金属表面处理方法技术

一种处理金属表面以降低其上的腐蚀和/或增加经处理的表面的反射度的方法，该方法包含a)以化学镀镍液镀敷金属表面；然后b)在化学镀镍表面上浸镀银，由此实质上防止金属表面的腐蚀和/或实质上改良镀银表面的反射度。例如在电子封装应用中，该处理方法可用于增加金属表面的可焊性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种处理金属表面以降低其上的腐蚀和/或增加经处理的金属表面的反射度的方法。
技术介绍
部分地因为对于强化性能的要求增加，印刷电路板(PCB)制造工艺一般包含许多步骤。PCB上的表面电路通常包括铜和铜合金材料，该铜和铜合金材料被涂覆以提供与组件中其它器件良好的机械和电连接。在制造印刷电路板时，第一阶段包含预备电路板，而第二阶段包含将各种组件安装在电路板上。通常可将两种形式的组件连接到电路板上:a)带引脚的元件，如电阻、晶体管等，其是通过将各引脚穿过板中的孔然后确保脚周围的孔被焊料充填而连接于电路板上；和b)表面贴装器件，其通过以平坦接触区域进行焊接或通过以合适的黏着剂黏附而连接于板表面上。镀通孔印刷电路板通常可由包含以下步骤顺序的方法制造:I)将覆铜箔层压板钻通孔；2)通过标准镀通孔循环来处理该板，以在孔中和在表面上化学镀铜；3)施加阻镀剂；4)在孔中和在暴露电路上电解镀铜至所需厚度；5)在孔中和在暴露电路上电解镀锡以作为抗蚀剂；6)将抗镀剂去除；7)将暴露的铜(即未镀锡的铜)蚀刻；8)将锡去除；9)施加阻焊剂，并对其进行成像和显影，使得阻焊剂覆盖除连接区域以外的基本上全部板表面；和10)对欲焊接的区域施加保护性可焊层。还可使用其它顺序的步骤，且通常为本领域技术人员所熟知。此外，在各步骤之间可穿插清水冲洗。可用于在第一阶段中预备印刷电路板的步骤顺序的其它实例描述于例如Soutar等人的第6，319，543号美国专利、Toscano等人的第6，656，370号美国专利、及Fey等人的第6，815，126号美国专利，其各主题皆以引用的方式整体地并入本文。施加阻焊剂为将印刷电路板的全部区域(除了焊垫、表面贴装垫及镀通孔)以有机聚合物涂料进行有选择地覆盖的操作。该聚合物涂料作为垫周围的屏障，以在装配期间防止不期望的焊料流动，并改良导体间的绝缘电阻并在环境中提供保护。阻焊剂化合物通常为与基板兼容的环氧树脂。阻焊剂可按所需图案而网版印刷在印刷电路板上，或者也可为涂覆于表面上的可感光成像的阻焊剂。接触区域包括线路结合区域、芯片连接区域、焊接区域、及其它接触区域。接触终饰(contact finish)必须提供良好的可焊性、良好的电线结合性能和高抗腐蚀性。一些接触终饰还必须提供高导电度、高耐磨性和高抗腐蚀性。尽管本领域技术人员还熟知其它涂层，但是典型的现有技术接触终饰涂层可包括上方为电解金层的电解镍涂层。焊接通常被用于与各种制品进行机械、电机械或电子的连接。由于各种应用对表面预备(surface preparation)有其各自的具体要求,接合点的期望功能之间的差别是重要的。在这三种焊接应用中，最为需要的是进行电连接。在制造电子封装装置(如印刷电路板)时，电子元件与基板的连接是通过将元件的引线焊接至基板上的通孔、周围的焊垫、连接盘(land)和其它连接点(统称为“连接区域”)而完成的。一般而言，上述连接由波焊技术发生。电子封装装置然后可接收其它电子单元，包括例如发光二极管(LED)，其可焊接至例如印刷电路板上的电极上。在此所用的“发光二极管(LED) ”是指可发出可见光、紫外光或红外光的二极管。因此希望增加用于电子封装应用(包括涉及印刷电路板及LED的那些应用)的金属表面的可焊性。为利于这些焊接操作，通孔、焊垫、连接盘和其它连接点设置为可接受后续的焊接程序。因此这些表面必须易被焊料润湿而可与电子元件的引线或表面成为整体导电性连接。因为这些需求，印刷电路制造者已设计各种维持并强化这些表面的可焊性的方法。一种对所讨论的表面提供良好可焊性的方法为对该表面提供焊料预涂层。然而在制造印刷电路时，此方法有几个缺点。具体而言，因为不易对这些区域有选择地提供焊料，所以必须将板的全部导电性区域焊镀，其会对后续施加阻焊剂造成严重的问题。现已做出各种尝试以仅对必要区域有选择地施加焊料。例如第4，978，423号美国专利涉及在焊镀连接区域上使用有机抗蚀剂，继而在施加阻焊剂之前从铜轨迹上有选择地去除锡引线，其主题以引用方式整体地并入本文。第5，160，579号美国专利描述了已知的选择性焊接工艺的其它实例，其主题以引用的方式整体地并入本文。直接焊接铜表面较困难且不一致。这些问题主要由于无法在全部的焊接操作中使铜表面保持清洁且不被氧化。现已发展各种有机处理以将铜表面维持在易焊接状态。例如Kinoshita的第5，173，130号美国专利描述使用特定的2-烷基苯并咪唑作为铜的预助焊剂以维持铜表面的可焊性，其主题以引用的方式整体地并入本文。如Kinoshita所描述的处理已证明是成功的，但是仍有改良其可靠性的需求。另一种安排这些表面的良好可焊性的方法为将其镀以金、钼或铑的最终终饰涂层。例如第5，235，139号美国专利描述了一种通过将欲焊接的铜区域镀以化学镀镍-硼、继而为如金的贵金属涂层而获得此金属最终终饰的方法。另外，第4，940，181号美国专利描述了镀化学镀铜，继而电解铜，继而镍，继而以金作为可焊表面；而第6，776，828号美国专利描述了镀化学镀铜，继而浸镀金。这些方法均作业良好，但是耗时且相当昂贵。又一种安排这些表面的良好可焊性的方法为将其化学镀以银的最终涂层。第5，322，553号美国专利及第5，318，621号美国专利描述了通过将其涂以化学镀镍，继而将其镀以化学镀银而处理覆铜箔印刷电路板的方法，其主题通过引用方式整体地并入本文。化学镀银浴镀于支撑金属的表面上而产生厚沉积物。如第6，773，757号美国专利及第5，935，640号美国专利所讨论，其主题皆以引用方式整体地并入本文，已知浸镀银沉积物为优良的可焊性保存剂，其在制造印刷电路板时特别有用。浸镀为源自置换反应的方法，由此将欲镀表面溶于溶液中，同时将欲镀金属从镀液沉积至该表面上。浸镀一般不必先将表面活化而启动。欲镀金属通常较表面金属贵重。因此，浸镀通常比需要复杂的自动催化镀液及比需要镀敷前表面活化程序的化学镀法显著地较易控制且显著地较节省成本。使用浸镀银沉积物因阻焊剂界面侵蚀(SMIA)的可能性而有问题，其中电蚀可能腐蚀阻焊剂与铜轨迹间界面处的铜轨迹。SMIA也称为阻焊剂裂缝腐蚀和阻焊剂界面处的电蚀。该问题涉及阻焊剂-铜界面处的电蚀，且此界面电蚀是因阻焊剂-铜界面结构和浸镀机制引起的。电蚀是因两种不同金属的接合而造成的。金属差异可以视为金属组成本身在晶粒边界上或来自制造工艺的局部剪切力或力矩上的不同或差异。金属表面或其环境的同质性的任何缺乏几乎均可引发电蚀而造成电位差异。由于两种或更多种不同金属的电位差异，不同金属间的接触也造成流电电流流动。在将一种金属涂敷以更贵重金属时，例如银涂敷于铜上，就会发生电蚀，且任何暴露铜能够加速该过程。在具有高含量还原硫气体(如元素硫与硫化氢)的环境中会产生更高的故障率及加速的腐蚀。在制造LED时也希望形成银层。例如，如Stein等人的第2004/0256632号美国专利公开所述，其主题以引用的方式整体地并入本文，希望在光电半导体芯片(例如LED)与载体基板之间形成反射接触，使得避免由光电半导体芯片所产生或检测到的放射线穿透至该接触并且降低吸收损失。Stein描述在含有氮化物化合物的半导体层和含有银或金的反射层之间安排非常薄的含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.10 US 12/879,6721.一种处理金属表面的方法，该方法包含步骤: a)预备金属表面以在其上接受镀镍； b)以镀镍液镀敷该金属表面；然后 c)将该镀镍的表面浸镀银， 其中，由镀镍液镀敷的镍包含2重量％ 12重量％的磷或0.0005重量％ 0.1重量％的硫。2.按权利要求1所述的方法，其中该金属表面包含铜。3.按权利要求1所述的方法，其中该镀镍液是化学镀的且包含: a)镍离子源； b)还原剂； c)络合剂； d)—种以上的稳定剂；和 e)一种以上的添加剂。4.按权利要求3所述的方法，其 中该镍离子源为从由溴化镍、氟硼酸镍、磺酸镍、氨基磺酸镍、烷基磺酸镍、硫酸镍、氯化镍、乙酸镍、次磷酸镍和前述一种以上的组合所组成的群组中选出的镍盐。5.按权利要求4所述的方法，其中该镍盐为氨基磺酸镍。6.按权利要求3所述的方法，其中该一种以上的添加剂包含从由硫、磷和前述的组合所组成的群组中选出的材料。7.按权利要求6所述的方法，其中该化学镀镍液包含浓度为约0.1ppm 约3ppm的二价硫。8.按权利要求6所述的方法，其中该化学镀镍液包含约1% 约15%的磷。9.按权利要求8所述的方法，其中该化学镀镍液包含约2% 约12%的磷。10.按权利要求1所述的方法，其中该银浸镀步骤包含将化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·M·托斯卡诺，E·朗，W·帕，D·M·科洛格，儿安胜继，二宗启介，
申请(专利权)人：麦克德米德尖端有限公司，
类型：
国别省市：