使用不溶阳极的电镀铜方法技术

本发明专利技术提供一种使用不溶阳极的电镀铜方法，该方法包括：使用不溶阳极和含具有－Ｘ－Ｓ－Ｙ－结构化合物（其中，Ｘ和Ｙ各自独立地选自氢原子、碳原子、硫原子、氮原子和氧原子，Ｘ和Ｙ只有在它们是碳原子的情况下是相同的）的铜电镀液；和使用直流电电镀基体。通过此方法，即使初始制成的电镀液放置一段时间后，也能获得稳定的沉积金属沉积物，并形成填充的导孔，并且可以用金属毫无空隙地填充ＭＶＨ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
使用不溶阳极的电镀铜方法
本专利技术涉及一种电镀铜的方法，其中使用不溶阳极和含具有硫原子的特定化合物的铜电镀液，并且通过使用直流电电镀基体。本专利技术还涉及用该电镀铜的方法制造的复合材料。
技术介绍
近年来，随着高性能、小型的电子设备如个人电脑的出现，对密度更高且厚度减小的印刷线路板有强烈的需求。满足这种要求的方法之一是使用多层印刷线路板(压合(build-up)印刷线路板)，这种印刷线路板是通过压合方法制造的，该方法包括顺序叠加层并在所述层上布线的步骤。通常，这种压合印刷线路板具有一个用于相邻层间电连接的被称为微导孔(microvia hole，MVH)的孔，该MVH的直径约为100微米，深度约为100微米，并且将铜电镀在其内壁表面上。然而，在此传统方法中，只用铜电镀MVH的内壁表面，并用绝缘树脂充填MVH的内部空间。当这种方法中使用的树脂很粘时，难以填满直径小且不是通孔(through hole)的孔。如果在树脂填充步骤后，留有部分未填充的MVH空间，则焊接该印刷线路板过程中的热量会使残留在MVH中的空气迅速膨胀，这会导致该印刷线路板变形或破坏。因此，在传统方法中，MVH的直径必须足够大以便于树脂填充，这会对压合印刷线路板的小型化造成障碍。在该传统方法中，因为将绝缘树脂放置在MVH的顶部上，所以不能采用其中叠加MVHs以与上层进行连接的基于导孔法的导孔。这会降低压合印刷线路板的面积效率和设计灵活性。(见图1)提供一种解决该问题的方法，称为导孔填充，其中用导体完全填充-->MVH，从而在压合印刷线路板中的相邻层之间形成电连接。(见图1)导孔填充有助于印刷线路板小型化以及密度增加，因为它能增加印刷线路板的有效面积，并且与其中只电镀内壁表面的传统方法相比，其甚至通过直径较小的MVH就能形成充分的电连接。目前研究并公开的导孔填充方法(via-filling process)包括：(1)通过印刷用导电性胶填充MVH的方法；和(2)其中只活化位于MVH底表面处的导体层，并通过化学镀有选择地叠加铜层的方法。然而，由于导电性胶(铜和有机材料的混合物)比金属铜的导电率低，所以直径小的MVH不能提供充分的电连接，因此使用导电性胶的方法在使印刷线路板小型化并增加其密度中几乎没有用。由于导电性胶的粘度，所以不能通过印刷，用粘的导电性胶毫无空隙地完全填满直径小的导孔。使用化学镀铜的方法优于导电性胶法，因为填充到MVH中的材料是导电性非常高的金属铜沉积物。然而，该方法的电镀涂层沉积速率低且生产率低。当使用普通的高速型化学镀铜电镀槽时，电镀涂层的沉积速率约为3微米/小时。依据这种方法，用镀铜填满直径为100微米深度为100微米的典型MVH需要30小时或更长的时间，因此生产率非常低。相比之下，电镀铜具有相对高的沉积速率，为10-50微米/小时，并能显著减少化学镀铜所需的时间，因此希望对MVH使用化学镀铜。在电镀铜中，铜不能只沉积在MVH的底面上，因为这种位置是电绝缘的。因此，通过涂覆薄的化学镀铜或直接镀而使MVH的整个内表面都具有导电性，然后再使铜沉积在MVH的整个内表面上。然而，在MVH内，传统电镀铜的沉积速率非常低，因此已认为通过电镀铜填充MVH是不实用的。如果将镀铜沉积在MVH的整个内表面上，为了用镀铜毫无空隙地填满MVH的内部，则接近MVH底表面的沉积速率应该比在MVH开口处的沉积速率高。如果在开口处的沉积速率比接近底表面的沉积速率-->高，则在用镀铜完全填满MVH之前，在MVH内部还留有空隙的情况下，开口就会封闭。在铜沉积物中形成的空隙可造成印刷线路板变形或破坏，因为在高温下，在将板载零件焊接到印刷线路板上的过程中，空隙中俘获的物质(电镀液或氢气)会迅速膨胀。在制造印刷线路板中，通常使用含特定光亮剂的铜电镀液，通常以使用可溶阳极如含磷的铜阳极的直流电解作为电解的条件。然而，在使用可溶阳极的电镀方法中，当电解中断时，铜电镀液会变得不稳定。如果在中断之后使用该铜电镀液，在电镀铜层中会形成大颗粒，并且形成的填充导孔会变得不稳定。迫切需要该问题的解决方案。在考虑到上述情况的条件下完成了本专利技术，本专利技术的一个目的是提供一种电镀铜的方法，其特征在于使用直流电和不溶阳极，并特别提供一种适合于填充导孔形成的电镀铜方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种电镀铜的方法，其特征在于包括：使用不溶阳极和含具有-X-S-Y-结构的化合物(其中，X和Y各自独立地选自氢原子、碳原子、硫原子、氮原子和氧原子，而且X和Y只有在它们是碳原子时是相同的)的电镀液；和使用直流电电镀基体。附图简述图1是说明压合线路板的示意图；图2是说明导孔的示意图，其中在电镀铜中，通过使用不溶电极以及使用刚制成或电解中断后3天的电镀液填充每个导孔；和图3是说明导孔的示意图，其中在电镀铜中，通过使用不溶电极，以及使用刚制成或电解中断后3天的电镀液填充每个导孔，在附图中，参考数字1表示铜箔层，参考数字2表示树脂层，参考数字3表示沉积的铜层。实施本专利技术的最佳方式-->可以使用任何对电镀铜有用的电镀槽液作为本专利技术中使用的铜电镀液，这些电镀槽液包括但不限于硫酸铜电镀液、氰化铜电镀液和焦磷酸铜电镀液。优选地，铜电镀液是硫酸铜电镀液。以下描述给出了使用硫酸铜电镀液作为铜电镀液的典型实例。根据以下关于硫酸铜电镀液的描述及公开的文献等，任何其它电镀液的组成、组分等在本领域普通技术人员容易想到的范围之内。本专利技术的铜电镀液含具有-X-S-Y-结构的化合物。优选地，该化合物结构中的X和Y各自独立地选自氢原子、碳原子、氮原子、硫原子和氧原子，在说明书中，为了方便起见，将该化合物称为含硫化合物。更优选地，X和Y各自独立地选自氢原子、碳原子、氮原子和硫原子，最优选地，选自氢原子、碳原子和硫原子。X和Y只有在它们是碳原子的情况下是相同的。在结构式-X-S-Y-中，S是二价的，但X或Y不必是二价的，X或Y原子可以与任何其它原子形成键，这取决于它们的化合价。例如，其中X是氢，该化合物具有H-S-Y结构。更优选地，该含硫化合物是在其分子中有磺酸基或碱金属磺酸盐基的化合物。在光亮剂分子中可以存在一种或多种磺酸基或碱金属磺酸盐基。进一步更优选地，含硫化合物的例子包括在其分子中有-S-CH2O-R-SO3M结构的化合物和在其分子中有-S-R-SO3M结构的化合物(其中，M是氢原子或碱金属原子，R是具有3-8个碳原子的烷基)。最优选地，含硫化合物的例子包括具有以下(1)-(8)结构的化合物：(1)M-SO3-(CH2)a-S-(CH2)b-SO3-M；(2)M-SO3-(CH2)a-O-CH2-S-CH2-O-(CH2)b-SO3-M；(3)M-SO3-(CH2)a-S-S-(CH2)b-SO3-M；(4)M-SO3-(CH2)a-O-CH2-S-S-CH2-O-(CH2)b-SO3-M；(5)M-SO3-(CH2)a-S-C(＝S)-S-(CH2)b-SO3-M；(6)M-SO3-(CH2)a-O-CH2-S-C(＝S)-S-CH2-O-(CH2)b-SO3-M；在式(1)-(6)中，a和b各自是3-8的整数，M是氢原子或碱金属原-->子，(7)X-S-(CH2)a-SO3-M；和(8)X-S-CH2-O-(CH2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电镀铜的方法，包括：使用不溶阳极和含具有－Ｘ－Ｓ－Ｙ－结构化合物（其中，Ｘ和Ｙ各自独立地选自氢原子、碳原子、硫原子、氮原子和氧原子，Ｘ和Ｙ只有在它们是碳原子时是相同的）的铜电镀液；和使用直流电电镀基体。

【技术特征摘要】
JP 2000-10-10 309456/001.一种电镀铜的方法，包括：使用不溶阳极和含具有-X-S-Y-结构化合物(其中，X和Y各自独立地选自氢原子、碳原子、硫原子、氮原子和氧原子，X和Y只有在它们是碳原子时是相同的)的铜电镀液；和使用直流电电镀基体。2.一种电镀铜的方法，包括：使用不溶阳极和含具有-X-S-Y-结构化合物(其中，X和Y各自独立地选自氢原子、碳原子、硫原子、氮原子和氧原子，X和Y只有在它们是碳原子时是相同的)的铜电镀液；和使用直流电电镀基体。3.根据权利要求2的电镀铜的方法，其中具有-X-S-Y-结构的化合物(其中，X和Y各自独立地选自氢原子、碳原子、硫原子和氮原子，而且X和Y只有在它们是碳原子时是相同的)选自：(1)M-SO3-(CH2)a-S-(CH2)b-SO3-M；(2)M-SO3-(CH2)a-O-CH2-S-CH2-O-(CH2)b-SO3-M；(3)M-SO3-(CH2)a-S-S-(CH2)b-SO3-M；(4)M-SO3-(CH2)a-O-CH2-S-S-CH2-O-(CH2)b-SO3-M；(5)M-SO3-(CH2)a-S-C(＝S)-S-(CH2)b-SO3-M；(6)M-SO3-(CH2)a-O-CH2-S-C(...

【专利技术属性】
技术研发人员：清田优，土田秀树，日下大，
申请(专利权)人：日本利罗纳尔株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]