[发明专利]通过将锡与锗掺杂减轻锡和镀锡表面上的锡须生长的方法和装置

说明书

技术领域

本公开内容一般地涉及锡电镀的领域。更具体地，本公开内容涉及通过将锡与锗掺杂减轻镀锡膜和镀锡表面上的锡须形成的方法。

背景技术

世界范围内至无铅电子产品产品的转变迫使电子元件的绝大多数供应商将他们的生产线从含锡/铅修饰剂(finishes)转换至无铅修饰剂。结果，大多数电子产品产品供应商已经变更至纯的电镀锡修饰剂。然而，电镀纯锡修饰剂存在形成锡须的倾向，所述锡须从表面延伸一段距离。这样的锡须已经发现在多种多样的镀锡元件上形成，并且在大范围的环境条件下形成。由于这些锡须由几乎纯的锡组成，并且因此是导电的，它们可引起问题，比如，例如，电子元件的短路。因此，来自镀锡表面的锡须的生长继续引起使用镀锡的元件的电子系统的可靠性问题和其它问题。可归因于镀锡表面上的锡须形成的电子产品产品的非期望的效应已经引起显著的顾客不满，其导致对电子产品制造商的显著的财务影响。至今，确保锡须不在电子系统内生长的唯一方法是从这样的系统消除纯的锡。然而，在电子工业中对使用锡和镀锡元件的增加的依赖使得此锡消除策略难以实行。

一个锡须减轻策略是将全部镀锡元件引线(leads)浸入熔融的锡/铅，从引线的尖端直至元件主体。然而，此方法可非期望地影响元件，并且在制造过程中实施是昂贵的。

发明内容

根据一个变型，本公开内容涉及减轻基材表面上的锡须生长的方法。溶解含锗化合物以制造含锗溶液。水和络合剂然后添加至含锗溶液。水溶性含锡化合物然后添加至含锗溶液。可在含锡化合物添加至含锗溶液之前或之后添加任选的表面活性剂/流平剂。将电极浸入溶液，而且电极连接至能够提供电流的电源。开启电源以提供电流至溶液，其导致一定量的锗和锡共沉积至阴极基材表面上。根据一个变型，阴极基材表面包括比如铜——一种常用于电子元件例如引线的材料。优选地，锗和锡共沉积至基材表面上，至大约1至大约10微米的厚度，量为按重量计大约0.5至大约5重量百分比的锗和按重量计99.5至大约95％的锡。

根据进一步的变型，含锗化合物选自二氧化锗、或可溶于水溶液的其它含锗化合物，所述水溶液优选是碱性溶液。优选地，二氧化锗溶解在氢氧化钠溶液中。根据仍进一步的变型，含锗化合物作为盐直接提供至溶液，比如氟硼酸锗、或其它水溶性锗盐、和其组合。可以理解的是，含锡化合物作为水溶性盐添加至溶液，优选是硫化亚锡(II)。

本公开内容进一步涉及减轻基材表面上的锡须生长的方法，其包括以下步骤：在碱性溶液中溶解一定量的含锗化合物(优选是在氢氧化钠溶液中溶解二氧化锗)、添加一定量的水——优选是去离子水——至溶液中的含锗化合物、添加络合剂(优选是d，l-酒石酸)、任选地添加表面活性剂/流平剂、和将一定量的含锡化合物(优选是硫化亚锡(II))溶解入含锗溶液。将含锡阳极电极浸入含锗和含锡溶液，并且将阴极基材表面浸入含锗和含锡溶液。电源被提供至阳极电极和包括阴极基材表面的阴极基材(充当电极)，并且然后被开启以提供电流至电极，导致将一定量的锗和锡共沉积至基材表面上。本公开内容的系统、方法和装置还可在使用三电极系统的系统和方法中使用或被并入其中，其中第三电极被用作参比电极。

在进一步的变型中，本公开内容涉及制造电镀浴的方法，其包括以下步骤：在碱性溶液中溶解一定量的含锗化合物(优选是在一定量的氢氧化钠溶液中溶解二氧化锗)、添加一定量的水(优选是去离子水)至含锗溶液、添加一定量的络合剂(优选是d，l-酒石酸)至含锗溶液、任选地添加表面活性剂/流平剂、和将一定量的水溶性含锡化合物(优选是硫化亚锡(II))溶解入含锗溶液。此外，本公开内容考虑根据上面的方法制造的电镀浴。

在仍进一步的变型中，本公开内容涉及电镀浴，其包括水溶液中的一定量的含锗化合物(优选是一定量的氢氧化钠溶液中的二氧化锗)、添加至溶液的一定量的水、一定量的络合剂(优选是d，l-酒石酸)、一定量的任选的表面活性剂/流平剂、和一定量的含锡化合物(优选是硫化亚锡(II))。

仍更进一步，本公开内容涉及通过将一定量的锗和锡共沉积至基材表面上减轻锡须生长的涂层。根据优选的变型，将锗和锡电沉积至基材表面上，优选至大约1微米至大约10微米的厚度。优选地，基材表面包括铜，并且锗优选地以以下浓度与锡共沉积至基材上：大约0.5至大约5重量百分比的锗，和更优选地，大约1至大约2重量百分比的锗。

本公开内容考虑将描述的涂层有效地用于涂覆任何物体，其包括但绝不限于电子元件，在其中通过将纯的含锡表面替换为锡和锗镀层而减轻锡须的形成是期望的。

附图说明