[发明专利]通过将锡与金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

本发明的名称为通过将锡与金掺杂减轻锡和镀锡表面上的锡须生长的方法和装置。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金掺杂减轻镀锡膜和镀锡表面上的锡须生长的方法。

本申请是分案申请，原申请的申请日为2014年4月29日、申请号为201480037943X、发明名称为“通过将锡与金掺杂减轻锡和镀锡表面上的锡须生长的方法和装置”。

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金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。例如，元件上的锡涂层帮助保护元件免受腐蚀。锡涂层还帮助提供合适的焊接表面。

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。其它系统已经尝试浸渍镀或以其它方式向锡表面提供金属或非金属涂层。然而，还没有已知的方法已经向镀锡表面上的最终的和非期望的晶须形成提供可预见的、长期的、经济的、可再生的、和可扩大的方案。

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，其包括以下步骤：提供基材表面；提供包括一定量的含金化合物和含锡化合物和至少一种适当的络合剂、和缓冲剂的溶液；和将电极浸入溶液，而电极连接至能够向电极提供电流的电源，其导致将受控量的金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。

提供至第一溶液的含金化合物优选是水溶性金盐，比如，例如，四氯金酸钠。一定量的亚硫酸钠优选地提供为络合剂以络合第一溶液中的金。此外，添加络合锡的一定量的络合剂，比如，例如l-抗坏血酸。一定量的缓冲剂，比如，例如，柠檬酸铵，被溶解在水中以形成含锡化合物添加至其中的第二溶液。提供至第二溶液的含锡化合物优选是水溶性含锡盐，比如，例如，二氯化锡(II)。优选地，一定量的非离子表面活性剂/流平剂(例如TritonX-100等)然后添加至第一或第二溶液。一旦第一和第二溶液结合而形成包含金和锡离子的第三电解溶液，一定量的表面活性剂/流平剂——优选是酚酞溶液——添加至第三溶液。第三溶液优选地维持在大约5.4的pH下。

根据进一步的变型，阴极基材表面包括铜——一种常用于电子元件比如例如引线的材料。优选地，受控量的金和锡共沉积至基材表面上，至大约1至大约10微米的厚度，金浓度大约0.5至大约5重量百分比、和更优选地大约1至大约2重量百分比。

本公开内容还涉及制造电镀浴的方法，其包括：在第一溶液中，在水(优选是去离子水)中溶解一定量的含金化合物(优选是四氯金酸钠)，并且添加一定量的第一和第二络合剂(优选是亚硫酸钠和l-抗坏血酸)。在第二溶液中，一定量的柠檬酸铵缓冲剂溶解在一定量的水(优选是去离子水)中，其中所述水(优选是去离子水)中添加水溶性含锡化合物(优选是二氯化锡(II))、和任选地一定量的非离子表面活性剂/流平剂。第一和第二溶液结合以制造一定量的表面活性剂/流平剂(优选是酚酞)添加至其中的第三溶液。此外，本公开内容考虑根据上面的方法制造的电镀浴。