[發明專利]化學鍍銀液及其使用方法

在審

• 申請號: 201680047658.5
• 申請日: 2016-08-22
• 公開（公告）號: CN107923045A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: J·克羅齊;L·金;E·朗;A·科恩法爾;W·閆
• 申請（專利權）人: 麥德美智慧有限公司
• 主分類號: C23C18/44
• 分類號: C23C18/44
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司11270
• 代理人: 康艷青,姚開麗

技術領域

本發明通常涉及即穩定又防止滲鍍的化學鍍銀組合物。本發明使用在溶液中即可測量又可控制的基于重金屬的穩定劑。使用本文所述的本發明在底材上進行鍍敷的工藝基本上防止在除了需要鍍敷的金屬表面以外的區域進行鍍敷。與通常在銀和待鍍金屬之間發生的電化學反應相反，本發明提供了自催化反應。

背景技術

有幾種眾所周知的鍍金屬的方法，如電鍍、浸鍍和自催化化學鍍。在所有的鍍敷方法中，自催化化學鍍具有將基本上均勻的金屬涂層鍍在具有不規則形狀的底材上的能力。化學鍍涂層實際上也是無孔的，與電鍍底材或浸鍍底材相比，這可以提供更好的耐腐蝕性。因此，化學鍍方法廣泛用于印刷電路板(PCB)、集成電路(IC)和發光二極管(LED)行業。最常見的鍍敷方法涉及化學鍍鎳、化學鍍銅和化學鍍金。

用化學鍍鎳浸金(ENIG)鍍銅或銅合金表面是通常產生用于各種應用的可靠沉積物的行業標準。盡管ENIG證明是非常可靠的，但其并非沒有問題。鍍金步驟可能對鎳沉積物過分腐蝕，導致晶界處鎳的劣化，這損害了沉積物的完整性。此外，與其他鍍敷步驟相比，鍍金步驟非常昂貴。由于成本的限制以及希望減少在鎳表面上發現的晶界處的潛在腐蝕，化學鍍銀已經成為在鍍鎳表面上浸鍍金的理想替代方案。當使用傳統的ENIG涂層時，黑線鎳是行業內眾所周知的問題。銀不僅是相對于黃金的經濟合理的選擇，而且通過化學鍍機制(非浸入/交換反應)完全鍍敷的銀鍍液制劑對底層金屬表面的腐蝕小得多。另外，化學鍍銀表面可用于諸如表面反射率重要的LED等應用中。

化學鍍銀是眾所周知的工藝。但是，由于這個工藝的幾個基本問題，化學鍍銀在諸如PCB、IC和LED制造等行業中的應用是有限的。其中一些問題是：

a)鍍液傾向于自發分解，從而在整個溶液中形成銀顆粒。這種分解導致松散粘附，在沉積物上有非常細的銀金屬顆粒和鍍液壽命短。

b)由于Ag與金屬底材如銅和鎳之間的還原電位差，在鍍敷期間發生浸入反應。這種反應會導致嚴重的金屬底材腐蝕(見圖1)，這會帶來一些問題，如附著力損失、可焊性差以及引線鍵合失效。

c)不期望的銀滲鍍是一個常見的問題(見圖3)。眾所周知，化學鍍銀工藝具有這樣的傾向，即銀不僅鍍在所需的金屬底材線和金屬底材襯墊上，而且還沉積在位于底材線和底材襯墊之間的絕緣底材或絕緣體的一部分上。這個問題在處理間隔很小的非常細的底材線時特別明顯，造成橋接和短路。控制不希望的滲鍍是一個重要的問題。

盡管化學鍍銀技術是眾所周知的，但由于上述問題，化學鍍銀尚未成為廣泛使用的商業技術。

已經嘗試解決滲鍍問題，同時保持穩定的鍍銀液，如美國專利第5,322,553號、美國專利申請第2012/0061698 A1號和國際公開第WO 2006/065221 A1號所述，這些專利或專利申請通過引用整體并入本文。

在US 5,322,553中，發明人發現在化學鍍銀溶液中與亞硫酸鹽組合的硫代硫酸鹽允許均勻沉積。通過使用這種氧化還原系統，不需要任何額外的還原劑類型，并且鍍液(bath)不含有氨離子或氰離子。雖然發明人證明，可以將合理的銀沉積物鍍在鎳上，但是鍍液被認為對銀濃度敏感，使得如果濃度超出期望的范圍，則鍍液難以控制，并且可能在容納溶液的容器中或在不需要鍍敷的底材區域發生不受控制的鍍敷。這可能是由于使用難以控制、使得鍍敷溶液非常敏感并且經常不穩定的硫穩定作用所致。

在US2012/0061698A1中，發明人已經在化學鎳上使用銀浸鍍液來提高電子封裝應用中的可焊性。雖然該方法是有用的，但由于浸入式反應，銀厚度受到限制，并且如果待鍍物品留在鍍敷溶液中較長時間，鎳表面的腐蝕仍然是一個問題。

國際公開WO2006/065221A1描述了一種化學鍍銀液，其必須在存在兩相的情況下進行操作以沉積均勻的銀沉積物。基于使用非離子表面活性劑的多相方法使鍍液穩定，其中在表面活性劑的濁點以上操作鍍液。盡管該發明的方法產生理想的沉積物，但鍍液控制是關鍵的。應該使鍍液保溫以防止分解和不必要的沉積，當考慮商業上可行的選擇時，這是不實際的。

發明內容

在本發明中，將含有重金屬離子的穩定劑引入到化學鍍銀溶液中，這令人驚訝地解決了現有技術中發現的問題，因此使得可以向商業化工藝發展。

基于重金屬的穩定劑允許精確確定其在鍍敷溶液中的濃度、防止滲鍍并降低底層金屬表面上的腐蝕量。