TW201510295A - 錫或錫合金用電鍍液及其用途 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係解決以過去所使用錫或錫合金鍍敷用鍍液試圖填充貫孔或通孔時，填充本身無法良好地進行，即使填充本身能夠良好地進行，有其為極端長填充時間的問題。解決該課題之錫或錫合金用電鍍液的特徵係含有以下的成分(a)及(b)： (a)含羧基之化合物 (b)含羰基之化合物，且成分(a)為1.3g/L以上，以及成分(b)為0.3g/L以上。

Description

錫或錫合金用電鍍液及其用途
本發明係關於錫或錫合金用電鍍液及使用其之盲孔或通孔的填充方法，以及電子電路基板的製造方法。
至今為止半導體的立體封裝或印刷配線板之盲孔或通孔的填充步驟中使用鍍銅，封裝步驟中使用焊球或錫合金。
然而，以往的步驟中於填充步驟及封裝步驟使用不同金屬種，而有步驟為複雜的問題。
於是，若盲孔或通孔的填充步驟中，與封裝步驟同樣地可使用錫或錫合金，則有可省略封裝步驟的可能性。實際上也有報告於盲孔或通孔的填充步驟予以錫或錫合金的技術(專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2012-87393公報
然而，以以往所報告錫或錫合金鍍敷用鍍液填充貫孔或通孔時，填充本身無法良好地進行，即使填充本身可良好地進行，有其為極端長填充時間的問題。
本發明者們為了解決上述課題深入研究的結果，發現藉由在以往熟知的錫或錫合金鍍敷用鍍液使特定化合物以特定濃度含有，可在短時間以高信賴性填充盲孔或通孔，而完成本發明。
亦即，本發明係一種錫或錫合金用電鍍液， 其特徵係含有以下的成分(a)及(b)：
(a)含羧基之化合物
(b)含羰基之化合物，且成分(a)為1.3g/L以上，以及成分(b)為0.3g/L以上。
又，本發明之特徵係於具有盲孔或通孔的被鍍敷物以上述錫或錫合金用電鍍液電鍍盲孔或通孔的鍍敷填充方法。
進而，本發明係於具有盲孔或通孔的基板進行包括鍍敷填充步驟之電子電路基板的製造方法中，其特徵為以上述盲孔或通孔的鍍敷填充方法進行鍍敷填充之電 子電路基板的製造方法。
本發明的錫或錫合金用電鍍液，係藉由於具有盲孔或通孔的被鍍敷物電鍍，可在短時間以高信賴性填充盲孔或通孔。
又，本發明的錫或錫合金用電鍍液係可利用於半導體的立體封裝或印刷配線板之盲孔或通孔的填充步驟或直通矽通道的形成。
[圖1]實施例2之電鍍後基板的剖面照片(圖中(a)係使用比較品1之電鍍液以0.075A/dm2進行電鍍15分鐘者，(b)係使用實施品1的電鍍液以0.075A/dm2進行電鍍20分鐘者)。
[圖2]實施例3之電鍍後基板的剖面照片(圖中(a)~(d)係使用比較品2之電鍍液，以0.05A/dm2下進行電鍍，15分鐘後、30分鐘後、60分鐘後、90分鐘後者)。
[圖3]實施例3之電鍍後基板的剖面照片(圖中(a)~(e)係使用實施品1之電鍍液，以0.05A/dm2下進行電鍍、15分鐘後、30分鐘後、60分鐘後、90分鐘後、 120分鐘後者)。
[圖4]實施例6之電鍍後基板的剖面照片(圖中、(a)~(c)係使用實施品2之的電鍍液，以1.5A/dm2下進行電鍍，15分鐘後、25分鐘及35分鐘後者)。
在本發明的錫或錫合金用電鍍液(以下稱為「本發明的電鍍液」)所含有的成分(a)含羧基之化合物係只要是具有羧基的化合物即可，則無特別限定，可列舉例如甲基丙烯酸、丙烯酸、巴豆酸、丙烯-1,2-二羧酸、乙基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等、該等中甲基丙烯酸、丙烯酸為佳。又，該等含羧基之化合物係可使用1種或2種。
本發明的鍍液之成分(a)含羧基之化合物的含有量係1.3g/L以上，佳為1.3~2.5g/L。
本發明的鍍液所含有的成分(b)含羰基之化合物係只要是具有羰基的化合物即可，無特別限定，例如可列舉苄叉丙酮、萘醛、氯苯甲醛、鄰苯二甲醛、水楊醛縮、氯萘醛、甲氧基苯甲醛、香草醛等，該等中苄叉丙酮、萘醛、氯苯甲醛為佳。又，該等含羰基之化合物係可使用1種或2種。另外，在本發明的鍍液使含羰基之化合物包含時，亦使例如甲醇、異丙醇等溶劑包含為佳。
本發明的鍍液之成分(b)含羰基之化合物的含有量係0.3g/L以上，佳為0.3~1.0g/L。
另外，本發明的鍍液中，成分(a)與成分(b)的莫耳比係無特別限定，佳為10以下，更佳為2~9。
作為成為本發明的鍍液之基底的以往熟知的錫或錫合金用電鍍液，無特別限定，例如作為錫離子與合金用金屬離子，可列舉例如銀離子、金離子、銅離子、鉛離子、銻離子、銦離子、鉍離子等，或作為將浴調整為酸性，使穩定化的酸，可列舉例如包含硫酸、甲磺酸、氟硼酸、苯酚磺酸、胺磺酸、焦磷酸等者。作為更具體的錫或錫合金用電鍍浴，可列舉硫酸浴、甲磺酸浴、硼氟化物浴等。該等中硫酸浴、甲磺酸浴為佳。
又，在本發明的鍍液進而亦可將熟知的非離子系、陽離子系、陰離子系表面活性劑、鄰苯二酚、間苯二酚、鄰苯二酚磺酸等的抗氧化劑等添加至以往熟知的錫或錫合金用電鍍液。
以下記載本發明的鍍液之佳態樣。
<錫用電鍍液>
甲磺酸亞錫(作為錫)：25~150g/L，佳為70~125g/L
甲磺酸：10~180g/L，佳為15~120g/L
聚氧乙烯月桂胺：0.1~8g/L，佳為3~6g/L
鄰苯二酚：0.1~5g/L，佳為0.5~2g/L
甲基丙烯酸：0.2~4g/L，佳為1.3~2.5g/L
1-萘醛：0.05~1.5g/L，佳為0.3~1.0g/L
甲醇：0.7~25g/L，佳為3.5~17g/L
<錫合金用電鍍液>
甲磺酸亞錫(作為錫)：25~150g/L，佳為70~125g/L
甲磺酸鉛(作為鉛)：0.1~50g/L，佳為1~30g/L
甲磺酸：10~180g/L，佳為15~120g/L
聚氧乙烯月桂胺：0.1~8g/L，佳為3~6g/L
鄰苯二酚：0.1~5g/L，佳為0.5~2g/L
甲基丙烯酸：0.2~4g/L，佳為1.3~2.5g/L
1-萘醛：0.05~1.5g/L，佳為0.3~1.0g/L
甲醇：0.7~25g/L，佳為3.5~17g/L
本發明的鍍液係可以以往熟知的方法於被鍍敷物電鍍。使用本發明的鍍液之電鍍方法係無特別限定，可列舉例如於被鍍敷物進行鹼性脫脂、親水化處理、酸活性等前處理後、將此浸漬於本發明的鍍液之方法等。
使用本發明的鍍液之電鍍條件係無特別限定，使用通常的錫或錫合金之電鍍條件即可，例如以浴溫10~40℃，在陽極以錫，在陰極以電流密度0.2~3A/dm2進行即可。又，電鍍之際以槳等攪拌為佳。
以本發明的鍍液可電鍍之被鍍敷物係無特別限定，可列舉例如表面為由銅、鎳、黃銅等金屬、ABS、聚醯亞胺、環氧等樹脂等所形成者等。
另外，本發明的鍍液係亦可於如上述通常的 被鍍敷物電鍍，特別是在具有盲孔或通孔的被鍍敷物電鍍，再使用於將盲孔或通孔用錫或錫合金填充為佳。
將本發明的鍍液使用於盲孔填充時，將本發明的鍍液之成分(a)與(b)的莫耳比作為10以下，佳為2~9。又，將本發明的鍍液使用於通孔填充時，本發明的鍍液之成分(a)與(b)的莫耳比作為10以下，佳為3.5~10。
使用本發明的鍍液將盲孔或通孔用錫或錫合金填充時，電鍍條件係無特別限定，例如以浴溫10~40℃，在陽極以錫，在陰極以電流密度0.01~2.5A/dm2進行即可。又，為了縮短鍍敷時間，將電鍍中的電流密度設為較電鍍開始時相對更高即可。將電鍍中的電流密度設為較電鍍開始時相對更高的方法係無特別限定，可列舉例如將電鍍中的電流密度從開始電鍍時至經過所預定時間後逐步提高之方法，將電鍍中的電流密度從開始電鍍時呈線性地提高之方法等。
如上述可將盲孔或通孔用錫或錫合金填充之本發明的鍍液，係包括於具有盲孔或通孔的基板進行鍍敷填充步驟，例如可利用於半導體的立體封裝、印刷配線板之貫孔或通孔的填充步驟或直通矽通道的形成等電子電路基板的製造方法。
[實施例]
以下列舉實施例詳細地說明本發明，但本發 明無任何限定於該等實施例者。
實施例1
錫用電鍍液的調製：
藉由混合成分1~5、7後，再混合成分6調製下述組成的錫用電鍍液。
實施例2
藉由錫電鍍之盲孔的填充：
水洗具有長寬比6(10 ×60D)的盲孔之矽晶圓基板，進行前處理。將經前處理的基板浸漬於在實施例1所調製的錫用電鍍液(比較品1、實施品1)1分鐘，以0.075A/dm2的電流密度下進行所預定時間(15分鐘(比較品1)或20分鐘(實施品1))的電鍍。觀察了自電鍍後的基板剖面之貫孔的填充狀況(圖1)。
於比較品1於貫孔底部沒有析出可觀察到空 隙，在實施品1可確認到自貫孔底部的優先析出。
實施例3
藉由錫電鍍之盲孔的填充：
於與在實施例2所使用為同樣的基板進行前處理後，浸漬於在實施例1所調製的錫用電鍍液(實施品1或比較品2)，以0.05A/dm2的電流密度下進行所預定時間(15分鐘、30分鐘、60分鐘、90分鐘、120分鐘(僅實施品1))的電鍍。觀察了自電鍍後的基板剖面之貫孔的填充狀況(圖2及圖3)。
於比較品2即使進行了90分鐘的鍍敷後，亦未進行貫孔內的填充，但實施品1隨著鍍敷時間增加析出量，以120分鐘的鍍敷幾乎可填充100%。
實施例4
藉由錫電鍍之盲孔的填充：
於與在實施例2所使用為同樣的基板進行前處理後，浸漬於在實施例1所調製的錫用電鍍液(實施品1)，改變為以0.075A/dm2的電流密度下20分鐘、以0.15A/dm2的電流密度下10分鐘、以0.3A/dm2的電流密度下10分鐘進行電鍍。
藉此電鍍以40分鐘完全填充了盲孔。藉由較將電流密度設為一定的情形，將電流密度設為逐步提高的情形縮短了約65%之盲孔的填充時間。
實施例5
錫用電鍍液的調製：
藉由混合成分1~5、7後，再混合成分6調製下述組成的錫用電鍍液。
實施例6
藉由錫電鍍之盲孔的填充：
於具有長寬比0.57(70 ×40D)的盲孔之印刷配線板以40℃進行鹼性脫脂處理後，藉由酸活性處理以室溫進行前處理10秒鐘。將此經前處理的基板浸漬於在實施例5所調製的錫用電鍍液(實施品2)，以1.5A/dm2的電流密度下進行所預定時間(15分鐘、25分鐘或35分鐘)的電鍍。觀察了自電鍍後的基板剖面之貫孔的填充狀況(圖4)。
從開始鍍敷時可確認到自貫孔底部的析出， 以25分鐘幾乎填充了貫孔內，亦確認了以35分鐘完全填充貫孔及析出至表面。又，確認了貫孔填充後之表面的析出膜厚係可任意地控制。
實施例7
錫用電鍍液的調製：
藉由混合成分1~5、8後，再混合成分6或7調製下述組成的錫用電鍍液
實施例8
藉由錫電鍍之盲孔的填充：
具有長寬比5(20 ×100D)的盲孔之矽晶圓基板，進行前處理後，浸漬於在實施例7所調製的錫用電鍍液(實施品3或實施品4)，以0.2A/dm2的電流密度下進行電鍍至填充了盲孔為止。
使用實施品3之電鍍液進行電鍍的情形，係以100分鐘完全填充了貫孔，使用實施品4之電鍍液進行電鍍的情形，係110分鐘完全填充了貫孔。
實施例9
錫合金用電鍍液的調製：
藉由混合成分1~6、8後，再混合成分7調製下述組成的錫合金用電鍍液。
實施例10
藉由錫合金電鍍之盲孔的填充：
於與在實施例6所使用為同樣的基板進行前處理後，浸漬於在實施例9所調製的錫合金用電鍍液(實施品5)，以1.5A/dm2的電流密度下進行電鍍30分鐘。
藉此電鍍完全填充了貫孔。另外，關於填充 至盲孔的金屬進行螢光X射線分析時，錫與鉛係分別87%與13%的合金。
[產業上的利用可能性]
根據本發明，可藉由錫或錫合金填充盲孔或通孔。因此，本發明可利用於半導體的立體封裝或印刷配線板之盲孔或通孔的填充步驟或直通矽通道的形成。

Claims (8)

  1. 一種錫或錫合金用電鍍液，其特徵係含有以下的成分(a)及(b)：(a)含羧基之化合物(b)含羰基之化合物，且成分(a)為1.3g/L以上，以及成分(b)為0.3g/L以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之錫或錫合金用電鍍液，其中，成分(a)以及成分(b)的莫耳比為10以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之錫或錫合金用電鍍液，其中，成分(a)的含羧基之化合物係選自甲基丙烯酸及丙烯酸之1種或2種。
  4. 如申請專利範圍第1項之錫或錫合金用電鍍液，其中，成分(b)的含羰基化合物係選自苄叉丙酮、萘醛及氯苯甲醛之1種或2種。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之錫或錫合金用電鍍液，其為盲孔或通孔的填充用。
  6. 一種盲孔或通孔的鍍敷填充方法，其特徵為於具有盲孔或通孔的被鍍敷物以如申請專利範圍第1~5項中任一項之錫或錫合金用電鍍液進行電鍍。
  7. 如申請專利範圍第6項之盲孔或通孔的鍍敷填充方法，其中，將電鍍中的電流密度設為較電鍍開始時高。
  8. 一種電子電路基板的製造方法，其特徵為包括於具有盲孔或通孔的基板進行鍍敷填充步驟之電子電路基板的 製造方法中，以如申請專利範圍第6或7項之貫孔或通孔的鍍敷填充方法進行。
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