[发明专利]用于镀锡锑的系统和方法

说明书

本发明的名称是用于镀锡锑的系统和方法。提供了用于镀锡锑的系统和方法。一种电镀方法包括向镀锡(Sn)溶液掺杂锑(Sb)。一种方法还包括使用掺锑的镀锡电镀元件。由一种方法形成的掺锑的镀锡包含约1％和约3％之间的锑。

本申请是申请日为2013年6月14日、申请号为201380035007.0(PCT/US2013/045921)、题为“用于镀锡锑的系统和方法”的专利申请的分案申请。

背景

本公开内容一般涉及镀金属，具体涉及镀锡。

向无铅电子设备的过渡导致电子元件供应商将生产线从锡/铅处理剂(finish)转化为无铅处理剂。供应商经常使用纯电镀锡作为无铅处理剂。然而，纯镀锡具有形成锡须的倾向。例如，在一系列环境条件下，锡须已经被发现形成在多种多样的镀锡元件类型上。这些晶须由几乎纯的锡组成，并因此是导电的，并可引起电子设备短路。晶须的生长已经引起和持续引起使用镀锡元件的电子系统的可靠性问题，其包括例如高可靠性系统的制造商和政府用户。而且，锡须引起的商务失败可能花费上百万美元并导致顾客不满。

引起锡须生长的因素没有被充分理解，尽管电镀中的应力被认为是一个关键因素。已经研究了电镀工艺参数例如电流密度、温度、衬底制备、衬底材料和电镀液组分的影响。此外，已经探索了镀层厚度、底层、电镀后退火、镀层结构和合金化剂对晶须生长的影响。也已经研究了锡须的晶体结构。

因此，关于锡须生长的问题，虽然期望从电子系统中去除纯锡，但是电子元件供应商使用锡的增加和高可靠性系统中使用COTS(商用货架产品)元件的增加使这样的去除难以实施。

另一个方法包括将所有镀锡元件引线在熔化的锡/铅中浸渍(直至元件主体)。然而，这会损坏元件包装，允许水分侵入包装。此外，浸渍操作是昂贵的。

因此，控制锡须生长的已知方法难以实施和/或可导致副作用。

概述

根据本公开内容的一个方面，提供了电镀方法。该方法包括向镀锡(Sn)溶液掺杂锑(Sb)和使用掺锑的镀锡电镀元件。有利地，掺锑的镀锡包含约1％和约3％之间的锑。有利地，掺锑的镀锡包含约2％和约3％之间的锑。有利地，掺锑的镀锡包含小于约3％的锑。有利地，掺锑的镀锡减少电镀后锡须形成。有利地，掺锑的镀锡包含97.6％的锡和2.4％的锑。

根据本公开内容的进一步的方面，提供了元件镀锡的方法。该方法包括生产电解液，其通过：在去离子水中溶解硫酸亚锡，过滤硫酸亚锡溶液获得清澈溶液，其在放置后变浑浊，向浑浊溶液搅拌入一定数量的硫酸以提供清澈的溶液，将表面活性剂搅拌进溶液，将甲醛溶液搅拌进溶液，将苄醇搅拌进溶液以获得清澈、无色的溶液，并在水浴中加热溶液至约75℃。该方法还包括：通过在硫酸中伴随加热和搅拌溶解一定量的锑粉制备锑溶液，和向维持在约75℃的电解液中添加一定量的该锑溶液。

有利地，锑溶液包含三硫酸化二锑。有利地，镀锡锑由包含约1％和约3％之间的锑的电解液形成。有利地，镀锡锑由包含约2％和约3％之间的锑的电解液形成。有利地，镀锡锑由包含小于约3％的锑的电解液形成。有利地，镀锡锑由包含97.6％的锡和2.4％的锑的电解液形成。有利地，电解液形成的镀锡锑减少了电镀后锡须形成。有利地，该方法包括：在30毫升去离子水中溶解1.50克硫酸亚锡(II)(99.6％)，和通过滤纸过滤获得清澈的溶液，其在放置后变浑浊，向浑浊溶液伴随搅拌添加1.30克浓硫酸(98％)以获得清澈的电解溶液，在电解溶液中伴随搅拌溶解0.0609克表面活性剂，在电解溶液中伴随搅拌溶解0.198克37％的甲醛溶液，和在电解溶液中伴随大力搅拌溶解0.182克苄醇以获得清澈、无色的溶液。