电解镀铜的方法技术

一种电解镀铜的方法，包括下列步骤：使待电镀的基材与含有过渡金属氧化物的电解镀铜浴接触，并且向电镀浴施加足够的电流密度，以在基材上沉积铜层。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
说明书电解镀铜的方法专利技术背景总的来说，本专利技术涉及一种电解镀铜的方法。特别是，本专利技术涉及一种电解镀铜的方法和含有过渡金属氧化物的电镀浴。近年来，随着电子设备如个人电脑性能的改进和尺寸的减小，需要对印刷线路板的密度和厚度进行改进。为满足这种需求而已经使用的一种方法是采用多层印刷线路板(堆积印刷线路板)，这种线路板通过在每层上形成图案，然后在已有图案的层上层压下一层来制造。采用这种堆积印刷线路板，已经发展了一些方法，并借此增加了印刷线路板的有效表面积。这样允许利用MVH(微小通孔(micro via holes))实现充分的电连接，所述MVH具有的直径小于仅在MVH的内壁表面进行常规电镀的可能的直径。通过这种称作“通孔填充”的方法，可以用导体填充所有的MVH，由此在堆积印刷线路板的相邻层之间形成电连接，并且由此减小印刷线路板的尺寸和增加印刷线路板的密度。已经公开的通孔填充方法的实施例包括：其中采用印刷方法用导电膏填充MVH的方法，其中仅活化MVH下表面上的导体层，然后通过选择性化学镀铜以进行填充的方法，和其中进行电解镀铜的方法。但是，因为导电膏是铜和有机物质的混合物，与金属铜相比具有较低的电导率，所以用这种膏体很难利用小尺寸的MVH提供充分的电连接。该方法在减小印刷线路板的尺寸和增加其密度方面没有功效。另外，使用印刷工艺的填充法需要使用粘性膏体以填充直径小的孔并且不穿透(即不通过孔)。但是，由于软膏的粘性，难以完全填充这些孔而不残留间隙或孔隙。包括化学镀铜的方法要优于导电膏法，因为MVH填充材料是具有高电导率的金属铜沉积物，但是铜金属的沉积速率低。因此这些方法在生产率方面都存在问题。当使用一般的高速化学镀铜浴时，电镀膜的沉积速率约为3μm/hr，但是当使用这种浴以便用铜填充典型的100μm深，100μm宽的MVH时，需要30小时或更多。因此就生产率来说，这是一个严重的缺陷。-->相反，电解镀铜具有的镀膜沉积速率为10-50μm/hr，所以相对于化学镀铜来说可以显著减少时间。人们一直期望能将这种方法应用在MVH的电解镀铜中。但是，当铜沉积在所有MVH表面时，靠近MVH底部的沉积速率必须比在MVH开口处的沉积速率更快，以便可以用铜来填充MVH内部而没有孔隙形成。当靠近孔底部的沉积速率等于或低于开口处的沉积速率时，MVH不能被填充，或者在用铜完全填充MVH之前，开口处将会被覆盖。结果，空隙或孔隙会保留在微小通孔中，所以这些方法不适合实际应用。在过去，使用包含具有硫原子的特殊化合物的电解镀铜浴以增加靠近MVH底部表面的沉积速率。一般来说，电解条件涉及直流电解，使用可溶性阳极如含有磷的铜电极进行。但是，尽管在刚刚制备电镀浴之后采用这种方法显示了良好的MVH填充性能，但是随时间的过去电解镀铜浴不稳定。结果，当制备电镀浴一段时间之后，在制造电解镀铜层时，会形成块状物，导致外观的破坏，出现不平的通孔填充问题。如下所述，本专利技术的专利技术者对这些问题进行了研究，并确定是含硫化合物的分解产物导致这些问题。所以，本专利技术是基于一种借助于钛氧化物进行的氧化反应，使用该方法可以减少这种分解产物的量。专利技术概述考虑到上述问题，开发出本专利技术，并提供一种电解镀铜的方法，该方法适用于形成不破坏镀铜外表面的填充通孔，该方法利用了诸如钛氧化物的过渡金属氧化物的光催化能力。所以，本专利技术提供一种电解镀铜的方法，其中在钛氧化物的存在下进行电镀。本专利技术提供一种电解镀铜的方法，其中电镀是在钛氧化物存在下，使用包括具有-X-S-Y-结构的化合物的电镀液进行，其中X和Y各自独立地选自氢、碳、硫、氮和氧原子，并且只有当X和Y是碳原子时，它们可以是相同的。另外，在本专利技术中，用于电解镀铜的基材是典型的印刷线路板或晶片，特别是具有穿通孔(through holes)或通孔(via holes)的基材材料。本专利技术也提供采用本专利技术的电镀方法得到的复合材料。附图简要说明图1是依据本专利技术进行镀铜之后通孔的横截面示意图。-->图2A和2B是依据常规方法进行镀铜之后通孔的横截面示意图。专利技术详述任何过渡金属氧化物都可在本专利技术中使用，只要其具有光催化能力。优选地，过渡金属氧化物是钛氧化物。优选的钛氧化物是二氧化钛。钛氧化物可以具有各种形式，包括但不局限于金红石型、锐钛矿型或无定形型。晶粒直径和过渡金属氧化物颗粒的粒径可以任意选择。特别是，当用紫外线或可见光照射时，表现出具有光催化活性的材料适用于本专利技术。在本文中使用的术语“光催化能力”是指过渡金属氧化物如钛氧化物的氧化能力，该氧化能力借助于紫外光或可见光而表现出来。可以以粉末形式将钛氧化物加入到镀铜溶液中，但是优选使用成型的钛氧化物，例如颗粒，过滤器，小球，或者钛氧化物可以被负载或涂布在合适的基材材料上。这种基材材料可以是任何所需的材料，并且可以使用各种形状的材料，包括片型、球型、棒型、线型或筛网状模制品，以及多孔材料。制备上述模制品的方法是已知的，并且包括负载或涂布方法，任何方法都可以使用。优选使用通过在由钛构成的板材或网材的表面上形成二氧化钛层制得的材料。钛氧化物的光催化能力典型地通过用紫外光或可见光的照射来显现。紫外光源可以是日光或人造光。人造光源的实施例包括但是不局限于各种类型的紫外灯，例如低压、中压和高压紫外灯。可以使用原样的紫外光或者在照射之前进行过滤。通过用环境光或人造光照射镀浴，可以给电镀浴提供充足的可见光。将光源定位，以使足以显现光催化能力的数量的光照射在钛氧化物上。本领域的技术人员可以容易地确定足以显现光催化能力的紫外光或可见光的照射量。光源可以放置在电镀浴的外面，但是优选将灯放置在电镀槽里面。在本专利技术的电解电镀方法中，电镀溶液含有具有-X-S-Y-结构的化合物。X和Y各自独立地选自氢、碳、氮、硫和氧。在本说明书中，为了简化的目的，将上述化合物称作“含硫化合物”。优选地，X和Y各自独立地选自氢、碳、氮和硫。更优选，X和Y各自独立地选自氢、碳和硫。当X和Y都是碳原子时，它们可以相同。X和Y各自可以被取代。-->上述式子表明S原子具有的原子价是2。但是，这并不意味着X和Y原子具有的原子价是2。X和Y表示依据原子价可以与任何其它原子结合的原子。例如，当X是氢时，化合物的结构为：H-S-Y-。特别地，含硫化合物含有磺酸基或磺酸基的碱金属盐。在分子中可存在一个或多个磺酸基或碱金属盐基团。更特别地，含硫化合物具有-S-CH2O-R-SO3M结构。更更特别地，含硫化合物具有-S-R-SO3M结构。在上式中，M表示氢或碱金属，和R表示具有3-8个碳原子的烷基。另外，希望含硫化合物具有下述结构(1)-(8)中的一种。(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；在结构(1)-(6)中，a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1、一种电解镀铜的方法，包括下列步骤：使待电镀的基材与含有过渡金属氧化物的电解镀铜浴接触，并且向电镀浴施加足够的电流密度，以在基材上沉积铜层。2、权利要求1所述的方法，其中电解镀铜浴还包含硫酸铜。3、权利要求1的方法，还包括如下步骤：用紫外光或可见光照射电解镀铜浴。4、权利要求1的方法，其中电解镀铜浴还包含具有-X-S-Y结构的光亮剂，其中X和Y独立地选自氢、碳、硫、氮和氧，前提是只有当X和Y是碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：土田秀树，日下大，林慎二朗，塚越觉，
申请(专利权)人：希普雷公司，
类型：发明
国别省市：