一种盲孔全铜填充添加剂的制备方法.pdf

本发明一种盲孔全铜填充添加剂的制备方法属于电路板制造领域，特别是涉及一种单一组元的全铜填充添加剂的制备方法。本发明通过制备DADMAC和SO2的水溶性共聚物，再以此水溶性共聚物作为添加剂添加至镀铜基础溶液中，对电路板进行电镀处理。有效解决三元添加剂在使用过程中容易出现比例失调，从而失去填孔效果的技术问题。添加了本发明所制备的添加剂的镀铜溶液，仅适用于填充孔径为30~100μm，厚径比为0.5~1.2的盲孔，不能填充通孔。电镀效果为盲孔填平，面铜厚度可以控制在10μm以下。

1.  一种盲孔全铜填充添加剂的制备方法，其特征是包含如下步骤：
a、在反应容器中装入180~220 g的60~70 %的DADMAC溶液，再添加15~18 g的35~37%的盐酸，酸度系数为4.0以下，搅拌均匀；
b、等上述溶液冷却到20oC以下，通入50~52 g SO₂，最后得到均匀的溶液；
c、最后加入7~8 g的26.5~28.5%的过硫酸铵水溶液作为引发剂，让DADMAC和SO₂发生充分聚合，最终得到DADMAC与SO₂两者的水溶性聚合物。

一种盲孔全铜填充添加剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种全铜填充添加剂的制备方法和利用该添加剂的电镀方法，具体的说是一种单一组元的全铜填充添加剂的制备方法。
背景技术
在封装基板的实际生产中，填孔电镀通常需要添加四种添加剂到基础溶液中，即光泽剂（加速剂）、抑制剂（载体、润湿剂）和整平剂，还有氯离子。所有这些添加剂在一起，产生协同或竞争作用，从而实现铜在不同电流密度区域的具有不同的沉积速率，导致孔内铜的沉积速率远大于孔外铜的沉积速率，从而形成自底而上的填充机制，最终实现填孔电镀。
目前在填孔电镀领域，尤其是盲孔填充工艺中，铜需要从孔自底向上生长。所以利用多种添加剂协同作用实现自底而上的填孔是目前最常见的解决方案。通常利用加速剂使孔内铜离子加速沉积，抑制剂控制面铜沉积速率，整平剂限制孔口过早封闭，这三种成分协同作用，互相影响，最终达到良好的填孔效果。
但采用此类三元镀铜添加剂存在着如下问题：加速剂、抑制剂和整平剂三者随着电流时间的消耗量并不一致。随着不同孔型（孔径、深度、孔底直径和孔口直径的比例等）的盲孔，对三种添加剂浓度需求也有所不同。所以三元添加剂在使用过程中常常很容易导致三者之间的比例失调，从而失去填孔效果。同时添加剂反应的副产物种类繁多，长期使用三元添加剂后会导致填孔电镀的工艺窗口变得狭窄。同时需要经常对副产物进行活性炭处理，导致使用极其不方便。
发明内容
本发明解决了三元添加剂在使用过程容易出现比例失调，从而失去填孔效果的技术问题，提供一种单一组元的全铜填充添加剂的制备方法。
本发明的目的是通过以下措施来达到的，一种盲孔全铜填充添加剂的制备方法包含如下步骤：
a、在反应容器中装入180~220 g的60~70 %的DADMAC溶液，再添加15~18 g的35~37%的盐酸，酸度系数为4.0以下，搅拌均匀；
b、等上述溶液冷却到20oC以下，通入50~52 g SO₂，最后得到均匀的溶液；
c、最后加入7~8 g的26.5~28.5%的过硫酸铵水溶液作为引发剂，让DADMAC和SO₂发生充分聚合，最终得到DADMAC与SO₂两者的水溶性聚合物。
本发明采用二烯丙基二甲基氯化铵（也可以由二烯丙基二甲基溴化铵、二烯丙基二甲基碘化铵，为方便表述，后面均以二烯丙基二甲基氯化铵为例，二烯丙基二甲基氯化铵简称为DADMAC）和二氧化硫两种组成，通过合成制备出两者的共聚物，作为镀铜添加剂。该分子结构上同时具备SO₂基团，Cl基团，通过聚合反应，将上述基团引入到二烯丙基甲胺单体中聚合后，分子量为4000-16000。
通过控制反应条件，所制备的具有高分子量的共聚物，分子量大小容易调整，如通过增加盐酸的量，随着聚合反应的进行，分子量逐渐增加。作为镀铜添加剂，还需要同时具有良好的水溶性。
因此，本发明提供了一种制备二烯丙二甲基氯化铵和二氧化硫的共聚物作为镀铜添加剂，它具有较的高分子量，且具有良好的水溶性。作为盲孔全铜填充的镀铜添加剂，能够做到面铜薄，同时具有自底而上的沉积机制。
二甲基二烯丙基氯化铵和二氧化硫以一定的质量比进行聚合反应，在酸性条件，通过过硫酸铵引发剂使得二烯丙基二甲基氯化铵和二氧化硫发生聚合，生成水溶性聚合物。
DADMAC通过在甲醇或丙酮中再沉淀的方法来进行纯化。产生的沉淀，通过过滤装置，最后转移进入真空干燥器，进行干燥，干燥一小时后，最后得到白色晶体。将白色晶体溶于水，得到浓度为1%的溶液。
作为镀铜添加剂，按照以白色晶体所占溶液的质量分数为1~5 ppm的比例，加入到镀铜基础溶液中去，即硫酸铜和硫酸的溶液。以1.0ASD的电流密度，根据不同的孔形，选择不同的时间，可以满足孔径为30~100um，厚径比0.8~1.2的盲孔的全铜填充。
具体实施方式：
实施例1：
添加通过本发明制备所得的添加剂至镀铜基础溶液中，添加剂在基础药水中的质量分数为1ppm，所述的镀铜基础溶液，由硫酸铜与硫酸组合而成，其中，硫酸铜的浓度为150g/L，硫酸的浓度为100g/L
利用上述配制而成的镀铜溶液，将电路板在1.0-1.2ASD的电流密度与1h电镀时间的条件下进行电镀处理，有效填充孔径为30-100 μm，厚径比为0.5-1.2的盲孔，面铜厚度控制在10μm以下。