[发明专利]Au-Sn合金电镀液及其电镀方法

说明书

技术领域

本发明属于合金电镀液技术领域，具体涉及一种溶液稳定性好、且合金成 分比例可控的Au-Sn合金电镀液及其电镀方法，尤其涉及一种Au₈₀Sn₂₀的电镀 液及其电镀方法。

背景技术

Au-Sn焊料正在广泛应用于光电子器件和微电子器件封装中。金锡共晶焊料 AuSn₂₀(80-20wt％)处于Au-Sn共晶部位，共晶点为280℃，很小的过热度就可 以使合金熔化并浸润。由于其钎焊温度适中，屈服强度高，无需助焊剂，具有 良好的浸润性，低粘滞性，高耐腐蚀性，高抗蠕变性能及良好的导热和导电性， 因此被广泛应用于通讯，卫星，遥感，雷达，汽车，航空等领域的光电器件的 焊接及封装。

电镀共沉积Au-Sn合金过程简单、厚度和位置可精确控制，适合批量生产， 因此电镀共沉积Au-Sn合金有着很好的发展前景。国内外无氰电镀Au-Sn工艺 发展缓慢，目前国内已有这方面的报道，但还不成熟。目前发展的无氰镀液稳 定性低，镀速低，需要较长的电镀时间才能获得适用的镀层厚度，电镀过程中 由于电流密度的变化，引起合金镀层组成的波动度大。

美国专利US6245208中提出了一种弱碱性的无氰Au-Sn共沉积镀液，该镀 液的金主盐为三价的氯金酸钾(KAuCl₄)、锡主盐为氯化亚锡(SnCl₂)、金离子络 合剂为亚硫酸钠(Na₂SO₃)和柠檬酸铵、镀液稳定剂为L-抗坏血酸、晶粒细化 剂为氯化镍(NiCl₂)，镀液的pH值为6.0。该镀液的稳定性较差，在室温下存放 15天后镀液不稳定，工作状态下维持3天后。并且现有Au-Sn共沉积镀液很难 保证电镀出来的合金其成分比例维持在80％Au与20wt％Sn₂₀，大大限制了 Au-Sn合金电镀液的应用。

发明内容

为解决现有Au-Sn合金电镀液稳定性差与合金成分比例控制差，本发明提 出一种Au-Sn合金电镀液，其稳定性好以及合金Au80Sn20的成分控制好。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种Au-Sn合金电镀液，包括如下组分：

8.5-11.5g/L水溶性金盐，10.5-12.5g/L水溶性锡盐，40-120g/L锡离子络合剂， 0.2-5.0ml/LAu-Sn合金稳定剂，2.0-8.0ml/L镀液稳定剂，0.3-5.0g/LpH缓冲剂， 其余为去离子水。

进一步，所述电镀液的pH值为3.9-4.1。

进一步，所述水溶性金盐选自KAu(CN)₂、NaAu(CN)₂、NH₄Au(CN)₂、 KAu(CN)₄、NaAu(CN)₄、NH₄Au(CN)₂与NH₄Au(CN)₄中的一种或多种；所述水 溶性锡盐为甲基磺酸亚锡、氯化亚锡、硫酸亚锡与柠檬酸亚锡中的一种或多种。

进一步，所述锡离子络合剂选自草酸、柠檬酸、抗坏血酸、葡萄糖、丙二 酸与亚氨基二乙酸中的一种或多种。

进一步，所述Au-Sn合金稳定剂选自氨、乙二胺、柠檬酸盐、酒石酸盐、 磷酸盐、碳酸盐与硼酸盐中的一种或多种。

进一步，所述镀液稳定剂选自吡啶苯并咪唑、氨基咪唑、鸟嘌呤、6-氨基嘌 呤、噻唑与苯并塞唑中的一种或多种。

进一步，所述pH调节剂选自甲酸、乙酸、丙酸，硼酸、磷酸、草酸、乳酸、 酒石酸与柠檬酸中的一种或多种。

进一步，还包括0.2-2.5g/L光亮剂，所述光亮剂选自2，3-二(2-吡啶基)吡嗪、 3-(3-吡啶基)-丙烯酸、3-(4-咪唑基)-丙烯酸、3-吡啶基羧甲基磺酸、2-(吡啶基)-4- 乙烷磺酸、1-(3-磺丙基)-吡啶甜菜碱与1-(3-磺丙基)-异喹啉甜菜碱中的一种或多 种。

进一步，还包括1.5-8.5g/L导电盐，所述导电盐选自钠、钾、氨、胺盐，硫 酸、盐酸、磷酸、氨基磺酸、磺酸与氢氧化钠中的一种或多种，所述Au-Sn合 金电镀液的比重为10.0-11.0。