專利名稱：一種金錫共晶焊料(AuSn₂₀)電鍍液及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
金錫共晶焊料AuSn2tl (80-20wt% )處于Au-Sn共晶部位，共晶點(diǎn)為280°C，很小的過熱度就可以使合金熔化并浸潤(rùn)。由于其釬焊溫度適中，屈服強(qiáng)度高，無需助焊劑，具有良
好的浸潤(rùn)性，低粘滯性，高耐腐蝕性，高抗蠕變性能及良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性，因此被廣泛應(yīng)用于通訊，衛(wèi)星，遙感，雷達(dá)，汽車，航空等領(lǐng)域的光電器件的焊接及封裝。傳統(tǒng)的金錫合金制備方法包括鋳造拉撥軋制法，疊層冷軋復(fù)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(huì)受到影響；而疊層冷軋復(fù)合法難以控制金與錫的反應(yīng)量，未合金化的金或錫都會(huì)對(duì)焊料產(chǎn)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(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。目前國內(nèi)尚未見有通過電化學(xué)直接電鍍制備AuSn2。(金錫共晶合金焊料)的電鍍液的發(fā)明專利，只是籠統(tǒng)的制備Au-Sn (金錫合金)，精確的含量無法控制。國外申請(qǐng)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(diǎn)280°C未見有證實(shí)。美國專利US4634505提供了ー種含有氰化物的金錫合金鍍液，三價(jià)氰化金作為金鹽，四價(jià)草酸錫作為錫鹽，在PH為3以下實(shí)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(yīng)用領(lǐng)域僅在于裝飾性電鍍和エ業(yè)抗腐蝕性能的應(yīng)用材料，推廣性不強(qiáng)。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(lián)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(zhì)作為鍍層的晶粒細(xì)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(jià)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(qū)間更小。由于三價(jià)金和ニ價(jià)錫在溶液中會(huì)互相反應(yīng)，因此，該專利使用錫的絡(luò)合劑檸檬酸銨的量高達(dá)200g/L,以及用抗壞血酸來穩(wěn)定鍍液,但是穩(wěn)定周期只有兩周時(shí)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(lǐng)域，且專利并未提及制備的金錫合金焊料精確的熔點(diǎn)。綜上的發(fā)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(jié)合，對(duì)人體和環(huán)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(wěn)定，在復(fù)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(wěn)定的熔點(diǎn)。因此，為解決上述問題，我們發(fā)明了一種穩(wěn)定的，可用電流密度較大，可在復(fù)雜圖形上沉積出光亮的金錫合金焊料的環(huán)保型鍍液，且制備出的焊料穩(wěn)定在280°C左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)出ー種能生產(chǎn)光亮AuSn2。(金錫合金焊料)的環(huán)保鍍液，實(shí)現(xiàn)直接電鍍?nèi)埸c(diǎn)在280°C左右金錫合金共晶焊料。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)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(luò)合劑30 50gL,光亮劑0. lg/L lg/L,抗氧化劑0. lg/L lg/L,調(diào)節(jié)劑為調(diào)節(jié)鍍液，所述的調(diào)節(jié)鍍液的pH為4. 5 6. 0，其余為去離子水。優(yōu)選地，所述的金鹽是檸檬酸金鉀，化學(xué)式為KAu2N4C12H11O8，所述的錫鹽是硫酸亞錫或氯化亞錫。優(yōu)選地，所述的調(diào)節(jié)鍍液為硫酸或鹽酸。優(yōu)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(yōu)選地，絡(luò)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(yōu)選地，光亮劑為聚こ烯亞胺、ニ聯(lián)吡啶、吡啶磺酸中的一種或所述兩種以上的混合物。優(yōu)選地，抗氧化劑是抗壞血酸、鄰苯ニ酚、對(duì)苯ニ酚、鎢酸鈉、叔丁基對(duì)苯ニ酚、N，N’ - ニ仲丁基對(duì)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(fā)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(luò)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(wěn)定IOmin后方可使用。本發(fā)明采用新型環(huán)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(jià)錫的析出電位為-0. 136V，兩者的電位相差0. 435V，無法實(shí)現(xiàn)共沉積。我們加入適量ニ價(jià)錫的絡(luò)合劑，從而使錫的沉積電位負(fù)移至-0. 435V左右,從而實(shí)現(xiàn)了金與錫的共沉積。本發(fā)明提供的一種金錫共晶焊料(AuSn2tl)電鍍液對(duì)環(huán)境無污染，而且可用電流密度在0. 4ASD 1.6ASD之間，鍍速達(dá)到19 y m/h以上，鍍層熔點(diǎn)280±2°C。從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。檸檬酸金鉀其穩(wěn)定性幾乎和氰化金鉀相媲美，無游離氰，經(jīng)檢測(cè)不屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，極具環(huán)保性能。其分子式是KAu2N4C12H11O8，結(jié)構(gòu)式如下Aヽ I+
uX /CHa 'OOC—CH2
'CN JI
權(quán)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(luò)合劑30 50gL，光亮劑0. Ig/L lg/L，抗氧化劑0. lg/L lg/L，調(diào)節(jié)劑為調(diào)節(jié)鍍液，所述的調(diào)節(jié)鍍液的pH為4. 5 .6. 0,其余為去離子水。
2.根據(jù)權(quán)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(xué)式為KAu2N4C12H11O8,所述的錫鹽是硫酸亞錫或氯化亞錫。
3.根據(jù)權(quán)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(diào)節(jié)鍍液為硫酸或鹽酸。
4.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(luò)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(jù)權(quán)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(lián)吡啶、吡啶磺酸中的一種或所述兩種以上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)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(duì)苯ニ酚、鎢酸鈉、叔丁基對(duì)苯ニ酚、N，N’- ニ仲丁基對(duì)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(jù)權(quán)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(quán)利要求1-7所述的組分混合溶解后，加熱40度，穩(wěn)定IOmin即可使用。
全文摘要
本發(fā)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?zhèn)鹘y(tǒng)氰化金鉀，減少了對(duì)環(huán)境的污染，采用其他絡(luò)合劑絡(luò)合二價(jià)錫，提高了錫鹽的穩(wěn)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(luò)合劑10～50g，光亮劑0.1g/L～10g/L，抗氧化劑0.1g/L～5g/L。本發(fā)明的電鍍鍍液不但對(duì)環(huán)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(diǎn)280±2℃。適用于對(duì)可靠度要求較高的通訊，衛(wèi)星，遙感，雷達(dá)，汽車，航空等領(lǐng)域的光電器件的焊接及封裝。
文檔編號(hào)C25D3/60GK102732918SQ20121011622
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者崔國峰, 莊彤, 楊俊鋒 申請(qǐng)人:崔國峰, 廣州天極電子科技有限公司