[發(fā)明專利]單金屬Au、Sn的雙脈沖電鍍?nèi)芤杭癆u-Sn合金焊料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010178416.4
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN101831680A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯文明;黃書斌
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C25D5/18
• 分類號: C25D5/18;C25D3/48;C25D3/30
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及Au和Sn的電鍍?nèi)芤翰⑼ㄟ^雙脈沖交替電鍍技術(shù)以制備Au-Sn合金焊料的方法。

背景技術(shù)

Au-Sn合金焊料盡管價格昂貴，但因其具有優(yōu)越的力學(xué)性能及熱性能，在光電及微電子器件封裝領(lǐng)域有特殊的用途。

《電子材料學(xué)報》(Journal?of?Electronic?Materials，29，2000，1038-1046)報道了在電鍍的Cu基體上通過焊劑法鋪設(shè)含Au-20wt.％Sn合金焊料層，經(jīng)過回流后可以得到Au-Sn焊點(diǎn)。此法工藝成本低、簡單易行。但是此法制備的Au-Sn焊點(diǎn)，其排列密度及厚度難以控制，集成度難以提高，而且焊料易于氧化。

《材料科學(xué)與工程A》(Materials?Science?and?Engineering?A，416，2006，74-79)報道了在Si晶片上通過交替蒸發(fā)的方法制備含95at.％Sn的富錫Au-Sn合金焊料。該方法得到的Au-Sn焊料克服了焊劑法的上述缺點(diǎn)，但是此方法制備Au-Sn焊料需要較高的真空度，故對設(shè)備的要求極高。

《先進(jìn)材料科學(xué)與技術(shù)》(Science?and?Technology?of?Advanced?Materials，8，2007，146-152)報道了利用雙源直流磁電管設(shè)備通過濺射技術(shù)在Si晶片上成功制備Au-20wt.％Sn合金焊料。此方法所需設(shè)備的真空度較低，并能實(shí)現(xiàn)焊料很好地定位，但制備過程緩慢、能耗高。

《電鍍與精飾》(26，2004，38-41)報道了采用直流電鍍技術(shù)通過共沉積在Si/GaAs晶片上制備可用于封裝用的Au-Sn合金焊料。此法所用的Au-Sn共沉積電鍍?nèi)芤狠^為穩(wěn)定，克服了蒸發(fā)、濺射和焊劑法制備Au-Sn焊料的缺點(diǎn)。但此Au-Sn合金電鍍?nèi)芤汉星杌铮拘源螅⑴c某些微電子封裝材料不兼容，導(dǎo)致在不必要的地方電鍍上Au-Sn焊料。

大連理工大學(xué)碩士論文(分步電鍍法制備FC-LEDs用Au/Sn凸點(diǎn)的研究，2008)詳細(xì)敘述了在Si晶片上采用分步電鍍法可用于制備Au-Sn合金焊料的Au和Sn單層。鍍層中的孔隙少，電鍍?nèi)芤憾拘缘颓曳€(wěn)定性較好。但電鍍速率過快，鍍層內(nèi)應(yīng)力大，并且電鍍?nèi)芤核砑觿┹^多，施鍍時需要較高溫度，能耗較大，不利于大規(guī)模地使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提出一種Au、Sn合金焊料的電鍍液及雙脈沖交替電鍍制備Au-Sn合金焊料的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。本發(fā)明所涉及的電鍍?nèi)芤撼煞趾唵巍o毒、穩(wěn)定，金屬離子電沉積速率適中且電鍍效率高，鍍層粗糙度低、厚度均勻且內(nèi)應(yīng)力小，施鍍時無需外加熱源。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種單金屬Au的雙脈沖電鍍?nèi)芤海涮卣髟谟冢浩錇樗芤海芤褐懈鹘M分的摩爾濃度為：氯金酸鹽0.9-1.1mol/L、亞硫酸鹽4.5-5.0mol/L、檸檬酸鹽10.5-12mol/L。

一種單金屬Sn的雙脈沖電鍍?nèi)芤海涮卣髟谟冢浩錇樗芤海芤褐懈鹘M分的濃度為：氯化亞錫0.9-1.1mol/L、檸檬酸鹽1.9-2.2mol/L、明膠1-2g/L。

Au-Sn合金焊料的制備方法，其特征在于：

(1)、配制單金屬Au的雙脈沖電鍍?nèi)芤海錇樗芤海芤褐懈鹘M分的摩爾濃度為：氯金酸鹽0.9-1.1mol/L、亞硫酸鹽4.5-5.0mol/L、檸檬酸鹽10.5-12mol/L；

(2)、配制單金屬Sn的雙脈沖電鍍?nèi)芤海錇樗芤海芤褐懈鹘M分的濃度為：氯化亞錫0.9-1.1mol/L、檸檬酸鹽1.9-2.2mol/L、明膠1-2g/L；

(3)、將需要施鍍的基片先后利用脈沖電流進(jìn)行脈沖鍍Au、Sn步驟，或者先后利用脈沖電流進(jìn)行脈沖鍍Sn、Au步驟。

鍍Au時，采用步驟(1)所述的電鍍液，工藝參數(shù)為：平均電流密度為1.4-1.6mA/cm²、占空比為18-22％、頻率為90-110Hz，正/反向時間為900-1100/25-75ms，電鍍的整個過程在室溫下進(jìn)行；

鍍Sn時，采用步驟(2)所述的電鍍液，工藝參數(shù)為：平均電流密度為24-26mA/cm²、占空比為18-22％、頻率為90-110Hz，正/反向時間為900-1100/100-200ms，電鍍的整個過程在室溫下進(jìn)行。