之發現爲基礎,該組成物可對槽中較高的銅離子濃度有更 高耐受性。另外,氧化物產生係在單一步驟中完成。可以 經由對在內層積層程序的銅表面製備之傳統方法予以縱覽 而幫助對本發明的更佳了解。 於本發明中,氧化物產生包括從銅基板的表面溶解銅 ,可如下示而進行:
Cu° (金屬表面)+Cu2+— Cu1+ (亞銅) (1 根據本發明的氧化物產生進一步包括亞銅離子氧化產 生”銹”(tarnish)(氧化物層)··
C u + 0 2 - C u Ο 本發明產生氧化物的組成物可將伴隨,例如傳統蝕刻 劑的銅溶解程序減緩到以約0.0 0 0 0 1到0.0 0 0 1吋每分鐘 的速率從銅表面溶解銅,此爲目前氧化物技術的約四分之 一的速率。 -22- (18) (18)200304348 本發明產生氧化物的組成物可爲酸性或氨性者。於每 一具體實例中,本發明產生氧化物的組成物包括: 1 )作爲銅離子的氧化劑之空氣(大氣氧), 2)初級電解質,該初級電解質對銅離子不具交互作 用性(例如對亞銅離子或銅離子不具交互作用性,以硫酸 根(so42·)和硝酸根(νο3·)爲較佳者初級電解質), 及 3 )亞銅配位基作爲二級電解質,特別者爲鹵離子( 例如氯離子)。 於酸性具體實例中,該初級電解質爲一強酸;於氨性 具體實例中,該初級電解質係由一酸的銨鹽所提供。 於酸性和氨性兩具體實例中,初級電解質”不具交互 作用性”之意在於其不會和亞銅離子或銅離子交互作用形 成錯合物或其他分子體,例如沈澱物,而干擾上面的反應 (1 )或(2 )。 亞銅配位基可爲,例如硫脲或鹵離子。於一較佳具體 實例中,該亞銅配位基爲鹵離子,例如氯離子、溴離子、 等,特別較佳者爲氯離子。 從銅表面的銅溶解速率正比於組成物中所含亞銅配位 基的量例如在組成物中的鹵離子(如氯離子)含量。 本發明酸性產生氧化物的組成物包括:1 ) Cu + +離子來 源,較佳者爲硫酸銅;2 ) —強,非交互作用性酸作爲初級 電解質,較佳者硫酸銅;3 )鹵離子來源,較佳者爲氯化物 或溴化物;及4 )選用的有機物。 -23- (19) (19)200304348 本發明氨性產生氧化物的組成物包括1 ) C u + +離子來 源’較佳者爲硫酸銅;2 )硫酸銨作爲初級電解質;3 )鹵離 子來源;及4 )選用的有機物。 使用本發明組成物進行的銅表面處理可提供對聚合物 材料的改良黏合,相對於未經處理的金屬表面,具有明顯 增加的黏著値(剝離強度)。 至此要更詳細地說明本發明的每一方面。 產生氧化物的組成物 術語H產生氧化物的組成物π如本文中所用者係意指一 種組成物,其可促進銅金屬從銅基板的溶解且在銅基板上 產生一層氧化銅層。 於銅從銅基板溶解的過程中,本發明產生氧化物的組 成物和方法可在使用空氣爲氧化劑之下,導致從經處理的 表面移除約5微吋,常爲約1 0微吋,更常者約1 5微吋, 通常爲1 6微吋的銅若爲了不明理由,使用者偏好移除更 多的金屬,則可經由增加亞銅配位基濃度予以完成。 於不受理論所抱持之下,該產生氧化物的組成物從表 面溶解銅的速率正比於亞銅配位基的含量,且可進一步以 其他變數例如基板暴露於組成物的時間予以調整。因此, 銅溶解速率可經由變異組成物中所含鹵離子的濃度予以控 制。此外,該產生氧化物的組成物不需要任何界面活性劑 或聚合物化合物,且因而可調配成不含可偵檢量的此等化 合物。 -24- (20) (20)200304348 該產生氧化物的組成物可爲酸性產生氧化物的組成物 或爲氨性產生氧化物的組成物。彼等每一者都在下文予以 說明。 酸性產生氧化物的組成物 於此產氧化物的組成物之具體實例中,本發明酸性產 生氧化物的組成物包括:1) Cu + + (銅)離子來源,較佳者爲 硫酸銅;2)強酸,其與銅離子(亞銅或銅離子)不具交互作 用性且係作爲初級電解質(以S〇4 2 _和硝酸根(N〇 3 _)爲較佳的一般式);3 )亞銅配位基作爲二級電解質 ,較佳者鹵離子源(如氯化物);及4)選用的有機物。 銅離子源通常在組成物中提供高到飽和之銅離子濃度 。金屬溶解及因而氧化物形成的速度也正比於溶解銅的濃 度,因而低於1 0克/升銅的濃度係不實用地緩慢者。較佳 銅離子源爲硫酸銅。 該產生氧化物的組成物所含強酸爲一非交互作用酸, 其作爲初級電解質來源,且其不會與銅離子交互作用,例 如不會形成亞銅或銅錯合物。較佳的強且非交互作用性酸 包括硫酸和硝酸。硫酸爲特別較佳者。其他範例強酸包括 ,但不必限於,甲烷磺酸,和過氯酸。較佳者,該酸提供 在約0.0 5N到2NH+,較佳者約0.2NH +級次的質子。 亞銅配位基可由任何適當化合物予以提供。如上所述 者,亞銅配位基係用爲二級電解質,且進而用來控制銅從 銅基板的溶解速率。範例亞銅配位基包括,但不必限於, -25- (21) 200304348 硫脲和鹵離子。較佳的亞銅配位基爲鹵離子 爲在存在於本發明#酸性產生氧化物的組成 在於槽中時,會提供鹵離子之任何適當化合 該鹵離子源爲金屬鹽,(如氯化銅)或載有 (如,鹽酸或氫溴酸)。範例較佳鹵離子爲 子。 亞銅配位基濃度係經選擇以產生最佳程 銅配位基係用爲亞銅離子的受體,且於沒有 會因爲只有邊際可溶性亞銅離子達到飽和水 度減緩。較佳者,亞銅配位基濃度爲至少3 /w) 0.003 莫耳每升到 1〇,〇〇〇ρριη,0.3 莫耳 約1,0 0 0 p p m,0.0 3莫耳/升的鹵離子。 該氨性產生氧化物的組成物所具pH値 的酸或鹼予以調整(例如,於鹵離子爲氯離 可加入 HC1,硫酸或系統中所含初級銨的 pH,而可加入 CuO、NaOH、K〇H,及較佳 等以增加pH )。系統可經由使用輔助緩衝 維持住合意的pH値,不過氨/銨離子即可在 內作爲緩衝劑。通常,pH値係經選擇成用 所含亞銅鹽和銅鹽皆爲可溶者。 該酸性產生氧化物的組成物也視需要包 物例如直鏈炔醇(如丁炔二醇、丙炔醇等) 如戊二酸、丁二酸、己二酸,或彼等的任 BASF的二羧酸中之摻合物))。較佳的有 ,鹵離子源可 物,特別是存 物。較佳者, 鹵離子的礦酸 氯離子和溴離 序速度者。亞 其存在之下, 平而使程序極 100ppm(w 每升,較佳者 可以使用恰當 子的情況中, 酸,等以降低 者氫氧化銨, 劑予以緩衝以 較佳pH範圍 以確保緩衝液 括一有機化合 ,或二羧酸( 何組合(如在 機物會與銅形 (22) (22)200304348 成不溶性,且較佳者深色化合物。於含有時,有機物含量 通常爲約〇 . 〇 1 % w /w到約5 % w /W。 於一特定具體實例中,該酸性產生氧化物的組成物包 括1 )約1 〇克/升到飽和度的一不活性酸的鹽存在之銅,2 )約0.0 0 1到2.0 N上述非交互作用性酸;3 )約〇 . 0 0 0 1到 2.0N的亞銅配位基,其較佳者爲鹵離子;及,選用者,4 ) 有機添加劑,其存在可產生更均勻的黏合。 可以使用約65 -70°F (室溫)的處理溫度。該酸性產 生氧化物的組成物通常與銅基板在6 5 - 7 0 °F使用時,接觸 約3 0秒到5分鐘,常爲約2分鐘。可以使用更高的溫度 ,伴隨著成比例地更短程序時間。通常,隨著溫度增高 2 0°F,要將最佳接觸時間縮減50%。 氨性產生氧化物組成物 本發明氨性產生氧化物的組成物包括:1) Cu + +離子 源,較佳者爲硫酸銨或硝酸銨;3 )亞銅配位基源,較佳者 鹵離子;及4)選用的有機物。 銅離子源通常提供組成物高達飽和度的銅離子濃度, 典型地大於約0.5 Μ的濃度。如在酸性組成物中者,程序 速度係正比於銅離子濃度,且因而具有低於〇 . 2Μ銅離子 的組成物係不實用地緩慢者。較佳者,銅離子源爲硫酸銅 〇 該初級電解質源爲一酸的銨鹽,較佳者爲硫酸銨或硝 酸銨,不過也可爲甲烷磺酸銨或過氯酸銨。初級電解質( -27- (23) (23)200304348 如S 042'或ΝΟΓ離子)在組成物中的含量通常爲0.1M到 2M,且可高達飽和度。 組成物的pH値係經由添加ΝΗ4 + ΟΗΓ予以調整以提供 約ρΗ8到約pHIO的pH値。到目前爲止,約8.3的pH値 經證明爲最佳者。 亞銅配位基可由任何適當化合物予以提供。如上文所 述者,亞銅配位基係用爲二級電解質,且進一步用以控制 銅從銅基板的溶解速度。範例亞銅配位基包括硫脲和鹵離 子。鹵離子爲較佳的亞銅配位基。鹵離子來源可爲在本發 明氨性產生氧化物的組成物中存在時會提供鹵離子之任何 化合物。較佳者,鹵離子源爲金屬鹽(如氯化銅)。範例 較佳鹵離子爲氯離子和溴離子。 亞銅配位基濃度係經選擇以使亞銅配位基和銅離子的 深度平衡而提供可接受的程序速度且沒有從溶液沈澱出金 屬之情形。較佳者該亞銅配位基濃度爲至少約1 〇 〇 p p m ( 0.003M)到 10,000ppm(0.3M),較佳者爲約 l5〇〇〇ppm (0.0 3 Μ )爲鹵離子。 該氨性產生氧化物的組成物也可視需要包括一有機化 合物例如直鏈炔醇(如丁炔醇、丙炔醇、和類似者),或 二羧酸(如戊二酸、丁二酸、己二酸、或彼等的任何組合 (例如在BASF二羧酸中的摻合物)。於含有時,該有機 物的量通常爲約〇 . 〇 1 % w /w到約5 % w /w。 於本發明特定具體實例中,該產生氧化物的組成物爲 一種氨性產生氧化物的組成物,且包括:1 )約1 〇克/升 -28- (24) (24)200304348 到飽和度以不活性酸的銅銨鹽形式存在之銅;2 ) —足以將 p Η値調整到大於約7,且不大於約1 〇 · 5的量之氫氧化錢 ;3 )約0.000 1 Ν到2.0Ν的亞銅配位基,其較佳者爲鹵離 子;及,視需要地,4 )有機添加劑,其可維持更均勻的黏 合。 約65_7〇T (室溫)的處理溫度爲通常較佳者。該氨 性產生氧化物的組成物通常與銅基板接觸約3 0秒到5分 鐘’常爲約2分鐘。可以使用更高的溫度,不過因爲氨具 有揮發性,因此高於1 3 0 Τ的溫度爲不實用者。同酸性形 式一般者,最佳時間會隨著溫度增高而減短,再度地每增 加20°F要縮減50%。 程序線 於一具體實例中,係將本發明組成物和方法組建到程 序線內以製造具有黏合聚合物材料之銅基板,如在,例如 印刷電路板(PCB )製造中者。雖然本發明方法特別適合 $於多層印刷電路板的製造中,不過該方法不限於此等, I可應用於需要提供在銅基板與有機物(如聚合物)基板 之間的黏合之任何製造程序中。 通常,該程序包括:1 )淸潔該銅基板;2 )在銅表面 ^ ^生氧化物層;3 )將處理表面乾燥之後與該有機物基板 $裝;及4 )在熱和壓力下將處理過的銅基板黏合到聚合物 #料(例如,預浸材料)。該程序可進一步包括在此等步 驟之前,之中,及/或之後的步驟。 -29- (25) (25)200304348 銅表面。可以根據本發明處理的金屬表面包括銅基板 ,例如銅或銅合金基板。對”銅”或”銅表面,,的指稱,如本 文所用者’不蒽謂著要限制到只含銅的基板和表面,而是 葸指涵蓋含銅表面例如銅合金表面。”銅基板”因而打算涵 蓋適合根據本發明處理的任何含銅基板。 有機基板。根據本發明製成的經處理銅表面可以黏合 到任何適當的有機基板,該基板通常爲聚合物材料。範例 有機基板包括,但不必限於,預浸坯料材料,可造像的介 電質’等。範例有機基板包括,但不必限於,溴化環氧樹 脂(於業界中稱爲FR_4 )和聚醯亞胺,也稱爲”撓性電路 ”(flex circuits )及聚四氟乙烯(鐵氟龍tm )。 下面提出對於本發明產生氧化物的組成物在CB製造 序步驟中的使用之一般說明。 淸潔。於合意時,可以使用任何習用的,可相容的, 有效淸潔組成物先淸潔金屬表面。範例淸潔組成物包括, 但不必限於,蝕刻劑 '微蝕刻劑、鹼性淸潔劑,較佳者爲 使用檸檬酸鹽、酒石酸鹽、葡萄糖酸鹽、EDTA、和其衍 生物予以鉗合。標的酸性淸潔劑包括,但不限於,含有各 種礦物酸及/或有機酸及選用的界面活性劑,及/或水溶性 溶劑者。所有此等類型的組成物都是諳於金屬整蝕工藝和 作業者所熟知者。 淸潔劑類型通常是根據廣多種因素來選擇,包括,但 不一定限於要移除的污物之類型,和程序條件限制(時間 、溫度)。一般而言,淸潔劑類型的選擇係由污物本質, -30- (26) (26)200304348 及淸潔程序條件所驅動。 淸潔時間可根據,例如,淸潔溶液的溫度,污物的頑 強性,等而變異(如,1到5分鐘)。於金屬基材係處於 暴露的鹼敏感性基板,例如聚醯亞胺之上的情況中,該淸 潔劑可爲酸,或經緩衝的鹼性淸潔劑。 沖洗通常是使用”級聯”技術予以完成,其在有考慮水 保存的情況中爲特別較佳者。通常,此技術包括三個相的 沖洗室,於最後一室中只用到新鮮的水。於第二室中的沖 洗液係泵取自沖洗室3的液池(下面的槽),室1的沖洗 液係泵取自室2的液池,使得從第一室中的沖洗液落下的 水係排掉,或排到廢棄物處理。此系統可提供三次沖洗, 新鮮水只進入一室中。沖洗水經”級聯”經過程序線,且每 一次沖洗都比其前一者更爲乾淨。 氧生物產生。經淸潔過的銅表面可以使用傳統產生氧 化物的組成物或本發明產生氧化物的組成物予以處理以產 生氧化物。 一般而言,在使用本發明產生氧化物的組成物之情況 中,係將金屬表面與該產生氧化物的組成物接觸至少約 2 0-3 0秒,至少約1-2分鐘,且可長達約5分鐘。通常, 該金屬表面係與產生氧化物的組成物接觸約2分鐘。氧化 步驟可在室溫9約65 -7 0°F ),或更高溫下進行。程序時 間和溫度通常係經調整以在最短程序時間得到最佳黏合強 度。通常,氧化物產生係以足以提供具有合意的能力(如 ,增強的與有機基板形成黏著性黏合的能力)及符合現行 -31 - (27) (27)200304348 工業標準的外觀(其爲任意的深棕色到黑色)之氧化金屬 表面的時間和溫度下進行。 典型的預淸潔劑包括5 0- 1 5克/升範圍內的過硫酸鈉 或鉀的水溶液,且加入0 . 1 - 〇。2 N硫酸者。 噴佈爲通常較佳者(例如,相對於淸漬而言),因此 應用方式可使空氣與金屬表面的接觸達到最大之故。 補充。氧化物產生步驟所用的含有產生氧化物的組成 物之浴可經由添加補充組成物予以補充以維持該浴的有用 壽命,該補充組成物包括(經恰當選擇者):1 )初級電 解質來源;和2 )二級電解質/亞銅配位基(如鹵離子)來 源。 例如在使用包括硫酸根作爲初級電解質和氯離子作爲 二級電解質的酸性產生氧化物的組成物時,其範例補充組 成物包括H2S〇4和HC1。在使用包括硫酸根作爲初級電解 質和溴作爲二級電解質的酸性產生氧化物的組成物時,其 恰當的補充組成物包括H2S04和HBr。類似地,在使用包 括初級電解質硫酸根和二級電解質氯離子的氨性產生氧化 物的組成物時,恰當的補充組成物包括硫酸銨和HC 1。於 使用包括初級電解質硝酸根和二級電解質氯離子的氨性產 生氧化物的組成物時,其恰當的補充組成物包括硝酸銨和 氯化錢。 於補充組成物中的初級和二級電解質之濃度可以選擇 成在添加到浴中的提供每一種電解質合意的濃度。一般而 言,補充液係經調配成將浴中所有成分維持成使其水平在 -32- (28) (28)200304348 該浴所具功能的可接受範圍之內,較佳者於近乎固定的水 平之下。因此,例如,若浴中含有一機物,該補充液也包 括與使用溶液中約相同濃度的該有機物。 例如,宜於將該浴維持成使銅離子的濃度爲約7 0克/ 升之情況中,補充組成物要包括約1 26.7克/升的硫酸, 及足以維持浴中的合意亞銅配位基水平之合意亞銅配位基 之量。 理想者,係在銅濃度趨近飽和時加入補充液,且可能 在實際上開始沈澱主要的銅鹽。此點可經由監測使用溶液 所具比重,或於本發明酸性組成物的情況中,因爲溶液的 酸性會隨著銅濃度的積組而消耗掉,所以銅/也可經由測 量和監測使用溶液中的酸度予以推知。 乾燥。之後使用任何可接受的手段將處理後的金屬表 面予以乾燥。 黏合到有機基板。接著可將處理過的金屬表面根據習 用方法黏合(如透過積層法)到有機基板。於使用多層產 品製造P CB的情況中,係根據習用方法處理多層產品以 製成成品P C B。 多層產品的特性。根據本發明處理過的金屬表面可提 供合宜的黏著性黏合(如等於或高於工業標準的剝離強度 )。該剝離強度會隨著其所黏合的有機物類別而變異,不 過常用的工業標準品爲聚溴化環氧化物(稱爲Fr_4 )者 ’且工業標準黏合強度於一吋寬條上爲4 _ 6磅級次。一般 而a ’該黏著劑黏合的強度爲相對於在未處理金屬表面與 -33- (29) (29)200304348 有機基板之間的黏著性黏合所具剝離強度有至少約〗〇%, 常爲至少約5 0 %,更常者至少約1 〇 〇 %,甚至更佳者至少 約1 5 0 %,且可爲至少約2 〇 〇 %或更大的改良者 【實施方式】 實施例 下面諸實施例係經提出以對諳於此技者提供有關如何 使用本發明的完整揭示與說明,且不是用以對發明人所認 爲的彼等的發明所具範圍也無意將下面的實驗視爲代表所 實施過的所有或唯一實驗。有針對所用數値(例如,量、 溫度、等)給予確保準確度的努,不過仍應該慮及某些實 驗誤差和偏差。除非另外指明,否則份數係以重量計、分 子量爲重量平均分子量,且壓力爲等於或接近大氣壓。 實施例1 .在預浸坯料與用本發明酸性產生氧化物的組成物 處理過的銅表面之間的黏著劑黏合之剝離強度 下面提出本發明各種氧化物產生的組成物之實施例, 且在預浸坯料爲1 / 2吋使用此等產生氧化物的組成物處理 過的銅條之間形成黏合時展示出強度。於每一實施例中, 都將在 RD-68 ( RD Chemical Co., Mountain View, CA) 中預淸潔過的銅再用所示產生氧化物的組成物在室溫下處 理2分鐘。 之後將處理過的銅條置於FR-4預浸坯料上,並加熱 到3 5 0 °F 3 0到6 0分鐘同時施加壓力到該條上。然後對 (30)200304348 該條施以標準剝離強度檢驗。將結果於下面提出。配方的 諸成分係以重量/重量百分比呈現出,小括號內的値爲該 藥劑的重量/重量百分比。
-35- 200304348 (31) 配方 剝離強度(克/ ]/2吋) 2 5 %硫酸銅 1 % 硫酸(9 7 % ) 〇 . 2 %氯化銅 (1000 ppm氯離子) 642.3± 449.6 (3次試驗) 2 2.2 5 %硫酸銅 1% 硫酸(97%) 2.0 %氯化銅 (10,000 ppm 氯離子) 335± 161.3 (4次試驗) 2 5 %硫酸銅 1% 硫酸(97%) 0.2 %氯化銅 1 % B A S F 二羧酸 528± 327.9 (4次試驗) 2 5 %硫酸銅 1% 硫酸(97%) 2.0%氯化銅 1 % B A S F 二羧酸 3 5 K 7土 118.4 (4次試驗) 25%硫酸銅 1 % 硫酸(9 7 % ) 0.2% 5 0% HBr ( 1 000 ppm溴離子) 645.6土 430.2 (3次試驗) 2 5 %硫酸銅 2.0% 5 0% HBr (10,000 ppm 溴離子) 229土 106.7 (3次試驗) 2 5 %硫酸銅 0.2%氯化銅 (1000 ppm氯離子) 1% 硫酸(9 7%) 2%丁 炔二醇(35%) 1 8 3 9土 192 (4次試驗) 2 5 %硫酸銅 〇 . 2 %氯化銅 (1 0 0 0 p p m氯離子) 1%硫酸(97%) 0.0 2 % 丁 炔二醇(3 5 % ) 470.1土 258 (4次試驗) 2 5 %硫酸銅 〇 . 2 %氯化銅 1%硫酸(97%) 1%炔丙醇 687.0土 545.0 (3次試驗) -36 - (32) (32)200304348 貫ί也例2 ·在預理料與用本發明的氣性產生氧化物的組 成物處理過的銅表面之間的黏著性黏合所具剝離強度 使用下面氨性產生氧化物的組成物重複實施例1中所 述試驗: 12.3%氨溶液(2 8 -3 0% ) ( 2.02M ) 1 2 % 硫酸銅(0.5 5 Μ ) 〇 . 2 % 氯化銅(0.0 1 Μ ) (lOOOppm 氯離子) φ 2%丁炔二醇(35%溶液) 16%硫酸銨(1.4M) pH = 9 · 5 1 所侍求占強度爲2884土 15〇克/1时寬條。 實施例3 :在預浸坯料與用本發明酸性產生氧化物的組成 物處理過的銅表面之間的黏著性黏合所具剝離強度 使用實施例2的氨性產生氧化物的組成物重複實施例 ® 1中所述試驗,但其中沒有丁炔二醇有機物。所得剝離強 度爲2 7 0 0 ± 8 〇 〇克每1 -吋寬條。有趣者,於此實施例中, 剝離強度會隨著條上的位置而變異。該有機物(於此比較 中爲丁炔二醇)因而提供在銅表面上的剝離強度之一致性 ’但不一定對整體剝離強度。 於經過對照本發明特定具定實施例說明過本發明之後 ’詣於此技者應了解可以作出各種改變且可代入等效物而 不連離本發明真正旨意和範圍。此外,可以作出許多條改 -37- (33)200304348 以使特別情況,材料、物質組成、方法、程序步驟或多步 驟調適於本發明目的、旨意和範圍。所有此等修改都打算 包括在後面所申請專利範圍的範圍之內。
-38-

Claims (1)

  1. 200304348 Ο) 拾、申請專利範圍 1. 一種在銅基板上面產生氧化物的方法,該方法包括 將銅基板的表面與一產生氧化物的組成物接觸,該產生氧 化物的組成物包括: a) Cu + + (銅)離子來源; b )與亞銅離或銅離子爲非交互作用性的初級電解質 來源;和 c )亞銅配位基來源; φ 該接觸係在足以在該銅基板表面上產生氧化物的條件 與時間下進行; 其中在銅基板上的氧化物產生可以生成一經處理的銅 表面’該經處理的銅表面在黏合到有機基板上時,可產生 相較於未處理銅基板表面更爲高強度的黏結合。 2 .如申請專利範圍第1項之方法,其中該產生氧化物 的組成物進一步包括一選自下列群組中之有機化合物:直 鏈炔醇和二羧酸。 ® 3 .如申請專利範圍第1項之方法,其中該亞銅配位基 爲_離子。 4 .如申請專利範圍第3項之方法,其中該鹵離子爲氯 離子或溴離子。 5 ·如申請專利範圍第3項之方法,其中該亞銅配位基 來源爲氯化銅。 6.如申請專利範圍第1項之方法,其中該產生氧化物 的組成物爲酸性產生氧化物的組成物,且該初級電解質來 -39- (2) 200304348 源爲一強酸。 其中該強酸爲硫酸 7 .如申請專利範圍第6項之方法 8 .如申請專利範圍第 爲硫酸銅。 9 .如申請專利範圍第 7項之方法’其中該銅離子來源 6項之方法,其中該強酸爲硝酸 1 〇.如申請專利範圍第1項之方法,复由^ ^/ 塵 夂干s亥產生氧化 響 物的組成物爲氨性的產生氧化物組成物,月_ # m Λ ^ 4 Θ初級電解質 來源爲一酸的銨鹽。 1L如申請專利範圍第1〇項之方法,#中該銨鹽爲硫 酸銨。 i2.如申請專利範圍第10項之方法’其中該銨鹽爲硝 酸銨。 1 3 . —種在銅基板上面產生氧化物的方法,該方s @ 括: # 將銅基板的表面與一酸性產生氧化物的組成物接觸, 該酸性產生氧化物的組成物包括: a) Cu + + (銅)離子來源; b )與亞銅離子或銅離子爲非交互作用性的強酸;和 c )鹵離子來源; 該接觸係在足以在該銅基板表面上產生氧化物的條件 與時間下進行; 其中在該銅基板上的氧化物產生可以生成一經處理的 -40- (3) (3)200304348 銅表面,該經處理的銅表面在黏合到有機基板上時,可產 生相對於未處理銅基板表面更爲高強度的黏結合。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之方法,其中該酸性產生 氧化物的組成物進一步包括一選自下列群組中之有機化合 物:直鏈炔醇和二羧酸。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之方法,其中該鹵離子爲 氯離子或溴離子。 1 6 ·如申請專利範圍第1 3項之方法,其中該鹵離子來 源爲氯化銅。 1 7 .如申請專利範圍第1 3項之方法,其中該鹵離子的 含量爲約 1,000 ppm 到 10,000 ppm。 1 8 .如申請專利範圍第1 3項之方法,其中該強酸爲硫 酸。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之方法,其中該銅離子來 源爲硫酸銅。 2 0 .如申請專利範圍第1 3項之方法,其中該強酸爲硝 酸。 2 1 .如申請專利範圍第20項之方法,其中該銅離子來 源爲硝酸銅。 2 2 · —種在銅基板上面產生氧化物的方法,該方法包 括: 將銅基板的表面與一氨性的產生氧化物組成物接觸, 該氨性的產生氧化物組成物包括: a ) Cu + + (銅)離子來源; (4) (4)200304348 b )可以產生與亞銅離子或銅離子爲非交互作用性的 初級電解質之酸銨鹽;和 c )鹵離子來源; 該接觸係在足以在該銅基板表面上產生氧化物的條件 與時間下進行; 其中在該銅基板上的氧化物產生可以生成一經處理的 銅表面’該經處理的銅表面在黏合到有機基板上時,可產 生相對於未處理銅基板表面更爲高強度的黏結合。 0 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之方法,其中該鏡鹽爲硫 酸銨。 2 4 .如申請專利範圍第2 3項之方法,其中該銅離子來 源爲硫酸銅。 2 5 .如申請專利範圍第22項之方法,其中該銨鹽爲硝 酸銨。 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項之方法,其中該銅離子來 源爲硝酸銅。 ¥ 2 7.如申請專利範圍第22項之方法,其中該氨性的產 生氧化物組成物進一步包括一選自下列群組中之有機化合 物:直鏈炔醇和二羧酸。 2 8 .如申請專利範圍第2 2項之方法,其中該鹵離子爲 氯離子或溴離子。 2 9.如申請專利範圍第22項之方法,其中該鹵離子來 源爲氯化銅。 、 3 〇.如申請專利範圍第22項之方法,其中該鹵離子的 -42- (5) (5)200304348 含量爲約 l,〇〇〇ppm 到 i〇,〇〇〇ppm。 3 1 . —種將聚合物樹脂黏合到銅基板表面之方法,該 方法包括: 將銅基板的表面與產生氧化物的組成物進行接觸;該 產生氧化物的組成物包括: a ) C u + + (銅)離子來源; b )與亞銅離或銅離子爲非交互作用性的初級電解質 來源;和 籲 c )亞銅配位基來源; 其中該初級電解質來源係選自一強酸和一酸的銨鹽所 組成之群,且其中該接觸係在足以在銅基板表面上產生氧 化物的條件與時間下進行;及 將一聚合物材料黏合到該銅基板的表面。 3 2 ·如申請專利範圍第3 1項之方法,其中該產生氧化 物的組成物進一步包括一選自下列群組中之有機化合物: 直鏈炔醇和二羧酸。 · 3 3 .如申請專利範圍第3 1項之方法,其中該亞銅配位 基爲鹵離子。 3 4 .如申請專利範圍第3 3項之方法,其中該鹵離子爲 溴離子或氯離子。 3 5 .如申請專利範圍第3丨項之方法,其中該亞銅配位 基來源爲氛化銅。 3 6.如申請專利範圍第3 i項之方法,其中該初級電解 質來源爲一強酸且該強酸爲硫酸。 - 43- (6) (6)200304348 3 7 .如申請專利範圍第3 6項之方法,其中該銅離子來 源爲硫酸銅。 3 8 .如申請專利範圍第3 1項之方法,其中該初級電解 質來源爲硫酸銨。 3 9 .如申請專利範圍第3 6項之方法,其中該銅離子來 源爲硫酸銅。 4 〇 .如申請專利範圍第3 1項之方法,其中該聚合物材 料爲一預浸坯料。 修 4 1 . 一種組成物,其包括產生氧化物的組成物,該產 生氧化物的組成物包括: a) C u + + (銅)離子來源; b) 與亞銅離或銅離子爲非交互作用性的初級電解質 來源;和 c) 亞銅配位基來源; 其中該a),b)和c)每一者的含量爲使得該產生氧化物 的組成物與銅基板在大氣氧存在下的接觸會導致在該銅基 鲁 板上面生成氧化銅。 4 2.如申請專利範圍第41項之組成物,其中該組成物 進一步包括一銅基板,該銅基板係暴露於大氣氧。 4 3 .如申請專利範圍第4 1項之組成物,其中該產生氧 化物的組成物進一步包括一選自下列群組中之有機化合物 :直鏈炔醇和二羧酸。 4 4 .如申請專利範圍第4 1項之組成物,其中該亞銅配 位基爲鹵離子。 -44- (7) (7)200304348 4 5 .如申請專利範圍第44項之組成物,其中該鹵離子 爲氯離子或溴離子。 4 6 .如申請專利範圍第44項之組成物,其中該亞銅配 位基來源爲氯化銅。 4 7 .如申請專利範圍第4 1項之組成物,其中該產生氧 化物的組成物爲一酸性的產生氧化物的組成物,且該初級 電解質來源爲一強酸。 4 8.如申請專利範圍第47項之組成物,其中該強酸爲 硫酸。 49.如申請專利範圍第48項之組成物,其中該銅離子 來源爲硫酸銅。 5 0.如申請專利範圍第47項之組成物,其中該強酸爲 硝酸。 5 1 .如申請專利範圍第5 〇項之組成物,其中該銅離子 來源爲硝酸銅。 5 2 .如申請專利範圍第々I項之組成物,其中該產生氧 化物的組成物爲〜氨性的產生氧化物組成物,且該初級電 解質來源爲一酸的錢鹽。 5 3 .如申請專利範圍第52項之組成物,其中該銨鹽爲 硫酸銨。 5 4 .如申請專利範圍第5 3項之組成物,其中該銅離子 來源爲硫酸銅。 5 5 .如申請專利範圍第5 2項之組成物,其中該銨鹽爲 硝酸銨。 -45- (8) (8)200304348 56.如申請專利範圍第55項之組成物,其中該銅離子 來源爲硝酸銅。 5 7 .如申請專利範圍第4 i項之組成物,其中該亞銅配 位基來源爲氯離子,該氯離子的含量爲約uoo ppm到 10,000 ppm。 5 8 .如申請專利範圍第4 7項之組成物,其中: 該初級電解質來源爲一強酸,其存在濃度爲約0 0 〇 J N 到 2.0 N ; 該銅離子來源係以一酸的鹽形式存在,其濃度爲約 10克/升到飽和度;且 該亞銅配位基來源提供約〇 . 〇 〇 〇 1 N到2.0 N的亞銅配 位基。 5 9 .如申請專利範圍第5 2項之組成物,其中: 該銅離子來源係爲一不活性酸的銅銨鹽,且其存在濃 度爲約1 〇克/升到銅在該組成物中的飽和度; 該亞銅配位基來源提供約0.0 0 0 1 N到2.0 N的亞銅配 位基;且 該組成物中含有氫氧化銨以調整pH到約7與1 0.5之 間。 6 0. —種補充產生氧化物的化學系統之方法,該方法 包括: 經由添加補充組成物而補充氧化物產生浴’其中該氧 化物產生浴包括一產生氧化物的組成物’該產生氧化物的 組成物包括: -46- 200304348 Ο) a ) C u + + (銅)離子來源; b )與亞銅離或銅離子爲非交互作用性的初級電解質 來源;和 c )亞銅配位基來源; 其中該a ),b)和c)每一者在該產生氧化物的組成物中 的含量爲使得該產生氧化物的組成物與銅基板在大氣氧存 在下的接觸會導致在該銅基板上面生成氧化銅,且 其中該補充組成物包括b)和c),且 其中該添加補充組成物至該氧化物產生浴可恢復該浴 以使其中的銅離子、初級電解質、和亞銅配位基的濃度類 似於在該浴用於產生氧化物之前的濃度値。 6 1 .如申請專利範圍第60項之方法,其中該產生氧化 物的組成物進一步包括一選自下列群組中之有機化合物: 直鏈炔醇和二羧酸。 6 2 .如申請專利範圍第6 0項之方法,其中該亞銅配位 基爲鹵離子。 63.如申請專利範圍第62項之方法,其中該鹵離子爲 氯離子或溴離子。 64 .如申請專利範圍第60項之方法,其中該亞銅配位 基來源爲氯化銅。 6 5 .如申請專利範圍第60項之方法,其中該產生氧化 物的組成物爲一酸性產生氧化物的組成物’且該初級電解 質來源爲選自硫酸和硝酸所組成群之強酸。 6 6 .如申請專利範圍第6 5項之方法,其中該強酸爲硫 -47- (10) (10)200304348 酸,且該銅離子來源爲硫酸銅。 6 7 ·如申請專利範圍第6 5項之方法,其中該強酸爲硝 酸,且該銅離子來源爲硝酸銅。 6 8 .如申請專利範圍第6 0項之方法,其中該產生氧化 物的組成物爲一氨性的產生氧化物組成物,且該初級電解 質來源爲一選自硫酸銨和硝酸銨所組成群之酸的銨鹽。 6 9.如申請專利範圍第68項之方法,其中該銨鹽爲硫 酸銨,且該銅離子來源爲硫酸銅。 7 0 .如申請專利範圍第6 0項之方法,其中該亞銅配位 基來源爲氯離子,該氯離子的含量爲約 1,〇〇〇 ρρηι到 1 0,000 p p m 〇 -48- 200304348 陸、(一) (二) 、本案指定代表圖為:第_圖 、本代表圖之元件代表符號簡單說明: 無
    柒、本案若 式: 有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學 無
    -4-
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