一種無氰Au-Sn合金電鍍液

  Au-30at. % Sn共晶合金具有良好的传导性、导电性、润湿性、耐腐蚀性、抗蠕变性，在焊接中无需助焊剂等特点，在微电子器件封装、芯片与电路基材的连接以及高可靠电路气密封装中获得广泛应用。例如，在大功率发光二极管（LED)的倒装芯片制作技术中，Au-30at. % Sn共晶合金可以被用来制作芯片上的凸点，改善LED的散热性能，提高LED的可靠性。相关于蒸镀、溅射法或化学镀法，共沉积电镀法制备Au_30at. % Sn共晶合金具 有成本惠而不费、生产功效高、适合庞大外形镀件以及可制作小尺寸凸点（微米级别）等优点。Au-Sn合金电镀液的身分要紧包括：金主盐、锡主盐、金离子络合剂、锡离子络合剂、锡离子氧化克制剂等。早期的Au-Sn合金电镀液，金主盐采用氰金酸盐，这是由于镀液中的金离子能与氰根（CN)-离子络合，形成的[Au (CN) 2Γ络合离子稳定常数为1038 3，镀液稳定。美国专利US 4013523报道了一种电镀金锡合金镀液，金以氰金酸盐的形式进入到镀液，锡以四价锡的卤化物的形式进入到镀液，镀液的PH值不大于3。

本文提供一種無氰Au-Sn合金電鍍液，使用该无氰镀液，可以采用换向脉冲直接沉积均匀的Au-Sn合金镀层，也可采用变幅脉冲电镀Au-Sn合金镀层。合金镀层的合金身分可以依据电镀液身分的比率或者电镀采用的波形进行调节。的确技术方案如下：

a.取去離子水置于燒杯中，向燒杯中依次进入焦磷酸鹽、可溶性二價錫鹽、錫離子氧化克制劑、磷酸氫二鹽和钴鹽，得溶液I。

b取去離子水置于燒杯中，向燒杯中依次进入亞硫酸鹽、有機多元酸和非氰可溶性一價金鹽，攪拌均勻，得溶液II。

c.將溶液I緩慢进入到溶液II中，攪拌均勻，調節pH值，获得Au-Sn合金鍍液。

可采用換向脈沖或變幅脈沖電鍍方法使用上述電鍍液進行Au-Sn合金電鍍。在電鍍過程中合金電鍍液的溫度優選2555°C，所用陽極優選不鏽鋼、純金或钼金钛網。電鍍的溫度影響鍍液的穩定性，同時影響電鍍的速度。本發明Au-Sn合金電鍍液在2555°C之間保全穩定，電鍍溫度的升高有利于電鍍速度的提高。電鍍的陽極影響鍍層的性能。本發明Au-Sn合金電鍍液，在電鍍過程中可使用的陽極爲不鏽鋼、純金或钼金钛網。

采用本方案的Au-Sn合金电镀液，在一定的电流密度范围内可以电镀获得15at. % Sn50at. % Sn的金锡镀层。当用换向脉冲电镀30at. % Sn的共晶镀层时，镀速能达成16 μ m/h,相关于已公开的电镀Au_30at. % Sn合金专利,镀速有明显的提高。

本方案制备的Au-Sn合金电镀液，在低电流密度下电镀生成AuSn相，在高电流密度下电镀生成Au5Sn相。当峰值电流密度低于15mA/cm2时，对应生成AuSn相；当峰值电流密度大于35mA/cm2时,对应生成Au5Sn相，生成AuSn相和Au5Sn相的区间变宽。当采用变幅脉冲电镀Au-30at. % Sn合金时，Au5Sn与AuSn相在镀层中的厚度比为5 ： 4。由于生成厚度占一半以上的Au5Sn相的峰值电流密度超过35mA/cm2，高电流密度下镀速快，因此，变幅脉冲电镀生成Au-30at. % Sn合金镀速显著提高，能达成32 μ m/h,且镀层平整，与基体结通力合作好。