[发明专利]一种沉铜组合物及沉铜方法

说明书

本发明属于镀铜技术领域，具体涉及一种沉铜组合物及沉铜方法。本技术方案中发明人通过选择合适和稳定剂，使在沉铜的过程沉铜稳定，避免了铜离子的聚集，使得在沉铜的过程中达到晶粒细化的目的，避免部分区域铜富集增长形成斑块，提高了沉铜的光亮度和均匀性，保证沉铜的致密性，避免铜层稀疏，避免部分区域沉铜厚度降低，甚至出现铜空洞的现象，提高沉铜层的机械性能。

技术领域

本发明属于镀铜技术领域，具体涉及一种沉铜组合物及沉铜方法。

背景技术

印制电路板(PCB)，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为印刷电路板。印刷电路板的孔金属化是PCB制造的核心工艺之一，其主要的作用是通过沉积金属铜或者吸附导电物质形成导电膜，实现各层之间的电气连接。目前，最为成熟的孔金属化是以化学沉铜的形式实现基材金属铜沉积，为后续的电镀的电导通做准备。

现有的技术中，通常使用水平沉铜药水调节沉铜工艺，水平沉铜药水的研发存在如下难度：基材和金属膜之间的粘附力受到调整剂的组分如酸碱度调节剂、表面活性剂种类的影响，导致在实现平坦表面基材的化学沉铜铜受限于材料的表面；活化剂采用浓缩型的钯液来实现铜沉积，在增加成本压力的同时还是存在背光不良的品质问题；还原剂的效率低、寿命低；化学沉铜组合物中存在化学沉铜速率与稳定性存在“跷跷板”关系，很难保持平衡，可操作窗口小等。为克服上述水平沉铜的研发难度，需要对调整剂、活化剂、还原剂、化学沉铜组合物着手。非导电基材板上实现化学沉铜，通常使用化学咬蚀粗糙、阳离子表面活性剂调理基材电荷、催化性金属离子吸附、还原性物质还原催化金属离子的前处理工作完成后，才能做到金属铜在非导电基材板上的有效沉积。在基材板粗糙化并形成亲水性的咬蚀锚点后，为实现基材与催化金属离子的粘附力，通常会添加调整剂进行调整粘附力，调整剂一般选用表面活性剂，表面活性剂的类型尤为重要。表面活性剂主要是降低溶液的表面张力，起到润湿通孔和盲孔的作用，保证催化金属在孔中的覆盖完整性。表面活性剂要求具有极性基团结构可以与基材相接，同时还能起到调整孔壁电荷性的作用，便于之后金属离子钯的吸附。以往使用的调整剂大多数是由阳离子表面活性剂为基础液，但是阳离子表面活性剂的极性基团比如含N、O原子的基团数量有限。

化学沉铜组合物的关键在于通过镀液组分的成分活性实现沉铜速率保持在一定的范围内，同时，镀液的稳定性可以保证其持续地进行化学沉铜铜。通常，保持镀液的稳定性是通过添加能够与反应过程中产生的一价铜形成络合物的添加剂，如氰化物、硫脲，但是这些物质过于稳定，形成的络合物的稳定常数高，抢夺一价铜离子的能力极强，导致溶液中游离的二价铜离子减少，铜沉积受到抑制。选择一类与一价铜形成络合物的稳定常数较低的稳定剂例如像联吡啶、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)、2-巯基苯并咪唑羧酸等物质，同时稳定剂中的成分还存在能够对副反应产物金属铜颗粒进行包裹的有机物质显得尤为重要。

化学沉铜的铜沉积并非简单地覆盖，其需要达到如热应力测试、热冲击测试、背光测试等检查要求。因此，水平沉铜的孔金属化的铜沉积必须实现高速的效果。因此，要打造一类高速化学沉积和低钯催化的水平沉铜药水需要对体系中的调整剂、活化剂、还原剂、沉铜组合物进行改善，尤其是其中成分的筛选。使其具备匹配低钯降低成本、镀层细腻平整、镀液稳定且控制窗口广的优点，以解决化学沉铜研发中的难点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种沉铜组合物，至少包括铜离子源、稳定剂和水，其中稳定剂的分子结构选自结构(Ⅰ)、结构(Ⅱ)或结构(Ⅲ)中的至少一种；

其中结构(Ⅰ)中的X选自O、N、含有O或N原子的基团中的至少一种，Y、Z分别选自C、H、O、N、含有C、H、O、N中至少一种原子的基团；

A＝R₁-C-R₂＝B

(Ⅱ)