用于锡-银合金电镀的包含配位剂的组合物制造技术

技术编号:26309027 阅读:45 留言:0更新日期:2020-11-10 20:13
本发明专利技术涉及一种含水组合物,其包含(a)包含锡离子和银离子的金属离子和(b)至少一种下式的配位剂:(C1)R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锡-银合金电镀的包含配位剂的组合物专利技术背景本专利技术涉及包含配位剂的锡-银合金电镀组合物、其用途和锡-银合金电镀的方法。金属和金属合金在商业上是重要的,特别是在其通常用作电触点、最终饰面和焊料的电子工业中。无铅焊料如锡、锡-银、锡-铜、锡-铋、锡-银-铜等为在焊料中所用的常见金属。这些焊料通常借助金属电镀镀敷浴沉积于半导体基材上。无铅焊料镀敷的某些应用给电子工业带来挑战。例如,当用作铜柱上的覆盖层时,在铜柱的顶部上沉积相对少量的无铅焊料如锡或锡-银焊料。典型锡-银镀敷溶液包含溶解的锡和银离子、水、足以赋予浴导电性的量的酸性电解质(如甲磺酸)、抗氧化剂和改进就表面粗糙度和空隙形成而言的镀敷均匀性和金属沉积物的品质的专用添加剂。该类添加剂通常包括能够与银形成配合物的配位剂从而允许银(a)与锡组合在溶液中稳定,和(b)与较不贵重的锡平行地沉积。JP2007218952A、EP166347A、EP144990A公开了照相胶片,其包含银化合物和含硫化合物,该含硫化合物包含含氮环体系取代基,如1,8-双(2-吡啶基)-3,6-二硫杂辛烷或1,11-双(2-吡啶基)-3,6,9-三硫杂十一烷。JP2006206946A公开了银镀敷浴,其尤其包含式Ra-S-(CH2-CH2-S)n-Rb的化合物。该浴可用于在印刷电路板、半导体集成电路、电阻器、可变电阻器、电容器、滤波器、电感器、热敏电阻器、晶体振荡器、开关、导线和其他电子组件上沉积银。US6607653B1公开了用于沉积锡铜、锡铜铋或锡铜银合金的组合物,其包含特定含硫化合物。数十种化合物中的一种可为1,10-二(2-吡啶基)-1,4,7,10-四硫杂癸烷。令人惊奇地发现上文所提及的化合物可有利地用于电镀浴中以沉积锡-银合金。本专利技术的目的为提供一种锡-银电镀组合物,其在长时间内稳定而不显示显著劣化或老化(例如由强烈着色或产生沉积物显示),且能够在半导体基材上电沉积锡-银合金。专利技术概述本专利技术提供一种含水组合物,其包含(a)包含锡离子和银离子的金属离子和(b)至少一种式C1、C2或C3的配位剂R1-X1-S-X21-[D1-X22-]nS-X3-R2(C1)R1-X1-S-X31-D2-[X32-S-]nX3-R2(C2)R3-X1-S-X41-[D3-X42-]nS-X3-R4(C3)其中X1、X3独立地选自直链或支化C1-C12烷二基,其可未经取代或经OH取代;X21、X22独立地选自(a)X1,其可进一步经-X5-COOR12、-X5-SO2-O-R12、式-(O-CH2-CHR11)z-OH的C2-C6聚氧化烯基团或其组合取代,和(b)-X1-NH-CO-X6-CO-NH-X1-;X31、X32独立地选自化学键和X1;X41、X42独立地选自X1;X5为直链或支化C1-C10烷基;X6选自X1和二价5或6员芳族基团;R1、R2独立地选自包含一个N原子或经至少一个C原子隔开的两个N原子的一价5或6员芳族N-杂环基团和其通过与C1-C6烷基进行N-烷基化得到的衍生物,其可经-COOR12或-SO2-O-R12取代,且在X21经至少一个OH取代的条件下,该芳族N-杂环基团可任选地进一步包含一个S原子;R3、R4独立地选自一价5或6员脂族N-杂环基团,其包含一个N原子和一个O原子;D1独立地选自S、O和NR10;D2为(a)二价5或6员脂族杂环体系,其包含1或2个S原子,或(b)5或6员芳族杂环体系,其包含至少两个N原子和任选地一个或两个S原子;D3独立地选自S和NR10;n为0至5的整数;z为1至50的整数;R10选自H和直链或支化C1-C12烷基;R11选自H和直链或支化C1-C6烷基;且R12选自R10和阳离子。借助配位剂,镀敷浴在长时间内稳定而不显示着色或沉积物且能够在半导体基材上电沉积锡-银合金,尤其是锡-银合金焊料凸块。本专利技术进一步涉及包含如本文所定义的组合物的锡-银合金镀敷浴在包含孔径尺寸为500nm至500μm的特征的基材上沉积锡-银合金中的用途。本专利技术进一步涉及一种通过以下步骤在基材上沉积锡-银合金层的方法:a)使如本文所定义的组合物与该基材接触,和b)向该基材施加电流持续足以将锡或锡合金层沉积至该基材上的时间,其中该基材包含孔径尺寸为500nm至500μm的特征且进行沉积以填充这些特征。本专利技术进一步涉及式C1、C2或C3化合物R1-X1-S-X21-[D1-X22-]nS-X3-R2(C1)R1-X1-S-X31-D2-[X32-S-]nX3-R2(C2)R3-X1-S-X41-[D3-X42-]nS-X3-R4(C3)其中X1、X3独立地选自直链或支化C1-C12烷二基,其可未经取代或经OH取代;X21、X22独立地选自(a)X1,其可进一步经-X5-COOR12、-X5-SO2-O-R12、式-(O-CH2-CHR11)z-OH的C2-C6聚氧化烯基团或其组合取代,和(b)-X1-NH-CO-X6-CO-NH-X1-;X31、X32独立地选自化学键和X1;X41、X42独立地选自X1;X5为直链或支化C1-C10烷基;X6选自X1和二价5或6员芳族基团;R1、R2独立地选自包含一个N原子或由至少一个C原子隔开的两个N原子的一价5或6员芳族N-杂环基团和其通过与C1-C6烷基进行N-烷基化得到的衍生物,其可经-COOR12或-SO2-O-R12取代,且在X21经至少一个OH取代的条件下,该芳族N-杂环基团可任选地进一步包含一个S原子;R3、R4独立地选自一价5或6员脂族N-杂环基团,其包含一个N原子和一个O原子;D1独立地选自S、O和NR10;D2为(a)二价5或6员脂族杂环体系,其包含1或2个S原子,或(b)5或6员芳族杂环体系,其包含至少两个N原子和任选地一个或两个S原子;D3独立地选自S和NR10;n为0至5的整数;z为1至50的整数;R10选自H和直链或支化C1-C12烷基;且R11选自H和直链或支化C1-C6烷基;且R12选自R10和阳离子。排除1,8-双(2-吡啶基)-3,6-二硫杂辛烷;1,9-双-(2-吡啶基)-2,5,8-三硫杂壬烷;1,11-双(2-吡啶基)-3,6,9-三硫杂十一烷;1,6-双-(2-吡啶基)-2,5-二硫杂己烷;1,13-双(2-吡啶基)-2,5,9,12-四硫杂十三烷;1,9-双(2-吡啶基)-5-氧杂-2,8-二硫杂壬烷;1,8-双(4-吡啶基)-3,6-二硫杂辛烷;1-[2-[2-(2-咪唑-1-基乙基硫基)乙基硫基]乙基]咪唑;1-[2-[2-[2-(2-咪唑-1-基乙基硫基)乙基硫基]乙基硫基]乙基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含水组合物,其包含(a)包含锡离子和银离子的金属离子和(b)至少一种式C1、C2或C3配位剂/nR

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180329 EP 18165026.81.一种含水组合物,其包含(a)包含锡离子和银离子的金属离子和(b)至少一种式C1、C2或C3配位剂
R1-X1-S-X21-[D1-X22-]nS-X3-R2(C1)
R1-X1-S-X31-D2-[X32-S-]nX3-R2(C2)
R3-X1-S-X41-[D3-X42-]nS-X3-R4(C3)
其中
X1、X3独立地选自直链或支化C1-C12烷二基,其可未经取代或经OH取代;
X21、X22独立地选自
(a)X1,其可进一步经-X5--COOR12、-X5-SO2-O-R12、式-(O-CH2-CHR11)z-OH的C2-C6聚氧化烯基团或其组合取代,和(b)-X1-NH-CO-X6-CO-NH-X1-;
X31、X32独立地选自化学键和X1;
X41、X42独立地选自X1;
X5为直链或支化C1-C10烷基;
X6选自X1和二价5或6员芳族基团;
R1、R2独立地选自包含一个N原子或由至少一个C原子隔开的两个N原子的一价5或6员芳族N-杂环基团和其通过与C1-C6烷基进行N-烷基化得到的衍生物,其可经-COOR12或-SO2-O-R12取代,且在X21经至少一个OH取代的条件下,该芳族N-杂环基团可任选地进一步包含一个S原子;
R3、R4独立地选自一价5或6员脂族N-杂环基团,其包含一个N原子和一个O原子;
D1独立地选自S、O和NR10;
D2为(a)二价5或6员脂族杂环体系,其包含1或2个S原子,或(b)5或6员芳族杂环体系,其包含至少两个N原子和任选地一个或两个S原子;
D3独立地选自S和NR10;
n为0至5的整数;
z为1至50的整数;
R10选自H和直链或支化C1-C12烷基;且
R11选自H和直链或支化C1-C6烷基;且
R12选自R10和阳离子。


2.根据权利要求1的含水组合物,其中X1和X3为直链或支化C1-C8烷二基,优选C1-C6烷二基,最优选C1-C4烷二基,其可未经取代或经OH取代。


3.根据权利要求1或2的含水组合物,其中R1和R2独立地选自N-咪唑、N-吡唑、2-噻唑、2-吡啶、3-吡啶、4-吡啶和2-吡嗪。


4.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其中R3、R4为独立地选择的N-吡咯烷酮和N-吗啉。


5.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其中n为0或1至3的整数,优选0、1或2。


6.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其中D1选自S和O。


7.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其中D2选自(i)具有2个S原子或1个S和一个N原子的5员脂族杂环体系,尤其是二硫戊环和四氢噻唑或(ii)具有2个S原子或1个S和一个N原子的6员脂族杂环体系,尤其是二噻烷和硫代吗啉。


8.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其中D3为S。


9.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其中该配位剂具有式C1结构,其中X21和X22独立地选自直链或支化C1-C8烷二基,优选C1-C6烷二基,最优选C1-C4烷二基,其可未经取代或经OH、X5--COOR12或-SO2-OR12取代。


10.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其中X31和X32独立地选自直链或支化C1-C8烷二基,优选C1-C6烷二基,最优选C1-C4烷二基,其可未经取代或经OH取代。


11.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其中X41和X42独立地选自独立地选自直链或支化C1-C8烷二基,优选C1-C6烷二基,最优选C1-C4烷二基,其可未经取代或经OH取代。


12.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其基本上不包含晶粒细化剂。


13.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其基本上不含铜。


14.根据前述权利要求中任一项的含水组合物,其中该金属离子由锡离子和银离子组成。


15.根据权利要求中任一项的含水组合物在包含孔径尺寸为500nm至500μm的特征的基材上沉积锡银合金中的用途。


16.一种通过以下将锡或锡银合金电沉积至基材上的方法:
a)使根据权利要求1-14中任一项的组合物与该基材接触,和
b)向该基材施加电流持续足以将锡或锡合金层沉积至该基材上的时间,其中该基材包含孔径尺寸为500nm至500μm的特征且进行该沉积以填充这些特征。


17.根据权利要求16的方法,其中孔径尺寸为1μm至200μm。


18.一种式C1、C2或C3的化合物:
R1-X1-S-X21-[D1-X22-]nS-X3-R2(C1)
R1-X1-S-X31-D2-[X32-S-]nX3-R2(C2)
R3-X1-S-X41-[D3-X42-]nS-X3-R4(C3)
其中
X1、X3独立地选自直链或支化C1-C12烷二基,其可未经取代或经OH取代;
X21、X22独立地选自
(a)X1,其可进一步经-X5--COOR12、-X5-SO2-O-R12、式-(O-CH2-CHR11)z-OH的C2-C6聚氧化烯基团或其组合取代,和
(b)-X1-NH-CO-X6-CO-NH-X1-;
X31、X32独立地选自化学键和X1;
X41、X42独立地选自X1;
X5为直链或支化C1-C10烷基;
X6选自X1...

【专利技术属性】
技术研发人员:K·弗里切D·克莱姆佐格洛M·阿诺德A·弗鲁格尔
申请(专利权)人:巴斯夫欧洲公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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