[发明专利]锡电镀浴、镀锡膜、锡电镀方法及电子器件元件

说明书

技术领域

本发明涉及用于替代锡-铅合金电镀的锡电镀浴、镀锡膜和锡电镀 方法，本发明也涉及电子器件元件。

背景技术

对于需要锡焊的元件，例如芯片元件、晶体振荡器、凸点(bumps)、 连接器、引线框架、箍、半导体封装和印刷电路板的电子器件的元件， 通常应用锡-铅合金电镀。在印刷电路板等的制造中，已经广泛使用锡 -铅合金电镀膜作为抗腐蚀膜。

然而近年来，对于铅的使用已经引入更为严格的规定以作为环境 保护的措施，这导致希望使用无铅电镀以替代锡-铅合金电镀材料。无 铅锡合金电镀就是一种这样的无铅电镀，并正得到广泛开发。无铅电 镀的实例包括镀锡、锡-铜合金电镀、锡-银合金电镀、锡-铋合金电镀 等。然而，已知常规镀锡膜易于形成称为“晶须”的须状晶体，并且 这些晶须引起例如短路的问题。此外，迄今开发的无铅锡合金电镀膜 也并不是充分的，尽管与镀锡膜相比，已观察到对于形成晶须的抑制 效果。

即使无铅锡合金电镀有助于抑止晶须形成，但其需要烦杂地控制 其电镀浴，因为它是一种合金电镀，需要控制两种或多种金属元素。 特别是在锡-银合金电镀浴或锡-铋合金电镀浴中，在两种金属元素之 间存在显著的电位差，以至于如果锡阳极表面或电镀工件当没有应用 电流时浸入电镀浴中，使得银或铋的置换并沉积在其表面上，可导致 锡阳极或工件不能使用。

为了抑制晶须形成，通常采用以下方法(参见三菱电气株式会社技 术报告，53卷，11期，1979(非专利文献1))，但是均各自具有问题。

(1)在锡或锡合金电镀的底镀层上进行镀镍：镀镍膜作为阻挡层抑 止在作为基体的铜和作为电镀膜的锡间形成金属间化合物，从而抑制 形成晶须。然而，许多元件由于它们所需性能并不允许镀镍。

(2)应用更厚的锡或锡合金电镀(10-20μm或更厚)：膜厚度增加抑 制晶须形成，因为形成金属间化合物所生产的内应力作用达不到表面。 然而，具有许多不允许增加电镀膜厚度的电子器件。

(3)在锡或锡合金电镀后应用热处理和回流处理：在锡或锡合金电 镀后应用热处理和回流处理能够预先形成一层稳定的金属间化合物 (Cu₃Sn等)，并且释放电镀膜的内应力，抑制晶须形成。然而，热处 理和回流处理导致在镀锡膜上形成氧化物膜，导致可焊性的降低。

专利文献1：日本专利公开2003-293185

专利文献2：日本专利公开2005-2368

非专利文献1：三菱电气株式会社技术报告，Vol.53，No.11，1979

发明内容

本发明所解决的问题

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的是提供替代锡-铅合金电镀 的锡电镀浴，其能为需要锡焊的元件提供好的可焊性或有效地作为抗 腐蚀剂，能有效抑制晶须形成，能以高生产率形成镀锡膜，能容易控 制并能确保好的可加工性，提供使用锡电镀浴形成的镀锡膜，及使用 锡电镀浴的锡电镀方法，及电子器件元件。

解决问题的方式

本发明的发明人已进行认真研究以获得上述目的。结果发现在锡 电镀浴中添加水溶性钨盐、水溶性钼盐或水溶性锰盐能够抑制镀锡膜 上晶须的形成，无需设置作为基体的铜合金和作为电镀膜的锡之间的 金属间化合物的阻挡层的镍、银等膜即可抑制晶须形成，并且由于能 够不使用热处理和回流处理即可抑制形晶须成，从而能够防止可焊性 恶化，因此，能以简单的方式有效抑制镀锡膜上晶须形成，从而完成 了本发明。

具体描述的本发明提供下面锡电镀浴、镀锡膜、锡电镀方法及电 子器件元件。

锡电镀浴，其包含水溶性锡盐、一种或多种选自无机酸、有机 酸及无机酸和有机酸的水溶性盐的化合物、一种或多种选自水溶性钨 盐、水溶性钼盐及水溶性锰盐的盐。

如[1]所述的锡电镀浴，其中锡电镀浴的pH低于1。

如[1]或[2]所述的锡电镀浴，其中水溶性锡盐是锡(II)烷基磺酸 盐或锡(II)烷醇磺酸盐。

如[1]-[3]任一项所述的锡电镀浴，其中有机酸是烷基磺酸或烷 醇磺酸。

如[1]-[4]任一项所述的锡电镀浴，其还包括非离子表面活性剂。

如[5]所述的锡电镀浴，其中非离子表面活性剂是聚氧乙烯烷基 苯基醚表面活性剂。