通过将锡与锗掺杂减轻锡和镀锡表面上的锡须生长的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术的名称是通过将锡与锗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锗掺杂减轻镀锡膜和镀锡表面上的锡须形成的方法。

【技术实现步骤摘要】
通过将锡与锗掺杂减轻锡和镀锡表面上的锡须生长的方法和装置本申请是分案申请，原申请的申请日为2014年4月29日、申请号为2014800379444、专利技术名称为“通过将锡与锗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锗掺杂减轻镀锡膜和镀锡表面上的锡须形成的方法。
技术介绍
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电子产品产品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。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。
技术实现思路
>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。溶解含锗化合物以制造含锗溶液。水和络合剂然后添加至含锗溶液。水溶性含锡化合物然后添加至含锗溶液。可在含锡化合物添加至含锗溶液之前或之后添加任选的表面活性剂/流平剂。将电极浸入溶液，而且电极连接至能够提供电流的电源。开启电源以提供电流至溶液，其导致一定量的锗和锡共沉积至阴极基材表面上。根据一个变型，阴极基材表面包括比如铜——一种常用于电子元件例如引线的材料。优选地，锗和锡共沉积至基材表面上，至大约1至大约10微米的厚度，量为按重量计大约0.5至大约5重量百分比的锗和按重量计99.5至大约95％的锡。根据进一步的变型，含锗化合物选自二氧化锗、或可溶于水溶液的其它含锗化合物，所述水溶液优选是碱性溶液。优选地，二氧化锗溶解在氢氧化钠溶液中。根据仍进一步的变型，含锗化合物作为盐直接提供至溶液，比如氟硼酸锗、或其它水溶性锗盐、和其组合。可以理解的是，含锡化合物作为水溶性盐添加至溶液，优选是硫化亚锡(II)。本公开内容进一步涉及减轻基材表面上的锡须生长的方法，其包括以下步骤：在碱性溶液中溶解一定量的含锗化合物(优选是在氢氧化钠溶液中溶解二氧化锗)、添加一定量的水——优选是去离子水——至溶液中的含锗化合物、添加络合剂(优选是d,l-酒石酸)、任选地添加表面活性剂/流平剂、和将一定量的含锡化合物(优选是硫化亚锡(II))溶解入含锗溶液。将含锡阳极电极浸入含锗和含锡溶液，并且将阴极基材表面浸入含锗和含锡溶液。电源被提供至阳极电极和包括阴极基材表面的阴极基材(充当电极)，并且然后被开启以提供电流至电极，导致将一定量的锗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。在进一步的变型中，本公开内容涉及制造电镀浴的方法，其包括以下步骤：在碱性溶液中溶解一定量的含锗化合物(优选是在一定量的氢氧化钠溶液中溶解二氧化锗)、添加一定量的水(优选是去离子水)至含锗溶液、添加一定量的络合剂(优选是d,l-酒石酸)至含锗溶液、任选地添加表面活性剂/流平剂、和将一定量的水溶性含锡化合物(优选是硫化亚锡(II))溶解入含锗溶液。此外，本公开内容考虑根据上面的方法制造的电镀浴。在仍进一步的变型中，本公开内容涉及电镀浴，其包括水溶液中的一定量的含锗化合物(优选是一定量的氢氧化钠溶液中的二氧化锗)、添加至溶液的一定量的水、一定量的络合剂(优选是d,l-酒石酸)、一定量的任选的表面活性剂/流平剂、和一定量的含锡化合物(优选是硫化亚锡(II))。仍更进一步，本公开内容涉及通过将一定量的锗和锡共沉积至基材表面上减轻锡须生长的涂层。根据优选的变型，将锗和锡电沉积至基材表面上，优选至大约1微米至大约10微米的厚度。优选地，基材表面包括铜，并且锗优选地以以下浓度与锡共沉积至基材上：大约0.5至大约5重量百分比的锗，和更优选地，大约1至大约2重量百分比的锗。本公开内容考虑将描述的涂层有效地用于涂覆任何物体，其包括但绝不限于电子元件，在其中通过将纯的含锡表面替换为锡和锗镀层而减轻锡须的形成是期望的。附图说明在已经概括地如此描述了本公开内容的变型之后，现在可以参照附图，其不一定按比例绘制，并且其中：图1a和1b是将包括锗和锡的涂层电镀至基材表面上的过程的流程图；图2是用于将锗和锡涂层电镀至基材表面上的电镀浴的示意性图示；图3是将包括纯锡的涂层电镀至基材表面上的过程的流程图；图4和5是从纯的镀锡基材表面生长的锡须的显微照片；图6是涂覆有包括锗和锡的镀层的表面的显微照片；图7是具有沿着元件主体的周边取向的引线的电子元件的示意性图示；和图8是图7中所示的引线的进一步放大的示意性图示。具体实施方式本公开内容涉及掺杂有锗的电镀锡膜的开发，所述电镀锡膜抑制锡须从电镀基材表面的生长，否则其通常在镀锡基材上发生。向锡添加一定量的锗——大约0.5至大约5重量百分比的锗——现在已经显示显著地抑制非期望的锡须生长。图1a显示了一个优选的电镀方法变型10a的流程图。在水溶液中溶解一定量的含锗化合物12a。一定量的水添加至含锗溶液14a。一定量的络合剂添加至锗溶液16a。任选地，一定量的表面活性剂/流平剂添加至锗溶液17a。一定量的水溶性含锡化合物溶解入溶液并添加至锗溶液18a。锡和锗溶液然后被用于电镀基材表面19a。图1b显示了一个优选的电镀方法变型10b的流程图。在氢氧化钠溶液中溶解一定量的二氧化锗12b。一定量的去离子水添加至含锗溶液14b。一定量的d,l-酒石酸添加至锗溶液16b。任选地，一定量的表面活性剂/流平剂添加至锗溶液17b。一定量的硫化亚锡(II)添加至锗溶液18b。锡和锗溶液然后被用于电镀基材表面19b。如图2所示，电镀浴20包括容器24，所述容器24包括阳极26(例如纯锡阳极、锡和锗阳极等)和阴极28(例如铜或其它金属阴极等)悬浮入其中的含锗和锡电解溶液22。实施例1GeO2(99.98％，Aldrich)以0.1479g的量溶解在2.086g的1NNaOH溶液(IntegraChemical)中。使用特氟隆棒研磨固体直到固体溶解。去离子水以6ml的量添加至溶液，并且搅拌直到得到基本上清澈和无色的溶液。d,l-酒石酸(99％，AlfaAesar)以0.3919g的量溶解入溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.减轻基材表面上的锡须生长的方法，其包括以下步骤：/n制备包括一定量的含锗化合物和水溶性含锡化合物和络合剂的溶液；/n将阳极电极浸入所述溶液，/n将阴极基材浸入所述溶液，所述阴极基材包括阴极基材表面；/n将所述阳极电极和所述阴极基材连接至能够提供电流的电源；/n开启所述电源以提供所述电流至所述阳极电极、所述阴极基材和所述溶液；和/n将一定量的锗和锡共沉积至所述阴极基材表面上。/n

【技术特征摘要】
20130705 US 13/935,7681.减轻基材表面上的锡须生长的方法，其包括以下步骤：
制备包括一定量的含锗化合物和水溶性含锡化合物和络合剂的溶液；
将阳极电极浸入所述溶液，
将阴极基材浸入所述溶液，所述阴极基材包括阴极基材表面；
将所述阳极电极和所述阴极基材连接至能够提供电流的电源；
开启所述电源以提供所述电流至所述阳极电极、所述阴极基材和所述溶液；和
将一定量的锗和锡共沉积至所述阴极基材表面上。


2.权利要求1所述的方法，其中所述锗和锡共沉积至所述基材表面上至大约1至大约10微米的厚度。


3.权利要求1或2所述的方法，其中所述锗和锡以按重量计大约0.5至大约5％的锗的浓度共沉积至所述基材表面上。


4.权利要求1所述的方法，其中所述含锗化合物包括水溶性锗盐。


5.权利要求1所述的方法，其中所述含锗化合物溶解在碱性溶液中。


6.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·伍德罗，J·A·尼耳森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US