用于金属表面处理的水溶液和防止金属表面变色的方法技术

提供了一种焊料镀膜，该镀膜具有良好的焊料润湿性，防止了锡薄膜加热之后的变色和翘曲。揭示了一种用来对锡薄膜进行表面处理的方法和溶液。该水溶液包含某些化合物，在对锡薄膜进行软熔处理之前，使该水溶液与镀锡薄膜接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于金属、具体来说是锡镀膜的表面处理的溶液；还涉及对锡镀膜进行表面处理的方法。更具体来说，本专利技术涉及一种方法，该方法是在使用镀锡法形成锡薄膜的时候，在进行软熔处理之前，对所述锡镀膜的表面施加用于表面处理的溶液；本专利技术还涉及所述方法所用的处理溶液。
技术介绍
锡和锡合金薄膜具有极佳的粘着性质、低廉的成本、电性质和可焊性；因此被广泛地用于芯片、晶体振荡器、引线框、印刷电路和其他电子元件之类的需要电接触的部件中，还在半导体和印刷基片制造的步骤中广泛地用作抗蚀剂。随着时间的流逝，未处理的镀锡和镀锡合金的表面上会形成被称为须晶的毛发状金属沉淀物。当形成在用于电子元件等的基片表面上的锡或锡合金薄膜的表面上生成须晶时，可能会发生电短路。众所周知，在锡或锡合金薄膜形成之后，进行高温处理(即软熔处理)，以防形成这种须晶或并借此形成有光泽的锡或锡合金薄膜表面。但是软熔处理的一个问题在于，尽管可以观察到防止须晶生成的效果，但是薄膜表面在加热时容易发生变色和氧化。薄膜表面的氧化被认为是镀膜表面变色的一个因素；随着氧化膜变得越来越厚，薄膜发生变色；镀膜的氧化还会降低焊料润湿性。锡是一种容易氧化的金属，过去已使用锡铅合金来应对锡薄膜的这些问题。铅具有控制锡的氧化和须晶生长的效果。然而，由于近来人们所关注的铅的毒性，铅在电子元件中的应用受到了限制。因此，人们需要无铅的锡或锡合金镀敷，还需要用来防止其镀膜氧化和形成须晶的方法。另一方面，已知锡镀膜与镀锡-铅合金的薄膜不同，软熔处理容易凿成锡镀膜表面翘曲(twisting)。在这里，术语“翘曲”表示锡薄膜中出现的起伏凸起，在一些情况下，这种翘曲会形成木纹图案。薄膜表面上的这种翘曲所导致的问题是，锡薄膜的厚度不均匀，而且根据情况，基材(例如镍)会暴露出来，使得难以保证可焊性。因此，需要防止镀膜翘曲。多年来，已有种锡薄膜表面处理的方案和方法用于镀锡钢板的表面处理。例如JP(Kokai)52-53739号揭示了一种镀锡钢板的表面处理方法，该方法使用加入了5-50克/升游离酸形式的磷酸或磷酸与亚磷酸的混合物或连二磷酸的水溶液。另外，根据该专利，将处理浴的pH值调节至等于或小于4。该专利未揭示在软熔处理之前使用本专利技术的化合物或溶液进行表面处理。JP(Kokoku)58-1085号揭示了一种用来防止镀锡表面上形成木纹图案的方法，在此方法中，在对电镀了锡的钢带进行软熔处理之前，对该刚带的表面施用有机酸或其盐的水溶液，所述有机酸或其盐的熔点为170-300℃，而且能够在软熔的时候分解。该专利中列举的所述有机酸或其盐为葡糖酸钠、谷氨酸单钠盐、乙二胺四乙酸钠(EDTA)等。另外，根据该专利，施用磷酸钠并不能消除镀锡表面上的木纹图案，这种化合物不适合。该专利未揭示用于本专利技术的或用于电子元件的化合物的优良性质。JP(Kokai)7-286285号揭示了一种用来进行化学转化处理的水溶液，该水溶液的pH值等于或小于5.0，包含磷酸离子、有机膦酸和锡离子；该水溶液被用于镀锡钢板的表面。该专利揭示了一种化学转化水溶液，其主要组分是有机膦酸化合物，该专利未揭示本专利技术的化合物或其有益的性能。本专利技术的目的是提供具有良好的焊料润湿性的镀膜，以及用来形成该镀膜的方法，通过该方法，即使在对用于电子元件的锡或锡合金镀膜进行软熔处理之后，仍然能够使得镀膜无翘曲，而且变色得到控制。为完成上述目的，本专利技术人对用来在软熔处理镀膜之前对锡镀膜进行表面处理的水溶液进行了详细的研究，结果发现了磷酸铵盐之类的某些化合物相对于包含具有类似结构的其他化合物的水溶液而言具有选择效用，从而完成了本专利技术。本专利技术用于表面处理的水溶液可以制得不会发生变色、而且具有良好的焊料润湿性的镀膜，使用该水溶液还可防止镀膜翘曲。
技术实现思路
本专利技术第一方面涉及用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液，该水溶液是pH值为3-5的包含磷酸的铵盐的溶液；用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液是pH值为2-10的包含多磷酸盐的溶液；用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液是pH值为4.5-8.5的包含马来酸盐的溶液；用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液是pH值为7-12的包含L-精氨酸的溶液；用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液是pH值为4-7的包含甘氨酸的溶液；或者用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液，该溶液由磷酸的铵盐和多磷酸盐的混合物、甘氨酸和磷酸的铵盐的混合物、或者甘氨酸和多磷酸铵盐的混合物组成。本专利技术第二方面涉及一种对锡镀膜进行表面处理的方法，其中使用上述用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液处理锡薄膜。本专利技术第三方面涉及一种对锡镀膜进行表面处理的方法，在此方法中，在基片表面上进行镀锡，形成锡薄膜，然后用上述用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液处理锡薄膜的表面。本专利技术第四方面涉及一种在金属上形成锡镀膜的方法，该方法包括以下步骤制备表面上具有金属的基片；用酸活化该基片；在活化后的基片上镀锡；使用用于表面处理的水溶液处理所述锡镀膜；对锡薄膜进行软熔处理，所述用来进行表面处理的水溶液是上述用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液。本专利技术第五方面涉及一种用来制造具有锡薄膜的电子部件的方法，该方法包括以下步骤在对基片镀锡和对具有锡薄膜的基片进行软熔处理的步骤之间，用上述用于锡镀膜表面处理的水溶液处理所述锡薄膜的表面。具体实施例方式除非另外说明，本说明书中所用缩写的含义如下g＝克，mg＝毫克；℃＝摄氏度；V＝伏特，A＝安培，m＝米；cm＝厘米；μm＝微米，L＝升；mL＝毫升；dm2＝立方分米。所有的数据范围均包括端值，而且可以任意顺序组合。在本说明书中，术语“镀液”和“镀浴”含义相同，可以互换使用。所述用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液包含水和选自以下的一种或多种化合物磷酸的铵盐，多磷酸盐，以及甘氨酸、L-精氨酸和马来酸的盐。本专利技术的多磷酸盐和马来酸盐的例子是铵盐以及钠盐、钾盐和其他碱金属盐，但是并不限于此。所述选自磷酸的铵盐，多磷酸盐，以及甘氨酸、L-精氨酸和马来酸的盐的一种或多种化合物以化合物的形式存在于所述用于表面处理的水溶液中，其含量为5-100克/升、优选10-80克/升，特别优选30-60克/升。本专利技术用来对锡镀膜进行表面处理的水溶液具有根据其组分预先确定的最佳pH范围。例如，当该溶液包含磷酸的铵盐的时候，其pH值为3-5，优选大于4至4.5；当使用L-精氨酸时，pH值为7-12；当使用马来酸时，pH值为6-9；当使用多磷酸盐时，其pH值为2-10，优选6-10；当使用甘氨酸时，pH值为4-7。另外，当该水溶液包含磷酸的铵盐和多磷酸盐的混合物时，其pH值为4-7，优选为5-6；当该溶液包含磷酸的铵盐和甘氨酸时，其pH值为4-6，优选4-5；当该水溶液包含多磷酸盐和甘氨酸的混合物的时候，其pH值优选为7-9，特别优选为7-8。可使用常规的pH调节剂来调节pH值。例如，可使用磷酸或乙酸来降低pH值，加入氨水、氢氧化钠或氢氧化钾来提高pH值。在优选的实施方式中，使用构成溶液中所含组分的酸或碱来调节该水溶液的pH值。例如，优选的是，当所述水溶液包含磷酸的铵盐的时候，用磷酸或氨来调节溶液的pH值。另外，优选的是当该溶液包含多磷酸盐时，用多磷酸或构成所述盐的碱组分调节水溶液的pH值。另外，当溶液包含马来酸盐时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于镀锡膜表面处理的水溶液，该水溶液是：ｐＨ值为３－５的包含磷酸的铵盐的溶液；ｐＨ值为２－１０的包含多磷酸盐的溶液；ｐＨ值为４．５－８．５的包含马来酸盐的溶液；ｐＨ值为７－１２的包含Ｌ－精氨酸的溶液；或ｐＨ值为４－７的包含甘氨酸的溶液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：折桥正典，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]