一种复合型金-钌电镀液及其配制与应用

本发明涉及精细线路电镀领域，具体涉及一种复合型金-钌电镀液及其配制与应用。

背景技术：

1、金金互连是一种广泛用于led、视频芯片、微波器件等中的电子互连技术，通过热超声焊接技术能够将两组相对的金触点牢固焊接，由于是单一金属焊接，金金互连具有抗腐蚀能力强，工作温度范围宽、信号损失小、封装密度高等优势，近年来得到了快速的发展。

2、其中，最关键的金金互连的触点完全由电镀金方法制成。基于电镀金方法得到的金镀层(金焊点)硬度差，需掺入少量锑、钴、镍提升金镀层硬度，基于这种方式得到的金镀层也被称为硬金层，硬金层具有优良的耐磨性和良好的导电性，然而其焊接性较低，抗剥离能力在焊接面积较细且可能受到复杂应力情况下，常常不符合要求，导致剥离脱线情况发生。

技术实现思路

1、鉴于以上技术问题，发明提供一种基于复合型金-钌电镀液及其电镀工艺，旨在提供一种硬度高，且抗剥离能力强的金金互连镀层。

2、本发明第一方面公开了一种金-钌复合电镀液，包括组分，

3、

4、所述g/l、mg/l为水溶液中溶质(a)～(i)占总溶液的质量百分比。

5、在一些实施例中，在金-钌复合电镀液组分中，所述复配络合剂(c)包括组分(ⅰ)、组分(ⅱ)，所述组分(ⅰ)为乙酰丙酮、亚硫酸钠之一或组合，所述组分(ⅱ)为柠檬酸、乳酸之一或组合。

6、在一些实施例中，在金-钌复合电镀液组分中，

7、和/或所述金盐(a)选自亚硫酸金盐或柠檬酸金盐任一，

8、和/或所述钌盐(b)选自氯化钌、硫酸钌任一，

9、和/或所述加速剂(d)为噻吩类磺酸盐、氮杂环类磺酸盐中的一种或几种组合，

10、和/或所述稳定剂(f)为5-氨基四氮唑和氨基磺酸或氨基磺酸盐中的一种或多种，

11、和/或所述导电盐(i)为氯化钠、氯化钾任一或组合。

12、在一些实施例中，在金-钌复合电镀液组分中，所述抗氧化剂(g)为乙酰丙酸、苯甲醛-4-磺酸、抗坏血酸、黄酮苷、蒽苷、花色苷、迷迭香酸、洋茉莉醛或茴香醛中的一种或多种。

13、在一些实施例中，在金-钌复合电镀液组分中，所述整平剂(e)为水杨酸烷基铵盐、3-苯甲基-l-高丝氨酸二乙铵盐或(1-环丙基-1h-苯并咪唑-2-基)b-苄胺盐酸盐中的一种或多种与水溶性含氮杂环铵盐的组合，

14、在一些实施例中，在金-钌复合电镀液组分中，所述表面活性剂(h)为水溶性纤维素、壳聚糖、环糊精、聚乙烯醇、聚丙烯醇或聚丙烯酸钠及以上衍生物中的一种或多种，和/或所述表面活性剂(h)为全氟烷基磺酸盐、十二烷基吡啶盐酸盐中的一种或多种。

15、在一些实施例中，在金-钌复合电镀液组分中，所述所述组分(ⅰ)与组分(ⅱ)的质量之比为1：1.5～1：1，优选1：1。

16、在一些实施例中，在金-钌复合电镀液组分中，所述噻吩类磺酸盐与氮杂环类磺酸盐的质量比为1：0.7～1：5.2，优选1：1.5～1：2.4，尤其优选1：1.5，

17、和/或所述杨酸烷基铵盐、3-苯甲基-l-高丝氨酸二乙铵盐、(1-环丙基-1h-苯并咪唑-2-基)b-苄胺盐酸盐质量之和与水溶性含氮杂环铵盐的质量浓度比为0.8：3，优选0.8：1，尤其优选1:1，

18、和/或所述抗氧化剂(g)包括组分(a)、(b)，所述组分(a)为乙酰丙酸、苯甲醛-4-磺酸、抗坏血酸、黄酮苷、蒽苷、花色苷、迷迭香酸中的一种或多种，所述组分(b)为洋茉莉醛、茴香醛中一种或多种，所述组分(a)与组分(b)质量比为1：0.2～1：1.5，优选1：0.:2～1：1，尤其优选1：1。

19、在一些实施例中，在金-钌复合电镀液组分中，所述表面活性剂摩尔质量大于1000g/mol，优选1000～3000g/mol。

20、在一些实施例中，在金-钌复合电镀液组分中，所述电镀液在恒电流0.1～2a/dm2，电镀温度在35～40℃，ph为3-5的条件下，以铜/镍线路基板为阴极，以pt或表面镀层为pt的ti或pt、au合金电极为阳极。

21、本发明试剂均采购于公开合法市场，且未进行进一步纯化优化。

22、术语定义：

23、在本文的上文中，无论是否使用“大约”或“约”等字眼，所有在此公开了的数字均

24、为近似值。基于公开的数字，每一个数字的数值有可能会出现±10％以下的差异或者本领域人员认为的合理的差异，如±1％、±2％、±3％、±4％或±5％的差异。

25、wt％为本组分在溶液中质量分数。

26、常温为5～40℃。

27、hv为0.102×(试验力/压痕表面积)，单位为n/mm2

28、本发明如无其他指代，℃均指摄氏度。

29、本发明有益效果：

30、(1)该发明电镀液具有优良的稳定性。

31、(2)基于本发明电镀金液得到的镀金层无泛白变色现象。

32、(3)本发明的复合型金-钌电镀液不会对基材有腐蚀攻击，既能用于铜上镀金，也能用于化学镍层上镀金，具有广泛的应用场景。

33、(4)本发明金-钌合金具有优良的耐磨性和导电性。

34、(5)较纯金硬度高、耐磨，化学稳定性更好

35、(6)钌的含量可以占到70％，同等厚度镀层，能够降低成本。

技术特征：

1.一种金-钌复合电镀液，包括组分(a)～(j)，

2.根据权利要求1所述金-钌复合电镀液，其特征在于，所述复配络合剂(c)包括组分(ⅰ)、组分(ⅱ)，所述组分(ⅰ)为乙酰丙酮、亚硫酸钠之一或组合，所述组分(ⅱ)为柠檬酸、乳酸之一或组合。

3.根据权利要求2任一金-钌复合电镀液，其特征在于，

4.根据权利要求2-3任一金-钌复合电镀液，其特征在于，所述抗氧化剂(g)为乙酰丙酸、苯甲醛-4-磺酸、抗坏血酸、黄酮苷、蒽苷、花色苷、迷迭香酸、洋茉莉醛或茴香醛中的一种或多种。

5.根据权利要求2-4任一金-钌复合电镀液，其特征在于，所述整平剂(e)为水杨酸烷基铵盐、3-苯甲基-l-高丝氨酸二乙铵盐或(1-环丙基-1h-苯并咪唑-2-基)b-苄胺盐酸盐中的一种或多种与水溶性含氮杂环铵盐的组合。

6.根据权利要求2-4任一所述金-钌复合电镀液，其特征在于，所述表面活性剂(h)为水溶性纤维素、壳聚糖、环糊精、聚乙烯醇、聚丙烯醇或聚丙烯酸钠及以上衍生物中的一种或多种，和/或所述表面活性剂(h)为全氟烷基磺酸盐、十二烷基吡啶盐酸盐中的一种或多种。

7.根据权利要求2-6任一所述金-钌复合电镀液，其特征在于，所述所述组分(ⅰ)与组分(ⅱ)的质量之比为1：1.5～1：1，优选1：1。

8.根据权利要求2-7任一所述金-钌复合电镀液，所述噻吩类磺酸盐与氮杂环类磺酸盐的质量比为1：0.7～1：5.2，优选1：1.5～1：2.4，尤其优选1：1.5，

9.根据权利要求2-8任一所述金-钌复合电镀液，其特征在于，所述表面活性剂摩尔质量为1000g/mol以上，优选1000～3000g/mol。

10.一种权利要求1-9所述电镀液的应用，其特征在于，所述电镀液在恒电流0.1～2a/dm2，电镀温度在35～40℃，ph为3-5的条件下，以铜/镍线路基板为阴极，以pt或表面镀层为pt的ti或pt、au合金电极为阳极。

技术总结
本发明涉及精细线路电镀领域，具体涉及一种复合型金‑钌电镀液及其配制与应用，本发明配置的金‑钌复合电镀液，在LED、视频芯片、微波器件等焊盘金触点的电镀应用中，具有在常温即可电镀，适应pH范围广，相对于传统纯金电镀或金‑钴电镀产生的镀层硬度高、焊接性能好、抗剥离能力强，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：林亚宁,王翀,何为,周国云,张怀武,洪延,张博,向静,胡国辉
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13