无氰Au-Sn合金电镀液

特性
本品镀液的稳定性有很大的提高，镀液在室温下可稳定放置2个月左右，无沉淀析出，加热到50℃镀液不分解。

    采用本品的正向变幅脉冲电流及AuSn合金电镀液，在电镀Au30%(原子分数)Sn共晶镀层时镀速有了大幅度提高，可以达到13um/h左右，并且镀层平整，与基体结合力好。

本品的共沉积电镀工艺与分层法电镀AuSn镀层具有相同之处，即通过选定两个不同的峰值电流密度，分别电镀制备Au₅Sn相和AuSn相而获得Au-Sn共晶镀层，因而具备分层法电镀AuSn镀层的优点；不同之处是，从镀层结构看，采用分层法电镀所得到的镀层为Au₅Sn相镀层与AuSn相镀层交叠的分层结构即层状结构，而本品采用正向变幅脉冲电流，在单个周期内（毫秒数量级）Au₅Sn相与AuSn相达到亚纳米（原子尺度）上的混合，镀层不存在层状结构，Au、Sn原子相互扩散更充分，在焊接过程中能避免出现孔洞通过控制峰值电流密度和占空比，可以获得不同成分的Au-Sn合金。

    本品可应用于微电子和光电子工业中，如发光二极管(LED)芯片的连接与封装、倒装芯片连接，在半导体器件或类似器件的表面形成焊盘或图案等。本品镀液稳定、镀速快、操作简单、AuSn合金成分易于控制，适用于生产。

用途与用法
本品主要应用于无氰电镀。

配方(g)

制作方法

(1)取3/4欲配制镀液体积的去离子水于烧杯中（镀液总体积40mL),向烧杯中依次加人焦磷酸钾、可溶的二价锡盐、邻苯二酚、L-抗坏血酸，氯化镍，亚硫酸钠、EDTA,搅拌均匀。

(2)将可溶的非氰化合物金盐用适量去离子水溶解，用滴管加入步骤(1)得到的溶液中。

(3)用去离子水将步骤(2)得到的溶液的体积大约调整至欲配制镀液的体积，然后滴加NaOH调节溶液pH值为8，得到Au-Sn电镀液。

注意事项
本品各组分质量(g)配比范围为：可溶的非氰化合物金盐5~15，可溶的二价锡盐5~9，亚硫酸钠40~80，乙二胺四乙酸3~15，焦磷酸钾30~60，L-抗坏血酸10~30，邻苯二酚2~8，氯化镍0.5~3，去离子水加至1L。

    本品镀液中可溶的非氰化合物金盐可以是亚硫酸金盐类，如亚硫酸金铵、亚硫酸金钠、亚硫酸金钾等，也可以是氯金酸盐类如氯金酸铵、氯金酸钠、氯金酸钾等，此外硫代硫酸金盐类如硫代硫酸金钠等也可以作为本品AuSn镀液的金主盐，使用时可根据情况仅用一种金盐或者多种金盐混合使用。如果Au离子浓度过低，容易发生镀层结晶粗糙并产生杂质，金含量太高则造成浪费。本品镀液中的金含量选在4~7g/L(以Au计)之间。

    本品镀液中可溶的二价锡盐可以是二价锡的硫酸盐、氯化盐、草酸盐、锡酸盐、柠檬酸盐和甲基磺酸盐等。虽然S⁴⁺可作为锡盐单独添加到镀液中去，但在非强碱性条件下，镀液中必须含有S²⁺才能实现合金的共沉积，因此本品选择二价锡盐作为电镀的主盐。

    用亚硫酸盐作络合剂电镀Au-Sn合金时，由于镀液中其它成分的交互作用，镀液相对不稳定，因此本品用亚硫酸钠(Na₂SO₃)作为主络合剂，用乙二胺四乙酸(EDTA)作为辅助络合剂，这样可提高镀液的稳定性，还有良好的缓冲pH值、增加镀层光亮度和提高与基板附着力等效用。

    焦磷酸盐作为络合剂，可以有效地络合锡离子并在一定程度上助止银液中Sn²⁺的氧化和水解，还能起到导电盐的作用。本品镀液使用焦磷酸钾(K₄P₂O₇)作为锡离子的络合剂，可以使Au-Sn镀液在pH值为8~10之间稳定。

    镀液中的Sn²⁺在溶液中易被氧化成Sn⁴⁺而导致锡不能沉积来，本品镀液采用邻苯二酚作为抗氧化剂，以提高镀液中Sn²⁺的稳定性。L-抗坏血酸作为镀液的稳定剂加人，可以与镀液中的锡离子络合，阻碍镀液中锡离子的水解。用氯化镍为晶粒细化剂，细化了镀层晶粒，提高了镀层性能。

    镀液的稳定性受pH值的影响较大，本品Au-Sn镀液在pH值8~10之间保持稳定。但在微电子封装中，电镀前基板上一般会涂覆光阻材料以定义电镀区域，如果镀液碱性过强电镀时会腐蚀光阻材料。因此本品镀液的pH值选在8~9之间。可以用NaOH或KOH、H₂SO₄、HCI等调节溶液pH值。


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