[發明專利]一種金錫共晶焊料(AuSn20)電鍍液及制備方法

有效

• 申請號: 201210116227.3
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102732918B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 莊彤;崔國峰;楊俊鋒
• 申請（專利權）人: 廣州天極電子科技有限公司;崔國峰
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C25D3/60;C25D3/62
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 李唐明

本發明涉及一種金錫共晶焊料(AuSn₂₀)電鍍液及制備方法，其特征在于采用新型的檸檬酸金鉀代替傳統氰化金鉀，減少了對環境的污染，采用其他絡合劑絡合二價錫，提高了錫鹽的穩定性，并且其組成每升中含有金鹽1～20g，錫鹽1～20g，緩沖劑10～50g，絡合劑10～50g，光亮劑0.1g/L～10g/L，抗氧化劑0.1g/L～5g/L。本發明的電鍍鍍液不但對環境友好，而且可用電流密度較寬，制成的鍍層光亮性好，鍍層金錫組分控制較精確，熔點280±2℃。適用于對可靠度要求較高的通訊，衛星，遙感，雷達，汽車，航空等領域的光電器件的焊接及封裝。

技術領域

本發明涉及一種電鍍鍍液，尤其涉及一種能制備光亮AuSn₂₀(金錫共晶焊料)的鍍液及制備方法。

背景技術

金錫共晶焊料AuSn₂₀(80-20wt％)處于Au-Sn共晶部位，共晶點為280℃，很小的過熱度就可以使合金熔化并浸潤。由于其釬焊溫度適中，屈服強度高，無需助焊劑，具有良好的浸潤性，低粘滯性，高耐腐蝕性，高抗蠕變性能及良好的導熱和導電性，因此被廣泛應用于通訊，衛星，遙感，雷達，汽車，航空等領域的光電器件的焊接及封裝。

傳統的金錫合金制備方法包括鑄造拉撥軋制法，疊層冷軋復合法，以及物理氣相沉積法。鑄造拉撥軋制法需要添加第三組元Pd或Pt，影響了金錫合金的純度，焊接性能也會受到影響；而疊層冷軋復合法難以控制金與錫的反應量，未合金化的金或錫都會對焊料產生不良影響；物理氣相沉積法沉積的金錫合金較薄，無法保證電子器件的焊接性能。而且上述方法操作性復雜，生產成本較高。

目前國內尚未見有通過電化學直接電鍍制備AuSn₂₀(金錫共晶合金焊料)的電鍍液的發明專利，只是籠統的制備Au-Sn(金錫合金)，精確的含量無法控制。國外申請的專利主要是含氰化物和無氰化物的鍍液兩種類型，合金的熔點280℃未見有證實。

美國專利US4634505提供了一種含有氰化物的金錫合金鍍液，三價氰化金作為金鹽，四價草酸錫作為錫鹽，在pH為3以下實施電鍍，得到的鍍層錫含量低于1％。鍍液可操作的電流密度較大，均在1ASD以上，但由于是含氰化物鍍液，且應用領域僅在于裝飾性電鍍和工業抗腐蝕性能的應用材料，推廣性不強。

美國專利US20040231999提供了一種含氰化物的金錫合金鍍液，用2，2’-二聯吡啶作為添加劑拉近金和錫的沉積電位，使用含有鉈，鉛和砷離子的少量物質作為鍍層的晶粒細化劑，增加鍍層表面光亮性和平整性。通過不同的電流密度沉積得到了金含量在65％～94％的金錫合金，但是，專利沒有提及所制備的金錫合金的焊接性能。

美國專利US6245208提供了一種無氰金錫合金鍍液，用氯金(III)酸鉀作為金鹽，二價錫作為錫鹽，在脈沖電鍍得到了金錫合金。但是電流密度較小，且可用的電流密度也較窄，在 0.02ASD～0.1ASD之間，且能沉積金錫原子比為80∶20的電流密度區間更小。由于三價金和二價錫在溶液中會互相反應，因此，該專利使用錫的絡合劑檸檬酸銨的量高達200g/L，以及用抗壞血酸來穩定鍍液，但是穩定周期只有兩周時間。

美國專利US20020063063A1提供了一種無氰金錫合金電鍍液，使用二烯丙基胺的聚合物的季銨鹽作為表面活性劑，用亞硫酸金(I)作為金鹽，氯化亞錫和氯化錫作為錫鹽，聲稱得到了金錫比接近80∶20的金錫合金。但鍍液使用的pH為9，極大的限制了焊料在需要光刻掩膜的光電器件焊接領域，且專利并未提及制備的金錫合金焊料精確的熔點。

綜上的發明專利，含氰化物的鍍液可用電流密度較高，但是鍍液須在pH小于3的條件下施鍍，CN^-易于與H⁺結合，對人體和環境及其有害。而無氰化物鍍液可用電流密度較小，鍍液不是很穩定，在復雜圖形電鍍方面很難沉積出光亮的金錫合金。況且，制備的焊料必須保證穩定的熔點。因此，為解決上述問題，我們發明了一種穩定的，可用電流密度較大，可在復雜圖形上沉積出光亮的金錫合金焊料的環保型鍍液，且制備出的焊料穩定在280℃左右。