[发明专利]电沉积一层致密、反光的锡或锡铅合金的方法和溶液

说明书

本发明总的来说涉及电沉积技术，这里说的电沉积技术包括了(但不局限于)在一个导电部分上电沉积一层致密、反光的涂层的技术。

电沉积或电镀锡或锡铅合金(在下文中称为焊料或焊料沉积物)的方法和电沉积溶液的组分已被尽可能完善，从而可以在一个导电部分上电沉积一层质量好的焊料。在电子工业中一个导电部分可以是半导体器件外壳、印刷电路板或连接器的引线。

特别是在半导体器件的制造中，半导体器件的芯片通过物理和电的方式键合到一个引线框架上。然后将半导体器件与该引线框架的一部分一起封装在一个外壳中。之后，通过电沉积工艺在所有引线框架的暴露部分上电沉积焊料，在引线框架上形成一层焊料沉积物。

在电沉积工艺之后，用修整成形机或工具将所有不需要的金属从引线框架上清除掉，对器件进行隔离并把器件的引线做成预先确定的图形。在电子工业中往往希望焊料沉积物具有一个致密、反光的涂层表面。

由于质量方面的原因，一个致密、反光的涂层是较佳的。致密、反光的涂层的较高的密度和光滑度可减少在修整成形的操作中从焊料的表面刮落下来的物质的数量。从普通的、表面粗糙的涂层上刮落下来的物质粘附在随后制得的引线的表面而对这些引线造成污染。如果淀积一个致密、反光的表面涂层，则因为从焊料沉积物的表面刮落下来的物质的数量减少，故清洗修整成形工具的需要也减少了，这样就可以提高生产率。

  在过去，电沉积具有致密、反光的涂层的锡或锡铅合金的技术中存在的一个问题是，这样的沉积物中含有800-2000ppm(百万分之几)的吸留碳(有机物)。在某些应用方面，碳的共同电沉积不构成一个问题。但在电子学领域，与锡或锡铅合金的电沉积相联系的约高于500ppm的碳的共同电沉积对沉积物的可焊性有不利的影响。因此，希望有一种能产生致密、反光的锡或锡铅合金表面涂层、但不产生约高于500ppm的碳的共同电沉积的电沉积方法(和/或应用特种配方的电沉积溶液)，以达到上述目的。

本发明的用于在阴极上电沉积一层锡或锡铅合金的电沉积溶液包括一种烷烃或链烷醇磺酸和一种锡的烷烃或链烷醇磺酸盐或一种锡和铅的烷烃或链烷醇磺酸盐的混合物；至少由一种非离子型表面活性剂组成的添加剂和一种脂肪二醛，其中添加剂中的非离子型表面活性剂在向阴极上电沉积一层锡或铅合金之前已经预电解。

本发明的形成锡或锡铅合金的电沉积溶液的方法，包括提供一种烷烃或链烷醇磺酸和一种锡的烷烃或链烷醇磺酸盐或一种锡和铅的烷烃或链烷醇磺酸盐的混合物、一种脂肪二醛和一种至少由一种非离子型表面活性剂组成的添加剂，其中非离子型表面活性剂在阴极上电沉积一层锡或锡铅合金之前进行电解。

本较佳实施例涉及电沉积一层具有致密、反光的涂层、但在涂层中没有明显的(约高于500ppm)碳的共同电沉积的锡或锡铅合金的方法。

电沉积溶液部分地由一种酸性电解液和金属的源所组成。在较佳实施例中，电解液源由水溶性的烷烃或链烷醇磺酸(最好是甲烷磺酸)组成。电解液的较佳浓度约在百分之二到二十五之间，最佳浓度约在百分之五到二十之间。

锡的烷烃或链烷醇磺酸盐或锡和铅的烷烃或链烷醇磺酸盐的混合物是较佳的金属源。在典型情况下，应用锡和铅的甲烷磺酸盐。作为金属源的溶液中的水溶性的锡(如甲烷磺酸锡)，其浓度约为10一100克/升，最佳的浓度范围约为20-60克/升。作为金属源的溶液中的铅(如甲烷磺酸铅)的浓度约为0.25-50克/升。锡与铅的浓度比可根据其它的溶液条件相应地进行调节，以在电沉积物中得到一个给定的、所需的锡铅比率。

在较佳实施例中，电沉积溶液还包括至少由两种非离子型表面活性剂组成的、经过预电解的添加剂(有关预电解的详细情况在下文中给出)。该添加剂也可以由其它可改善电沉积性能的成分(如二羟基苯或代用的二羟基苯等的抗氧化剂)组成。此外，该添加剂最好还包括一种可对预电解过程提供导电性的电解液。

在一较佳实施例中，电沉积溶液还包括一种未经预电解的脂肪二醛(术语“脂肪二醛”可与“有机添加剂”一词互换地使用)。此种脂肪二醛在电沉积一层致密、反光涂层的工艺中起着主要的作用。

在该较佳实施例中，非离子型表面活性剂具有下述一般性的结构：