一种环保型晶圆封装用电镀液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保型晶圆封装用电镀液及其制备方法，涉及电镀技术领域。本发明专利技术先利用4

An environmental friendly electroplating solution for wafer packaging and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环保型晶圆封装用电镀液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电镀
，具体为一种环保型晶圆封装用电镀液及其制备方法。

技术介绍

[0002]晶圆级封装，就是采用晶圆基板表面金属微凸点实现基板与基板、基板与芯片之间堆叠，而金属微凸点是利用电镀工艺在硅基板、砷化镓基板或者陶瓷基板等圆片级衬底上进行金属膜层的沉积。随着电子信息技术的迅猛发展，微机电系统和3D高密度封装等技术对晶圆级电镀技术在镀层厚度一致性和厚度均匀性方面提出了更高的要求。
[0003]现如今，晶圆镀层主要采用锡铅合金。锡铅合金镀层以其优良的综合性能以及低廉的成本，被广泛应用于电子连接和组装中，但是由于WEEE认证和RoHS认证指令的生效，含铅和其他有害物质的材料或制件已禁止使用，然而纯锡镀层易产生锡须，会导致电子器件短路和系统失效，从而严重影响器件的可靠性，且现有镀层一旦经过腐蚀破坏，难以恢复原有保护作用，大大限制相关器件的使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种环保型晶圆封装用电镀液及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种环保型晶圆封装用电镀液的制备方法，包括以下制备步骤：
[0006](1)将1，3
‑
二氯
‑2‑
丙基氯甲基醚与4
‑
二甲基氨基
‑
N
′‑
羟基
‑
苯甲脒混合，水浴加热反应后得季铵盐化合物；再将季铵盐化合物与3
‑
氨基
‑4‑
(2
‑
甲基丙胺基)喹啉混合，搅拌反应完成得自制缓蚀剂；
[0007](2)将自制缓蚀剂、十二烷基苯磺酸钠、超纯水按质量比1∶0.03∶5～1∶0.05∶6混合，得水相溶液，再加入水相溶液体积4～6倍的油相溶液，5000～7000rpm下乳化7～14min，制得乳液；
[0008](3)将乳液置于60～70℃水浴中，氮气保护下，以200～300rpm搅拌20～35min后，30～40kHz下超声7～15min，加入自制缓蚀剂质量1.5～2.8倍的5
‑
[(苯氨基)甲基]‑8‑
羟基喹啉，再加入自制缓蚀剂质量5～10倍的环己烷，在100～200rpm搅拌和20～26℃温度下，以1.5～2.5mL/min加入自制缓蚀剂质量24～29倍的过硫酸铵水溶液，过硫酸铵水溶液中过硫酸铵和去离子水的质量比为1∶16.67，反应23～26h得微胶囊；
[0009](4)用去离子水清洗脉冲电镀槽10～15min后，加入铜螯合剂、光亮剂，再加入镀槽体积1/3倍的去离子水，再加入氢氧化钾至溶液pH为8～9，然后加入硫酸铜，控制温度为50～60℃；加入锡酸钠、锡螯合剂，搅拌均匀后，加入微胶囊和银纳米线，再加入去离子水至镀槽刻度处，加入氢氧化钾至溶液pH为10～11，搅拌均匀，得环保型晶圆封装用电镀液。
[0010]进一步的，步骤(1)所述自制缓蚀剂的具体制备方法如下：
[0011]A、将1，3
‑
二氯
‑2‑
丙基氯甲基醚溶于1，3
‑
二氯
‑2‑
丙基氯甲基醚质量22～28倍的
二氯甲烷，置于冰浴中，在50～100rpm的搅拌下，以0.1～0.2mL/min加入1，3
‑
二氯
‑2‑
丙基氯甲基醚质量0.4～0.9倍的4
‑
二甲基氨基
‑
N
′‑
羟基
‑
苯甲脒，再于30～40℃的水浴中反应6～10h，然后于50～60℃、20～30kPa蒸馏3～6h，静置6～9h得季铵盐化合物；
[0012]B、将季铵盐化合物溶于季铵盐化合物质量14～18倍的二氯甲烷，加入季铵盐化合物质量0.1～0.3倍的3
‑
氨基
‑4‑
(2
‑
甲基丙胺基)喹啉，50～100rpm下搅拌6～10h后，于50～60℃、20～30kPa蒸馏2
‑
5h，得自制缓蚀剂。
[0013]进一步的，步骤(2)所述油相溶液：将Span80、Tween 80和环己烷按质量比4∶1∶166.66混合，得油相溶液。
[0014]进一步的，一种环保型晶圆封装用电镀液，主要包括金属盐53～67g/L，铜螯合剂180～220mL/L，锡螯合剂30～40mL/L，光亮剂0.3～1.8g/L，微胶囊14～27g/L，银纳米线3～11g/L，所述微胶囊以导电聚合物为囊壁、以自制缓蚀剂为囊芯，所述金属盐包括硫酸铜45～55g/L，锡酸钠8～12g/L，所述电镀液由权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法制备得到。
[0015]进一步的，所述环保型晶圆封装用电镀液的电镀方法包括：将晶圆用600～1200目砂纸打磨2～4min后，用1500目砂纸打磨2～4min后，置于脉冲电镀槽中，再将脉冲电镀槽置于30～40kHz的超声处理器中，在45～55℃、电流密度3～6A/dm2下电镀。
[0016]进一步的，所述脉冲电镀槽的脉冲频率为400～600Hz，超声处理器的超声处理时间为1～3min，间歇时间为1～3min。
[0017]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0018]本专利技术制备的电镀液包含微胶囊、铜锡金属盐、银纳米线，能够在电镀过程中，形成光亮、均匀、耐腐蚀的镀层。
[0019]首先，本专利技术中的微胶囊以导电聚合物为囊壁、以自制缓蚀剂为囊芯；4
‑
二甲基氨基
‑
N
′‑
羟基
‑
苯甲脒的亚氨基与1，3
‑
二氯
‑2‑
丙基氯甲基醚的氯基反应，形成季铵盐化合物，并且在3
‑
氨基
‑4‑
(2
‑
甲基丙胺基)喹啉的桥联作用下，季铵盐化合物之间依靠剩余氯离子与3
‑
氨基
‑4‑
(2
‑
甲基丙胺基)喹啉的氨基反应，形成多季铵盐类自制缓蚀剂，当晶圆镀层表面发生局部损坏时，通过自制缓蚀剂的释放，能够与镀层的d轨道形成配位键，并利用自制缓蚀剂的亲水基团，加强表面吸附，又由于自制缓蚀剂的不对称结构，在镀层表面定向排列，形成致密的保护膜，恢复镀层表面的保护作用能，提高镀层的耐腐蚀作用；接着，依靠助剂，将自制缓蚀剂形成油包水体系，在氧化剂作用下，导电单体5
‑
[(苯氨基)甲基]‑8‑
羟基喹啉在自制缓蚀剂表面聚合，均匀包裹，形成微胶囊，有效延长缓蚀剂的释放，提高镀层的耐腐蚀性能。
[0020]其次，在电镀液实际运用中，配合间歇超声
‑
脉冲电镀，借助螯合剂，缩小了铜和锡的还原电位差，使合金中的铜、锡含量可以控制，同时可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型晶圆封装用电镀液的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：(1)将1，3
‑
二氯
‑2‑
丙基氯甲基醚与4
‑
二甲基氨基
‑
N
′‑
羟基
‑
苯甲脒混合，水浴加热反应后得季铵盐化合物；再将季铵盐化合物与3
‑
氨基
‑4‑
(2
‑
甲基丙胺基)喹啉混合，搅拌反应完成得自制缓蚀剂；(2)将自制缓蚀剂、十二烷基苯磺酸钠、超纯水按质量比1∶0.03∶5～1∶0.05∶6混合，得水相溶液，再加入水相溶液体积4～6倍的油相溶液，5000～7000rpm下乳化7～14min，制得乳液；(3)将乳液置于60～70℃水浴中，氮气保护下，以200～300rpm搅拌20～35min后，30～40kHz下超声7～15min，加入自制缓蚀剂质量1.5～2.8倍的5
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[(苯氨基)甲基]
‑8‑
羟基喹啉，再加入自制缓蚀剂质量5～10倍的环己烷，在100～200rpm搅拌和20～26℃温度下，以1.5～2.5mL/min加入自制缓蚀剂质量24～29倍的过硫酸铵水溶液，过硫酸铵水溶液中过硫酸铵和去离子水的质量比为1∶16.67，反应23～26h得微胶囊；(4)用去离子水清洗脉冲电镀槽10～15min后，加入铜螯合剂、光亮剂，再加入镀槽体积1/3倍的去离子水，再加入氢氧化钾至溶液pH为8～9，然后加入硫酸铜，控制温度为50～60℃；加入锡酸钠、锡螯合剂，搅拌均匀后，加入微胶囊和银纳米线，再加入去离子水至镀槽刻度处，加入氢氧化钾至溶液pH为10～11，搅拌均匀，得环保型晶圆封装用电镀液。2.根据权利要求1所述的一种环保型晶圆封装用电镀液的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述自制缓蚀剂的具体制备方法如下：A、将1，3
‑
二氯
‑2‑
丙基氯甲基醚溶于1，3
‑
二氯
‑2‑
丙基氯甲基醚质量22～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚吉豪，
申请(专利权)人：江苏矽智半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：