提高镀敷在基底上的金属涂层的再流动性能或可焊接性的方法技术

一种提高在基底上金属涂层的可焊接性的方法，该方法包括在金属涂层内掺入痕量磷，以降低随后的加热过程中表面氧化物的形成和因此提高金属涂层的长期可焊接性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于减少或最小化通过镀敷方法如电镀提供的金属沉积物的表面氧化的溶液与方法。该溶液和方法还提供改进的沉积物性能，其中包括外观和可焊接性。电镀锡和锡合金涂层用于电子和其它应用如线材中，和多年来继续用于钢条中。在电子学中，它们用作接触点和连接器的可焊接和耐腐蚀的表面整理剂(finish)。它们也用于集成电路(“IC”)制造用的铅整理剂。另外，锡或锡焊接的薄层用作钝化组件如电容器和晶体管的最终步骤。尽管应用会变化，但关于对这一最终的表面整理剂方面的要求存在一些共性。一个问题是长期的可焊接性，所述可焊接性定义为表面整理剂熔融和制造与其它组件良好的焊剂连接且没有损害电或机械连接的能力。存在许多因素决定良好的可焊接性，三个最重要的因素是表面氧化物形成的程度，共沉积碳的含量，和金属间化合物形成的程度。表面氧化物的形成是自然发生的过程，因为它是热力学上有利的。表面氧化物的形成速度取决于温度与时间。换句话说，温度越高和时间越长，所形成的表面氧化物越厚。在电镀锡或锡合金涂层或沉积物的情况下，表面氧化物的形成还取决于涂层或沉积物的表面形态。当比较纯锡与锡合金涂层时，例如，当所有其它条件相同时，锡合金通常形成较少或较薄的表面氧化物。通过人们选择使用的镀敷化学测定共沉积的碳。光亮的整理剂含有比消光的整理剂高的碳含量。消光整理剂通常比光亮整理剂粗糙，和提供增加的表面积，所述增加的表面积导致形成比采用光亮整理剂典型地形成的表面氧化物更多的表面氧化物。因此镀敷装置在表面氧化物的潜在量和表面整理剂之间存在折衷。金属间化合物的形成是在锡或锡合金涂层与基底之间的化学反应。形成速度取决于温度以及时间。较高的温度和较长的时间导致较厚的金属间化合物层。为了改进或确保最高程度的可焊接性，重要的是，1)使用非光亮的锡或锡合金镀敷溶液，2)沉积足够的锡或锡合金层，以便表面氧化物或金属间化合物的形成没有消耗整个这一层，和3)防止或最小化镀锡表面长时间地暴露于高温下。相对容易实现1)和2)，但非常难以实现3)。在镀敷锡或锡合金沉积物之后，随后的部件处理的温度和时间通常由装配说明书和已有的制造方案和实践决定。例如，在“双音(two tone)”引线框(leadframe)技术中，在锡或锡合金镀敷之后，整个封装件必须经历许多的工艺步骤(即长时间段地进行这种处理)，这些工艺步骤要求在高至175℃的温度下多次热漂移。必然会形成更多和/或更厚的表面氧化物，和这又降低锡或锡合金沉积物的可焊接性。在目前的处理中，不可能省去这些额外的步骤，因为最终的组件或装配件将不完全。因此，高度希望寻找一些方式防止或最小化在这种部件上形成表面氧化物。一种已知的方式是在锡或锡合金沉积物的表面上引入保形涂层。这一技术可概括为两种通用的类型施加贵金属涂层的一种，和施加有机涂层的另一种。第一种对于保护锡或锡合金沉积物来说不是理想的，因为它引入昂贵、额外的工艺步骤。第二种也不是理想的，因为它必然引入杂质到引线框或电子组件的其它关键区域上，这是由于所沉积的有机涂层的非选择性本质导致的。已证明这些杂质对随后的引线框和I C装配工艺有害。因此，需要解决这一问题的进一步的方法，和本专利技术现在提供这些方法。专利技术概述本专利技术一般地涉及在基底上提供改进的金属涂层或金属沉积物的方法和涉及金属涂布的基底的制品。本专利技术涉及一种提高在基底上金属涂层的可焊接性的方法，该方法包括在金属涂层内掺入痕量磷，以降低随后的加热过程中表面氧化物的形成和因此提高金属涂层的长期可焊接性。通过在于基底上提供金属涂层所使用的溶液中掺入磷源，有利地在金属涂层内提供磷，以便在基底上提供来自溶液的磷与金属涂层。优选地，金属涂层是通过电镀提供的金属沉积物，并将磷源加入到金属离子的溶液中，以便在电镀过程中，磷可与金属共沉积。磷源典型地是在该溶液中可溶且在金属沉积物内提供ppm级别磷的磷化合物。一般地，通过在不大于约2000ASF的电流密度下电镀金属沉积物。本专利技术的另一实施方案涉及在基底上提供金属沉积物所使用的电镀溶液。该溶液在其内掺入磷源，其用量在金属沉积物内提供痕量的磷，以降低表面氧化物的形成和因此提高金属沉积物的长期可焊接性。磷典型地以可检测的含量，但小于约200ppm存在于所得金属沉积物内。在一些金属沉积物内，它也可比这低得多。本专利技术还涉及制品，该制品包括在基底上的金属涂层，其中金属涂层包括在其内的痕量磷，以降低表面氧化物的形成和因此提高金属沉积物的长期可焊接性。优选地，该制品通过电镀生产。本专利技术的金属涂层、金属沉积物或制品中的金属优选包括锡或锡合金，因为当制品的焊接需要用于进一步制造时，典型地使用这些物质。镍、钴、铜或其合金的沉积物也是理想的。优选实施方案的详细说明本专利技术实现了在金属或金属合金沉积物或镀敷涂层内掺入痕量或ppm级别磷的重要性。该元素显著降低这种涂层或沉积物的表面氧化，因此改进长期可焊接性。由于磷优选可通过与沉积金属所使用的相同制造步骤加入到金属涂层或沉积物中，因此不要求进一步的处理步骤，也没有将杂质引入到全部封装件内。使用术语“痕量”是指诸如磷之类元素的可检测含量，其存在于金属沉积物内和它的用量提供金属沉积物的长期可焊接性的可测量的改进。术语“ppm级别”表示存在于金属沉积物内的诸如磷之类的元素含量以百万分之一计的份数，以提供金属沉积物的长期可焊接性的可测量的改进。痕量或ppm级别可在宽范围内变化，这取决于特定的金属沉积物。例如，在镍沉积物内，用量为200ppm或更低的数量级，而对于锡和锡合金，在50ppm或更低的数量级下。该添加剂可用于待焊接的任何金属沉积物中。这尤其包括锡、镍、铜、钴、钨、锌或它们的合金之一。焊接基本上是一种连接工序，这一连接工序通常包括三种材料(1)基底；(2)希望连接到基底上的组件或其它器件；和(3)焊接材料本身。焊接材料本身通常是锡或锡合金，但基底或组件/器件可由其它材料制造。在本专利技术中，将磷加入到金属沉积物内，以改进基底的可焊接性能，所述基底含有这种沉积物和/或待连接到它们上的组件/器件。基底或组件/器件材料包括可电镀材料如铜、钢或不锈钢。本专利技术降低基底和/或器件的表面氧化，这改进其与焊接材料焊接的能力。它还可降低用于此目的的金属间化合物的形成。锡和锡合金沉积物优选作为金属沉积物，因为它们独立地起到焊剂的作用，或当加热到高于其相对低的熔融温度时，可经历再流动(reflow)。然而，表面氧化的下降可用于援引的其它金属，因为对于焊剂来说，由于降低的与氧化表面的干扰，更容易粘合到那些金属上。例如，当磷存在于镍沉积物内时，它可省去对锡、锡合金或贵金属的进一步涂层的需要。锡和锡合金已知具有可在所得镀敷的沉积物内产生各种特征的各种镀敷化学。这些包括消光、光亮和其它(例如缎光亮度)的外观。这些可通过基于磺酸盐、混合酸、硫酸盐、卤素、氟代硼酸盐、葡糖酸盐、柠檬酸盐等的许多已知的化学来实现。由于环境原因，优选磺酸，如烷基或羟烷基磺酸(例如甲磺酸)。另外，熟练的技术人员知道这些浴可含有各种添加剂以促进或提高镀敷性能。优选化学的实例包括美国专利6,251,253、6,248,228、6,183,619和6,179,185；每一篇的内容在此通过参考特意将其引入。这些专利还公开了除了锡以外的其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：张云，R·A·舍蒂三世，K·黄，
申请(专利权)人：技术公司，
类型：发明
国别省市：