[发明专利]一种高深径比盲孔铜填充电镀液及其制备方法

说明书

本发明涉及电镀技术领域，具体涉及一种高深径比盲孔填充电镀液及其制备方法。一种高深径比盲孔铜填充的电镀液及其制备方法，所述电镀液由质量配比如下的组分组成：铜盐165～210g/L，硫酸70～125g/L，氯化钾20～60mg/L，络合剂2.0～5.0g/L，加速剂JL‑1 50～200mg/L，健那绿B 10～50mg/L。加速剂JL‑1为一种复合型加速剂，由2‑S‑硫脲丙磺酸钠，聚乙二醇，甲壳胺组成。该电镀液可用于线路板盲孔的电镀，电镀液的稳定性好；具有较强的深镀能力，填孔率95％以上；制备工艺生产效率高，适合工业化生产，在印刷线路板、集成线路、半导体等行业可发挥重要作用。

技术领域：

本发明设计电镀溶液及其制备方法技术领域，更具体地，本发明设计一种电镀溶液和一种用于盲孔电镀、盲孔填充等电镀领域的电镀液及其制备方法。

背景技术：

印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)是重要的电子部件，主要应用于智能手机、电脑、机器人和高端的医疗设备等。随着电子产品的智能化、微型化、多功能化发展，高密度互连印制电路板应用而生。硅通孔(TSV)技术，是目前世界最先进的半导体封装互联技术之一，具有小尺寸高密度集成、高速互连的电学性能、异质集成等优势。TSV深孔电镀填充是其核心关键技术，通过电镀沉积方式，对晶圆上数万个TSV深孔进行铜填充，实现电气互连。金属铜具有电阻率低、可靠性高及延展性好等特性，目前被广泛用作超大集成电路和PCB板制造中的互连材料。

盲孔在板件中的应用十分广泛，目前电镀盲孔填铜技术主要通过超等角电沉积方式来实现孔内的完全填充。由于易出现孔内空洞、提前封口、电镀表面凸起等缺陷影响电信号传输及器件稳定性，集成技术的可靠性和产品性能一直不太理想，特别是高深径比TSV盲孔电镀，一直是业界的难点问题。影响盲孔填充的因素繁多，归纳起来主要分为内部因素(电解质的种类，铜离子、Cl^-浓度，添加剂的种类和浓度等)和外部条件(环境温度，孔尺寸大小、孔间距和孔密度等)。高深径比盲孔过早封闭留下空洞的原因是，由于电流积聚效应(孔口处电场强度较高，电子密度较大)和物质输送限制效应(盲孔的顶部和底部的物质输送效率是不一致，孔口和孔底的Cu²⁺浓度存在差异)的存在。电镀液中添加剂种类和浓度配比对盲孔填充模式产生重要的影响。通过在电镀液中加入有机添加剂(加速剂、整平剂等)，实现电流分布的优化，可以得到高深径比盲孔内铜的精准填充，减少镀层缺陷(板面铜粒、树枝状结晶、烧焦、晶须、麻点、氢气泡斑及表层腐蚀等)，因此添加剂在电镀过程中发挥着不可替代的作用。

目前添加剂种类繁多，单种添加剂作用效果具有局限性，当多种添加剂混合使用时，它们之间又存在着复杂的相互作用(协同作用或对抗竞争作用)。只有在特定种类添加剂组合及合适的配比下，才能满足特殊表面结构的功能性电镀，达到基底表面光亮、整平，且高深径比盲孔内铜填充率高的目的。

发明内容：

本发明目的之一是提供一种高深径比盲孔铜填充电镀液，该电镀液可用于线路板盲孔的电镀，减少电镀工序，提高生产效率。

本发明的另一目的在于提供一种线路板盲孔内铜填充的电镀液制备方法。

基于上述问题，本发明提供的技术方案是：

一种高深径比盲孔铜填充电镀液，其特征在于，所述电镀溶液由质量配比如下的组分组成：铜盐165～210g/L，硫酸70～125g/L，氯化钾20～60mg/L，络合剂2.0～5.0g/L，加速剂JL-1 50～200mg/L，健那绿B 10～50mg/L。

进一步地，所述铜盐为硫酸盐或硝酸盐，所述聚乙二醇的分子量在8000～12000。

进一步地，所述电镀溶液的温度为15～45℃，pH值为0.5～3.0。

进一步地，所述络合剂为柠檬酸、酒石酸或氨基磺酸其中一种。

进一步地，采用超声强化搅拌电镀溶液，以促进电镀过程中物质交换，功率为400～800W。