無晶須析出的錫、錫合金鍍液、鍍膜以及鍍膜物的製作方法
2023-07-28 13:53:11
專利名稱：無晶須析出的錫、錫合金鍍液、鍍膜以及鍍膜物的製作方法
技術領域：
本發明涉及錫或者錫合金鍍液，特別是涉及在膜覆膜中不產生晶須的錫或者錫合金鍍液。
背景技術：
很久以來，焊料(Sn-Pb合金)在電器及電子部件製造中在廣範圍內廣泛使用。但是近年來，由於酸雨等造成廢棄電子部件中的焊料溶出，被指出成為地下水的汙染源。其中，特別是鉛對環境影響大，所以不含鉛的錫合金開發迫在眉睫。因此，作為不含鉛的錫合金，提議有Sn-Zn合金、Sn-Bi合金等。例如特開平6-228786號公報中記載了含有羥基羧酸或者其鹽，並且pH在2.0以上，低於3.5的Sn-Zn合金鍍浴。還有，特開平11-181589號公報中公開了比焊料附著性優越、不含鉛的錫合金電鍍液。其它還有Sn、Sn-Cu合金、Sn-Ag合金、Sn-In合金以及這些的3元、4元合金鍍等也受到注目。
可是上述不含鉛的鍍液，特別是利用錫鍍液或者含鋅或銅的錫合金鍍液形成鍍膜，存在鍍膜上易出現稱為晶須的須狀單晶的問題。產生晶須的鍍膜用於電子部件，會造成電路或終端短路，使電子部件等製品的性能和可靠性顯著降低的結果，成為問題。
發明內容
正如上述，由於晶須在鍍製品上產生的大問題，所以鍍膜一般進行熱處理以去除晶須。但是，工藝變複雜，製造成本也變高。為了提高生產率，增加對使用鍍膜電子部件等信賴感，期望不易產生晶須的鍍液。因此，本發明的目的是提供勿需鍍膜熱處理，也不產生晶須的錫鍍液或者錫合金鍍液。
本發明人鑑於上述實情，通過在錫鍍液或者錫合金鍍液中加入特定的添加劑，發現可以形成不產生晶須的鍍膜。
也就是根據本發明，提供了一種鍍液，其特徵在於在錫或者錫合金鍍液中，作為添加劑含有選自雙酚A環氧乙烷加成物、雙酚A環氧丙烷加成物、雙酚F環氧乙烷加成物和雙酚F環氧丙烷加成物中的至少一種。
發生晶須的機理有多種說法，作為原因結晶晶格變形大或者雜質多的情況下，容易發生。本發明人注意到這一點，發現在錫鍍液或者錫合金鍍液中加入上述的添加劑，就可以得到不產生晶須的鍍膜。由此，使鍍膜即使不經過熱處理，也能形成不產生晶須的覆膜成為可能。
本發明的鍍液用添加劑，具體的結構式表示如下，可以使用雙酚A環氧乙烷加成物、雙酚A環氧丙烷加成物、雙酚F環氧乙烷加成物和雙酚F環氧丙烷加成物中的任何一個。鍍液中添加物的濃度優選0.01-10g/L，更優選0.1-5g/L。如果添加劑濃度低於0.01g/L，達不到防止產生晶須的效果。即使添加劑濃度高於10g/L，防止晶鬚髮生的效果也不會提高。 其中，R1表示-C2H4-或者-C3H6-，R2表示-H或者-CH3，n和m是整數且n+m＝1-20。
以下說明本發明的鍍液在實際工藝運用時的優選條件。首先，鍍浴中投入本發明鍍液的組成是含有金屬鹽、酸、添加劑、表面活性劑、溶劑、配合劑、防氧化劑等。
作為金屬鹽，可以使用錫或者與錫形成合金的鋅、銅等金屬的氧化物、氯化物、硫酸鹽以及有機磺酸鹽中的任何一個。金屬鹽的濃度優選以金屬濃度計1-200g/L，更優選2-100g/L。
作為酸，可以使用有機磺酸或者硫酸。有機磺酸，例如甲磺酸、乙磺酸、甲醇磺酸、乙醇磺酸、苯酚磺酸、萘酚磺酸等。這些酸的濃度優選1-300g/L，更優選5-200g/L。
表面活性劑發揮析出結晶的微細化並且均勻化效果，還有實施錫合金鍍時，縮小氧化還原電位差大的錫與合金組分金屬間的電位差，發揮穩定合金組成品位的效果。作為表面活性劑可以使用非離子表面活性劑，例如聚氧乙烯壬基苯基醚、苯酚環氧乙烷加成物、萘酚環氧乙烷加成物等。表面活性劑的濃度優選0.01-10g/L，更優選0.05-5g/L。
作為溶劑，可以使用甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等。溶劑的濃度優選5-150g/L，更優選5-100g/L。
作為配合劑，可以使用羧酸或者其鹽。可用的羧酸，例如檸檬酸、酒石酒、蘋果酸、丙二酸、EDTA等。配合劑的濃度優選10-300g/L，更優選20-200g/L。
作為防氧化劑，可以使用兒茶酚、焦兒茶酚、間苯二酚、對苯二酚、1，2，3-苯三酚、羥胺等。防氧化劑的濃度優選0.05-10g/L，更優選0.1-5g/L。
其次，說明鍍膜的處理條件，優選鍍浴溫度5-90℃，更優選20-70℃。如果低於20℃，鍍膜前端部析出粗結晶，以及產生不均一的合金組成品位而不可取。另一方面，如果超過90℃，導致表面活性劑混濁而不可取。鍍液的pH優選7以下，更優選4以下。pH超過7時，鍍膜析出粗結晶而不可取。鍍液的電流密度優選0.1-150A/dm2，更優選0.5-100A/dm2。如果電流密度小於0.1A/dm2，由於抑制合金組分元素的析出，實施合金鍍膜時不可取。另一方面如果超過150A/dm2，造成鍍膜外觀不良而不可取。
具體實施例方式
對於本發明的鍍液，用實施例具體說明如下實施例1-4在實施例1-4中，用下述表1表示的鍍浴組成和鍍膜條件，在被鍍物上實施鍍膜。被鍍物使用2.5×2cm的黃銅板，在被鍍之前加熱黃銅板至50℃、電流密度5A/dm2、60秒鐘進行鹼式電解脫脂，隨後用5％硫酸在室溫洗10秒鐘。對於得到的鍍膜物，在以下4個項目中分別對鍍膜進行評價，評價結果見以下表3。
(1)外觀通過目測，評價鍍膜外觀。
(2)晶須1在室溫下室內放置鍍膜物1年，用100倍顯微鏡觀察鍍膜、判定晶須的有無。
(3)晶須2在85℃、溼度為85％的恆溫恆溼槽內，放置鍍膜物1個月，用100倍顯微鏡觀察鍍膜，判定晶須的有無。
(4)合金組成分析鍍膜合金的組成。
(5)焊料浸潤性作為焊料浴，使用6/4錫-鉛焊料。浴溫設定240℃、使用20％的松香-異丙醇作為焊劑，在這些條件下，用彎液面比色法(meniscography法)測定過零點(zero cross)時間。
表1
實施例1-4中的添加劑，使用了前述結構式[1]中m+n＝13的化合物。
比較例1-4在比較例1-4中，除實施例1-4的鍍浴組成之中，沒有添加添加劑之外，其餘與實施例1-4完全相同，用這些鍍液，在以下表2中表示的條件下，在和實施例1-4一樣的黃銅板上實施鍍膜。隨後，將這些鍍膜和實施例1-4一樣進行評價，比較例的評價結果和實施例的評價結果合併見以下表3。
表2
表3
從評價結果可以清楚地看出比較例1-4製作的鍍膜物上全部析出了晶須，而用本發明的鍍液製作的實施例1-4的鍍膜物上全部沒有析出晶須。更進一步，實施例1-4的鍍膜不僅從外觀，還是焊料浸潤性都顯示了良好的結果。
工業實用性利用本發明的錫鍍液或者錫合金鍍液，勿需對鍍膜進行熱處理，即可得到不析出晶須的鍍膜物。因此，本鍍膜物使用於電子部件而不會發生電路或終端短路，提供可靠性高的製品。還有，可能性減少工藝，降低製造成本。這樣的錫鍍膜物或者錫合金鍍膜物不僅能夠增加可靠性，而且焊料浸潤性呈現良好，尤其適合應用於電氣、電子部件上。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.鍍液，其特徵在於，在錫、錫-鋅合金或者錫-銅合金鍍液中，含有作為添加劑的選自雙酚A環氧乙烷加成物、雙酚A環氧丙烷加成物、雙酚F環氧乙烷加成物、雙酚F環氧丙烷加成物的至少一種。
2.權利要求1記載的鍍液，其特徵在於上述鍍液是有機磺酸類錫、有機磺酸類錫-鋅合金或者有機磺酸類錫-銅合金鍍液。
3.權利要求1記載的鍍液，其特徵在於上述鍍液是硫酸類錫、硫酸類錫-鋅合金或者硫酸類錫-銅合金鍍液。
4.使用權利要求1-3中的任一項記載的鍍液成膜的不析出晶須的錫、錫-鋅合金或者錫-銅合金鍍膜。
5.具有使用權利要求1-3中的任一項記載的鍍液成膜的不析出晶須的錫、錫-鋅合金或者錫-銅合金鍍膜的物品。
權利要求
1.鍍液，其特徵在於，在錫或者錫合金鍍液中，含有選自雙酚A環氧乙烷附加物、雙酚A環氧丙烷加成物、雙酚F環氧乙烷加成物、雙酚F環氧丙烷加成物至少一種作為添加劑。
2.權利要求1記載的鍍液，其特徵在於上述錫或錫合金鍍液是有機磺酸類錫或者有機磺酸類錫合金鍍液。
3.權利要求1記載的鍍液，其特徵在於上述錫或錫合金鍍液是硫酸類錫或硫酸類錫合金鍍液。
4.使用權利要求1-3中的任一項記載的鍍液成膜的不析出晶須的錫或者錫合金鍍膜。
5.具有使用權利要求1-3中的任一項記載的鍍液成膜的不析出晶須的錫或者錫合金鍍膜的物品。
全文摘要
本發明提供一種即使不加熱處理鍍膜物也不析出晶須的錫鍍液或者錫合金鍍液。本發明的錫鍍液或者錫合金鍍液的特徵在於含有選自雙酚A環氧乙烷加成物、雙酚A環氧丙烷加成物、雙酚F環氧乙烷加成物、雙酚F環氧丙烷加成物中至少一種的添加劑。由於該添加劑，可以得到即使不加熱處理鍍膜物也可1年以上不析出晶須的錫或者錫合金鍍膜。
文檔編號C25D3/30GK1420946SQ01807193
公開日2003年5月28日 申請日期2001年10月24日 優先權日2001年1月11日
發明者相場玲宏, 熊谷正志 申請人:株式會社日礦材料