近中性pH值的锡电镀溶液制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在基底的可电镀部分进行与锡或锡合金沉积相关的溶液。该溶液包括水；足以在基底的可电镀部分提供锡沉积的一定量的锡离子；酸或盐的络合剂，其在ｐＨ值高于５．５和低于１０时保持稳定并且使金属离子可溶于溶液中；和烷氧基化多元醇表面活性剂，其以足以络合金属并使其溶于溶液的量存在，从而促进锡在基底的可电镀部分进行沉积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】近中性pH值的锡电镀溶液专利技术背景本专利技术涉及金属沉积，更具体地是涉及在由可电镀的基底构成的物体或产品例如金属或具有可电镀的和不可电镀的部分的复合物体上沉积锡或锡-铅合金。这里特别关注的是电子元件，例如具有金属部分以及陶瓷、玻璃或塑料部分的表面安装用的电容和电阻。近年来，电子元件的尺寸急剧地减小。尺寸上的减小使得这些元件明显地更加难以进行电镀。另外，许多表面安装技术(SMT)元件具有易受强酸性或强碱性溶液损害的灵敏的陶瓷部分。为避免这种问题，需要中性的或近中性pH值的电镀溶液。过去，已经制得中性或近中性pH值的锡和锡/铅合金电解液以试图能够与灵敏的陶瓷SMTs相适应。实例包括US专利4163700、4329207、4640746、4673470、4681670和日本专利申请H02-301588。这些专利中描述的配方包括用于络合锡和/或铅并且在pH值升高的溶液中使它们变得可溶而需要的络合剂组分，例如柠檬酸盐、葡糖酸盐、抗坏血酸或焦磷酸盐。上述公开的不是全部都适合于它们预定的目的，并且当然达不到目前的与SMTs一起使用的需要了。例如，日本专利申请H02-301588公开了电解液应当在pH值2至9的宽范围内进行工作，但是实施例显示为接近中性的电解液(即pH值为6到7.5)。并发现这些例子的电解液在pH值超过5.0时不稳定。美国专利4163700在电解液中包含显著量的氨，而这种成分会腐蚀SMTs的陶瓷或玻璃部分。美国专利4640746和4681670指出了在pH值远大于5.5时面临沉积质量的问题。因此，当在pH值5.5之上进行操作时需要改善这些电解液的稳定性和沉积质量。本专利技术现在提供近中性的电镀溶液和克服这些问题的方法。专利技术概要本专利技术涉及一种用于在基底的可电镀部分沉积锡或锡合金的溶液。该溶液包括水；用量足以在基底的可电镀部分上提供锡沉积物的锡离子；酸或其盐的-->络合剂，其用量足以使金属离子溶于溶液且在pH值高于5.5和低于10时保持稳定，以及用量足以促使锡在基底的可电镀部分上沉积的烷氧基化多元醇表面活性剂。有利地是，溶液具有约6至约8的pH范围，如果必要，pH值可以通过添加合适的pH调节剂进行调节。优选地，锡离子以选自链烷基磺酸锡、硫酸亚锡或氯化锡的溶液可溶盐形式存在，络合剂选自葡糖酸、碱金属或碱土金属葡糖酸盐、庚葡糖酸、碱金属或碱土金属庚葡糖酸盐、焦磷酸、碱金属或碱土金属焦磷酸盐。一种重要的组分是表面活性剂，且优选的聚烷氧基化多元醇包括主要基于季戊四醇、三羟甲基丙烷或新戊二醇或其混合物与环氧乙烷、环氧丙烷或其混合物反应而得的液体烷氧基化多元醇。另外，当表面活性剂和金属离子的浓度比例在约2∶1至9∶1之间时，提供的优点为：在电镀期间基底的附聚被减少或最小化。优选地，表面活性剂的量为25至200g/l，锡离子的量为5至100g/l，但是比例仍在上述的范围内。如果需要的话，可以提供用量足以促进锡-铅合金从溶液中沉积出来的二价铅盐。另外，可以包括用量足以阻止溶液中锡离子氧化的抗氧化剂。另一个可选的添加剂是用量足以增加溶液导电性的导电盐，例如碱金属或碱土金属硫酸盐、磺酸盐或醋酸盐化合物。本专利技术也涉及一种在基底的可电镀部分上电镀锡沉积物的方法，其包括，将基底与在本文中描述的溶液相接触并在溶液通电，从而在基底的可电镀部分上提供锡沉积物而不会在电镀过程中引起该基底的显著附聚。优选地，基底包括可电镀的部分和不可电镀的部分，并进一步包括在溶液通电，从而在基底的可电镀部分提供锡沉积物，而不会对基底的不可电镀部分产生有害的影响。优选实施方式的详述已经发现，在高电流效率、pH值超过5.5以及最优选地pH值在6至8时，丙氧基化或乙氧基化多元醇表面活性剂有效地提供了半光亮沉积。在所述最优选的范围内，该溶液特别适用于电镀具有可电镀部分和不可电镀部分的复合产品的基底，不会对不可电镀部分产生有害的影响。这是具有重要意义的，因为用于锡或锡/铅合金电镀的传统添加剂不能在上述pH范围内提供可接受的沉积，并且电流效率也很差。多元醇表面活性剂与络合剂一起使用，所述络合剂在其pH下与锡和/或铅形成稳定络合物，从而提供实际上接近中性pH的电镀溶液。-->已经发现一般用于锡或锡合金电解液中的表面活性剂，例如可溶的氧化烯缩合化合物、溶液可溶的季胺-脂肪酸化合物、溶液可溶的氧化胺化合物、溶液可溶的叔胺化合物或它们的混合物，在本专利技术的较高的pH范围内是无效的。在高电流密度下为改善沉积结晶结构和提高沉积质量，已经发现乙氧基化或丙氧基化多元醇在本专利技术的较高的pH范围内是有效的。优选的表面活性剂包括基于季戊四醇、三羟甲基丙烷或新戊二醇与环氧乙烷或环氧丙烷反应的液体烷氧基化多羟基产物。这些表面活性剂的用量是大约0.01-20g/l、更优选的浓度为0.5至5g/l。本领域的普通熟练技术人员能够进行常规实验来确定这类的最适合的表面活性剂以及本专利技术任一具体的电镀溶液的优选浓度。通常添加到溶液中的锡金属为烷基磺酸盐亚锡、硫酸亚锡盐、氯化亚锡盐、葡糖酸亚锡盐或氧化亚锡，存在量为约5至100g/l，优选为10至50g/l。当为了沉积锡-铅合金的目的而添加铅金属时，可向溶液加入诸如甲烷磺酸铅的烷基磺酸二价铅盐或葡糖酸盐，存在量在约0.5至10g/l。优选的络合剂包括葡糖酸、庚葡糖酸和焦磷酸。本专利技术可使用此处公开的任何一种络合剂。也可以使用这些酸的盐，优选的盐是碱金属或碱土金属盐。上述试剂中的任何一种的一般用量大约为25至200g/l。最优选的络合剂是葡糖酸或葡糖酸盐，因为这些络合剂具有相对低的成本并且容易获得。络合剂的存在量应当最低，以足以使存在于溶液中的金属在给定溶液pH值下溶解但是不能远超过该数量。同样地所需的络合剂的量与金属浓度成比例。例如当锡浓度为15g/l，优选的葡糖酸浓度大约是50至120g/l。一个熟练的技术人员能够很容易地通过常规试验来确定用于任一特定的电解液配方或特殊的电镀的确定金属和络合剂合适的数量。存在于溶液中的络合剂与锡或铅离子成特殊地浓度比例，以致于只要络合剂的量恰好足以络合金属而不是明显过量即可。同时稍微过量的自由络合剂也右存在于电镀溶液中，而为了阻止电镀期间基底的附聚必须避免自由络合剂较大的过量。精确的比例取决于所用的络合剂以及溶液的pH值。一般地，比例大于2∶1但小于10∶1。有用的比例范围从约3∶1到不大于9∶1。可以通过常规试验来确定任一特定情况下的比例。任何可电镀的基底都可以使用本专利技术的溶液进行电镀。通常，这些基底由-->诸如铜、镍、铁或不锈钢的金属制成。在当今的商业产品中，需要电镀的许多部件被制成越来越小的尺寸。尤其，电子元件是这种部件的典型的例子。并且，这些部件是具有可电镀部分和不可电镀部分的复合产品。金属部分是金属或金属的，不可电镀部分一般为陶瓷、玻璃或塑料。本专利技术的溶液对电镀这样的复合物品尤其有用。电镀溶液的pH值应当大于5.5但低于10，优选地为6至8，并且更优选地为6.5至7.5，以使得溶液适用于待电镀的电子元件。当元件具有金属的和无机地部分，优选的pH范围可使金属被沉积在金属的部分而不对无机部分产生不利影响。通常地，pH很高或很低的溶液会损坏待电镀的复合产品的陶瓷部分。这些溶液优选地不含优可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基底的基底的可电镀部分上沉积锡或锡合金的溶液，其包括：水；用量足以在基底的可电镀部分上提供锡沉积物的锡离子；酸或其盐络合剂，其用量足以使金属离子溶于所述溶液且在ｐＨ值高于５．５和低于１０时保持稳定；和烷氧基化多元醇表面活性剂，其用量足以促进锡在基底的可电镀部分上沉积；其中所述溶液的ｐＨ值在高于５．５和低于１０之间的范围，如果必要，可以通过添加合适的ｐＨ调节剂调节ｐＨ值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-11-29 60/631,6761、一种用于在基底的基底的可电镀部分上沉积锡或锡合金的溶液，其包括：水；用量足以在基底的可电镀部分上提供锡沉积物的锡离子；酸或其盐络合剂，其用量足以使金属离子溶于所述溶液且在pH值高于5.5和低于10时保持稳定；和烷氧基化多元醇表面活性剂，其用量足以促进锡在基底的可电镀部分上沉积；其中所述溶液的pH值在高于5.5和低于10之间的范围，如果必要，可以通过添加合适的pH调节剂调节pH值。2、如权利要求1所述的溶液，其中所述锡离子是以选自烷基磺酸锡、硫酸亚锡或氯化锡的溶液可溶盐的形式存在。3、如权利要求1所述的溶液，其中所述络合剂选自葡糖酸、碱金属或碱土金属葡糖酸盐、庚葡糖酸、碱金属或碱土金属庚葡糖酸盐、焦磷酸、或碱金属或碱土金属焦磷酸盐。4、如权利要求1所述的溶液，其中所述表面活性剂是基于季戊四醇、三羟甲基丙烷或新戊二醇或其混合物与环氧乙烷、环氧丙烷或其混合物反应得到的液体烷氧基化多元醇。5、如权利要求1所述的溶液，其中所述表面活性剂的用量在约0.01至约20g/l。6、如权利要求1所述的溶液，其中pH在大约6至8之间。7、如权利要求1所述的溶液，其中所述络合剂和金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：G赫拉迪尔，R斯塔维斯基，RA谢蒂三世，
申请(专利权)人：技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]