專利名稱：一種金錫共晶焊料(AuSn₂₀)電鍍液及制備方法
技術領域：
本發明涉及ー種電鍍鍍液，尤其涉及ー種能制備光亮AuSn2tl (金錫共晶焊料)的鍍液及制備方法。
背景技術：
金錫共晶焊料AuSn2tl (80-20wt% )處于Au-Sn共晶部位，共晶點為280°C，很小的過熱度就可以使合金熔化并浸潤。由于其釬焊溫度適中，屈服強度高，無需助焊劑，具有良
好的浸潤性，低粘滯性，高耐腐蝕性，高抗蠕變性能及良好的導熱和導電性，因此被廣泛應用于通訊，衛星，遙感，雷達，汽車，航空等領域的光電器件的焊接及封裝。傳統的金錫合金制備方法包括鋳造拉撥軋制法，疊層冷軋復合法，以及物理氣相沉積法。鋳造拉撥軋制法需要添加第三組元Pd或Pt，影響了金錫合金的純度，焊接性能也會受到影響；而疊層冷軋復合法難以控制金與錫的反應量，未合金化的金或錫都會對焊料產生不良影響；物理氣相沉積法沉積的金錫合金較薄，無法保證電子器件的焊接性能。而且上述方法操作性復雜，生產成本較高。目前國內尚未見有通過電化學直接電鍍制備AuSn2。(金錫共晶合金焊料)的電鍍液的發明專利，只是籠統的制備Au-Sn (金錫合金)，精確的含量無法控制。國外申請的專利主要是含氰化物和無氰化物的鍍液兩種類型，合金的熔點280°C未見有證實。美國專利US4634505提供了ー種含有氰化物的金錫合金鍍液，三價氰化金作為金鹽，四價草酸錫作為錫鹽，在PH為3以下實施電鍍，得到的鍍層錫含量低于I %。鍍液可操作的電流密度較大，均在IASD以上，但由于是含氰化物鍍液，且應用領域僅在于裝飾性電鍍和エ業抗腐蝕性能的應用材料，推廣性不強。美國專利US20040231999提供了一種含氰化物的金錫合金鍍液，用2,2，-ニ聯吡啶作為添加劑拉近金和錫的沉積電位，使用含有鉈，鉛和砷離子的少量物質作為鍍層的晶粒細化劑，増加鍍層表面光亮性和平整性。通過不同的電流密度沉積得到了金含量在65% 94%的金錫合金，但是，專利沒有提及所制備的金錫合金的焊接性能。美國專利US6245208提供了ー種無氰金錫合金鍍液，用氯金(III)酸鉀作為金鹽，ニ價錫作為錫鹽，在脈沖電鍍得到了金錫合金。但是電流密度較小，且可用的電流密度也較窄，在0. 02ASD 0. IASD之間，且能沉積金錫原子比為80 20的電流密度區間更小。由于三價金和ニ價錫在溶液中會互相反應，因此，該專利使用錫的絡合劑檸檬酸銨的量高達200g/L,以及用抗壞血酸來穩定鍍液,但是穩定周期只有兩周時間。美國專利US20020063063A1提供了ー種無氰金錫合金電鍍液，使用ニ烯丙基胺的聚合物的季銨鹽作為表面活性剤，用亞硫酸金(I)作為金鹽，氯化亞錫和氯化錫作為錫鹽，聲稱得到了金錫比接近80 20的金錫合金。但鍍液使用的pH為9，極大的限制了焊料在需要光刻掩膜的光電器件焊接領域，且專利并未提及制備的金錫合金焊料精確的熔點。綜上的發明專利，含氰化物的鍍液可用電流密度較高，但是鍍液須在pH小于3的條件下施鍍，CN—易干與H+結合，對人體和環境及其有害。而無氰化物鍍液可用電流密度較小，鍍液不是很穩定，在復雜圖形電鍍方面很難沉積出光亮的金錫合金。況且，制備的焊料必須保證穩定的熔點。因此，為解決上述問題，我們發明了一種穩定的，可用電流密度較大，可在復雜圖形上沉積出光亮的金錫合金焊料的環保型鍍液，且制備出的焊料穩定在280°C左右。

發明內容
本發明的目的在于開發出ー種能生產光亮AuSn2。(金錫合金焊料)的環保鍍液，實現直接電鍍熔點在280°C左右金錫合金共晶焊料。為實現本發明目的，本發明提供的技術方案為ー種電鍍金錫合金鍍液，包括如下組分金鹽4 10g/L，錫鹽3 llg/L，緩沖劑 10 50g/L,絡合劑30 50gL,光亮劑0. lg/L lg/L,抗氧化劑0. lg/L lg/L,調節劑為調節鍍液，所述的調節鍍液的pH為4. 5 6. 0，其余為去離子水。優選地，所述的金鹽是檸檬酸金鉀，化學式為KAu2N4C12H11O8，所述的錫鹽是硫酸亞錫或氯化亞錫。優選地，所述的調節鍍液為硫酸或鹽酸。優選地，所述的緩沖劑是檸檬酸或其鹽，草酸或其鹽，酒石酸或其鹽，葡萄糖酸或其鹽，亞胺基ニこ酸，甘氨酸中的ー種或ー種以上的混合物。優選地，絡合劑可以是葡萄糖酸鈉、檸檬酸銨、焦磷酸鉀或草酸鉀中的兩種或兩種以上的混合物。優選地，光亮劑為聚こ烯亞胺、ニ聯吡啶、吡啶磺酸中的一種或所述兩種以上的混合物。優選地，抗氧化劑是抗壞血酸、鄰苯ニ酚、對苯ニ酚、鎢酸鈉、叔丁基對苯ニ酚、N，N’ - ニ仲丁基對苯ニ胺、I-苯基-3-吡唑酮、茶多酚中的ー種或ー種以上的混合物。本發明還提供一種金錫共晶焊料(AuSn2tl)電鍍液及制備方法，是將金鹽，錫鹽，緩沖劑，絡合劑，光亮劑和抗氧化劑以及余量去離子水混合得到，加熱40度。穩定IOmin后方可使用。本發明采用新型環保的檸檬酸金(I)鉀取代劇毒的氰化金鉀，其中金的析出電位為-0. 571V左右，游離的ニ價錫的析出電位為-0. 136V，兩者的電位相差0. 435V，無法實現共沉積。我們加入適量ニ價錫的絡合劑，從而使錫的沉積電位負移至-0. 435V左右,從而實現了金與錫的共沉積。本發明提供的一種金錫共晶焊料(AuSn2tl)電鍍液對環境無污染，而且可用電流密度在0. 4ASD 1.6ASD之間，鍍速達到19 y m/h以上，鍍層熔點280±2°C。從而實現了本發明的目的。檸檬酸金鉀其穩定性幾乎和氰化金鉀相媲美，無游離氰，經檢測不屬于危險化學品，極具環保性能。其分子式是KAu2N4C12H11O8，結構式如下Aヽ I+
uX /CHa 'OOC—CH2
'CN JI
權利要求
1.ー種電鍍金錫合金鍍液，其特征在于包括如下組分 金鹽4 10g/L，錫鹽3 llg/L，緩沖劑10 50g/L，絡合劑30 50gL，光亮劑0. Ig/L lg/L，抗氧化劑0. lg/L lg/L，調節劑為調節鍍液，所述的調節鍍液的pH為4. 5 .6. 0,其余為去離子水。
2.根據權利要求I所述的ー種電鍍金錫合金鍍液，其特征在于，所述的金鹽是檸檬酸金鉀，化學式為KAu2N4C12H11O8,所述的錫鹽是硫酸亞錫或氯化亞錫。
3.根據權利要求2所述的ー種電鍍金錫合金鍍液，其特征在于，所述的調節鍍液為硫酸或鹽酸。
4.根據權利要求3所述的ー種電鍍金錫合金鍍液，其特征在于所述的緩沖劑是檸檬酸或其鹽，草酸或其鹽，酒石酸或其鹽，葡萄糖酸或其鹽，亞胺基ニこ酸，甘氨酸中的一種或ー種以上的混合物。
5.根據權利要求4所述的ー種電鍍金錫合金鍍液，其特征在于所述的絡合劑是葡萄糖酸鈉、檸檬酸銨、焦磷酸鉀或草酸鉀中的兩種或兩種以上的混合物。
6.根據權利要求5所述的ー種電鍍鍍液，其特征在于所述的光亮劑為聚こ烯亞胺、ニ聯吡啶、吡啶磺酸中的一種或所述兩種以上的混合物。
7.根據權利要求6所述的ー種電鍍鍍液，其特征在于所述的抗氧化劑是抗壞血酸、鄰苯ニ酚、對苯ニ酚、鎢酸鈉、叔丁基對苯ニ酚、N，N’- ニ仲丁基對苯ニ胺、I-苯基-3-吡唑酮、茶多酚中的ー種或ー種以上的混合物。
8.根據權利要求1-7任一所述的金錫共晶焊料(AuSn2tl電鍍液的制備方法，其特征在于如所述的權利要求1-7所述的組分混合溶解后，加熱40度，穩定IOmin即可使用。
全文摘要
本發明涉及一種金錫共晶焊料(AuSn20)電鍍液及制備方法，其特征在于采用新型的檸檬酸金鉀代替傳統氰化金鉀，減少了對環境的污染，采用其他絡合劑絡合二價錫，提高了錫鹽的穩定性，并且其組成每升中含有金鹽1～20g，錫鹽1～20g，緩沖劑10～50g，絡合劑10～50g，光亮劑0.1g/L～10g/L，抗氧化劑0.1g/L～5g/L。本發明的電鍍鍍液不但對環境友好，而且可用電流密度較寬，制成的鍍層光亮性好，鍍層金錫組分控制較精確，熔點280±2℃。適用于對可靠度要求較高的通訊，衛星，遙感，雷達，汽車，航空等領域的光電器件的焊接及封裝。
文檔編號C25D3/60GK102732918SQ20121011622
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者崔國峰, 莊彤, 楊俊鋒 申請人:崔國峰, 廣州天極電子科技有限公司