CN105593404B - 处理金属表面的方法 - Google Patents
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Abstract
一种处理金属表面以降低其上的腐蚀和/或提高被处理表面的反射率的方法，此方法包括：(a)以无电镀镍溶液镀覆金属表面；以及之后(b)在镀有无电镀镍的表面上浸镀银，因而实质上避免金属表面的腐蚀和/或实质上提高镀银表面的反射率。这种处理方法可用来提高例如在电子封装应用中及制造发光二极管(LED)时金属表面的可焊性。
Description
相关申请的交叉引用
本申请案为2010年9月10日提交的美国第12/879,672号申请案的部分继续申请，其目前仍在申请中，其发明的主题通过引用完整并入本文。
技术领域
本发明涉及一种处理金属表面以降低其上的腐蚀和/或提高被处理的金属表面的反射率的方法。
背景技术
印刷电路板(PCB)制造方法一般包括许多步骤，部分是因为对于增进性能方面的要求提高之故。印刷电路板上的表面电路通常包括铜和铜合金材料，其被涂覆以提供与组件中其它器件良好的机械及电气连接。在制造印刷电路板时，第一阶段包括预备电路板，而第二阶段包括在电路板上安装各种组件。
一般而言，可连接于电路板的组件有两种类型：a)有引脚的元件，如电阻器、晶体管等，其通过将每一支引脚穿过板中的孔洞，接着再确保引脚周围的孔洞被焊料填满的方式与电路板连接；以及b)表面贴装器件，其通过以平坦接触区域焊接或是通过适当黏着剂黏着的方式与电路板表面连接。
镀通孔印刷电路板一般可通过包括以下顺序步骤的方法来制造：
1)将覆铜箔层压板钻通孔；
2)通过标准的镀通孔操作周期来处理电路板，而将无电镀铜镀覆在孔洞内及表面上；
3)施用阻镀剂；
4)将铜以所需的厚度电镀至孔洞内及露出的电路上；
5)将锡电镀至孔洞内及露出的电路上，以做为抗蚀剂；
6)剥除抗镀剂；
7)蚀刻露出的铜(即未镀锡的铜)；
8)剥除锡；
9)施用一层防焊层并使之成像及显影，使得防焊层覆盖除了连接区域之外的整个电路板表面；
10)将保护用的可焊层施用于待焊接区域。
也可以使用其它的步骤顺序，且对于本领域技术人员而言，通常是众所周知的。此外，在每一个步骤之间可插入用干净水冲洗的步骤。可在第一阶段用来制备印刷电路板的步骤顺序的其它实例可参考例如Soutar等人的美国专利第6,319,543号、Toscano等人的美国专利第6,656,370号和Fey等人的美国专利第6,815,126号，上述每一个专利的主题皆通过引用完整并入本文。
防焊是在印刷电路板的全部区域(除了焊接垫片、表面安装衬垫及镀通孔以外)用一种有机聚合物涂料进行有选择地覆盖的操作。聚合物涂料就像是围绕在垫片周围的坝，以避免焊料在组装期间不良的流动，同时也可改善导体之间的绝缘电阻，并且提供对环境的保护。防焊剂化合物通常为与基板相容的环氧树脂。防焊层可以网版印刷的方式，依所需的图案印在印刷电路板上，或者也可以是一种涂布在表面上的光成像防焊剂。
接触区域包括导线接合区域、芯片黏合区域、焊接区域及其它接触区域。接触端必须提供良好的可焊性、良好的导线接合性能，以及高耐蚀性。有些接触端也必须提供高导电性、高耐磨性及高耐蚀性。典型的现有技术接触端涂层可包括顶端具有电解金薄层的电解镍涂层，但是本领域技术人员也熟知其它的涂层。
焊接一般用来制造对各种物品的机械、电机械或电子连接。接点的预期功能之间的区别相当重要，因为每一种应用都有它自己对表面预备处理的特别要求。在这三种焊接应用中，最为需要的是电子连接。
在制造如印刷电路板之类的电子封装器件时，电子元件对基板的连接通过将元件的引线焊接至基板上的通孔、周边垫片、焊盘(land)和其它连接点(统称为“连接区域”)来制成。通常连接通过波焊技术(wave soldering techniques)来进行。电子封装器件可以接着接受其它电子单元，包括，例如发光二极管(LED)，其可焊接至例如印刷电路板上的电极。
在本文中所称的“LED”指发出可见光、紫外光或红外光的二极管。LED为具有许多优点的固态光源。它们可以可靠的方式来提供高亮度的光并且可应用于显示器、交通灯及指示器等等。在一些实例中，LED可以组合成具有多个一起安装在下方基板上的LED单元的LED封装，并且也可以串联的方式连接。
有一类LED是由一种或多种III族元素(如镓、铟或铝)和V族元素的氮所制造。这些III-氮化物LED能够发出横跨可见光光谱并进入紫外光光谱体系的光线。其它LED可由III-磷化物和III-砷化物材料系统来制造，其在光谱中的琥珀光、红光及远红外光的区域内发光。
传统上，LED通过在基板上沉积n-掺杂区域、有源区域及p-掺杂区域的方式来制造。在现代的LED制造方法中，发光层序通常是首先在成长基板上成长，接着施用于新的载体，然后再将成长基板取下。这种方法一方面具有成长基板可再利用的优点，因为成长基板相当昂贵，尤其是适合用于制造氮化物化合物半导体的成长基板。也被称为薄膜技术的这种方法还具有的优点是，取下原始基板可以避免该基板的缺点，如低导电性以及由光电器件产生或检测的辐射的吸收增加。
制造高效能LED的另一种技术是所谓的“覆晶”技术。此种器件曾被公开于例如美国专利第6,514,782号中，其发明主题通过引用完整并入本文。其中描述的是一种发射辐射的半导体芯片，其通过直接焊接连接的方式，同时经由n触点和p触点与载体基板相连接。
在薄膜技术和覆晶技术中，于半导体芯片和载体基板之间形成触点以作为反射触点都是相当有利的。以这种方式，可以防止光电器件所产生或检测的辐射穿透至触点，并且因而降低吸收损失。
例如，薄膜半导体本体通过电气触点而与载体主体连接。在一些制造方法中，焊接层及载体主体的材料被制作成可彼此搭配，使得它们可以形成合金，特别是共熔合金，也就是说，在焊接层和载体主体之间没有冶金障壁。
在例如Bhat等人的美国专利公开第2005/0023548号、McKenzie等人的美国专利公开第2011/0101394号、Palmteer等人的美国专利第7,595,453号及Nakazato等人的美国专利公开第2009/0103005号中都曾描述制造LED的其它方法，上述每一个专利的主题都通过引用完整并入本文。
为了利于焊接操作，将通孔、垫片、焊盘和其它连接点配置成能够接受后续的焊接程序。因此，其表面必须能够很容易被焊料湿润，以便于与电子元件的引线或表面形成整体的导电连接。因为这些需求，印刷电路制造商已设计出各种不同的方法来维持并增进这些表面的可焊性。
提供所关注表面良好焊接性的一种方式是在表面上提供一层焊料的预涂层。然而，在印刷电路板的制造中，这种方法有几项缺点。尤其是，要有选择地将焊料提供给这些区域并不简单，所以电路板的所有导电区域都必须被焊料镀覆，这可能会造成防焊剂在后续施用上的严重问题。
已做出各种尝试来使得焊料仅仅有选择地提供给必要的区域。例如，美国专利第4,978,423号就是在施用防焊剂之前，将有机抗蚀剂使用于连接的焊接镀覆区域之上，并接着将锡-铅自铜轨迹(copper traces)上有选择地剥除，其发明主题通过引用完整并入本文。美国专利第5,160,579号则是叙述已知选择性焊接程序的其它例子，其发明主题通过引用完整并入本文。
要直接在铜表面上焊接是困难且复杂多变的。这些问题主要是由于在整个焊接操作过程中，无法维持铜表面干净且不被氧化。已开发了各种有机处理方法，以使得铜表面维持在容易焊接的状态。例如，在Kinoshita的美国专利第5,173,130号中，其发明主题通过引用完整并入本文，描述了使用某种2-烷基苯并咪唑做为铜预焊剂，以保持铜表面的可焊性。如Kinoshita所提出的处理方法已被证明可成功使用，但仍需改善其可靠度。
提供这些表面良好可焊性的另一种方式是以金、钯或铑的最终终饰涂层来镀覆。例如，美国专利第5,235,139号描述了一种方法，其以无电镀镍-硼来镀覆待焊接的铜区域，接着再以如金之类的贵金属予以涂布，以达成金属的最终表面处理。此外，美国专利第4,940,181号描述了无电镀铜的镀覆，接着进行电解铜的镀覆，再接着以镍，接着以金做为可焊接的表面，而美国专利的6,776,828号描述了无电镀铜的镀覆，接着再浸镀金。这些方法的效果良好，但是很耗时且相当昂贵。
还有另一种可提供这些表面良好可焊性的方式是将其无电镀以银的最终涂层。例如，美国专利第5,322,553号和美国专利第5,318,621号，每一个的主题都通过引用完整并入本文，叙述了以无电镀镍涂布，接着再以无电镀银镀覆的方式来处理覆铜箔印刷电路板。无电镀银浴液镀覆在支撑金属的表面上，而产生厚的沉积物。
如同在美国专利第6,773,757号及美国专利第5,935,640号中所讨论，每一个的主题都通过引用完整并入本文，浸镀银沉积物是优异的可焊性保护层，其对于印刷电路板制造特别有用。浸镀是源于置换反应的一种方法，被镀覆的表面将溶解至溶液中，且在此同时，被镀金属从镀液中沉积在表面上。启动浸镀通常并不需要先进行表面活化。待镀金属一般会比表面金属更为惰性。因此，浸镀通常会比无电镀更为容易控制且明显更具成本效益，因为无电镀需要复杂的自催化镀液以及在镀覆之前将表面活化的程序。
使用浸镀银沉积物可能会造成问题，因为有可能引起防焊剂界面侵蚀(SMIA)，其中电蚀会在防焊剂和铜轨迹之间的界面处腐蚀铜轨迹。SMIA也被称为防焊裂隙腐蚀及防焊剂界面处的电蚀。此问题关于防焊剂-铜界面处的电蚀，并且这种界面的电蚀作用是因为防焊剂-铜界面结构及浸镀机制所造成的结果。
电蚀由两种相异金属的接合所造成。金属的差异可视为金属本身组成的变动或是晶粒边界的差异，或者是来自制造程序的局部化剪力或扭力。金属表面或其环境的同质性的任何缺乏几乎都会引起电蚀攻击，造成电位的差异。相异金属之间的接触也会造成电流流动，这是因为两种以上的不同金属在电位上的差异。当一种金属被更惰性的金属包覆时，例如银包覆在铜上，就会发生电蚀，并且任何露出的铜也会加速此程序。在高含量的还原硫气体(如元素硫和硫化氢)的环境中，将会产生较高的故障率及加速腐蚀的情形。
如本文所述，制造LED时，也希望有银层的形成。如Stein等人在美国专利公开第2004/0256632号中所述，其发明主题通过引用完整并入本文，在光电半导体芯片(如LED)和载体基板之间，希望能形成反射触点，如此可以防止光电半导体芯片所产生或检测的辐射穿透至触点，并且因而降低吸收损失。Stein描述在含有氮化物化合物的半导体层和含有银或金的反射层之间配置一层非常薄的含有铂、钯或镍的薄层。在Wantanabe的美国专利公开第2007/0145396号中，其发明主题通过引用完整并入本文，通过在半导体层(通过将第一导电层、有源层及第二导电层积层于透明基板之上而形成)和保护层之间配置一层含银合金的光反射层，来改善LED的光提取效率并且因而提高LED的寿命和功率，同时降低耗电量。在Bhat等人的美国专利公开第2005/0023548号中，其发明主题通过引用完整并入本文，提出了一种用于覆晶半导体LED的基座，使得LED和次基座(submount)可通过互连而可表面安装在另一个器件上。此外，次基座之上具有一个可焊层。
虽然已有各种方法被建议用来处理金属表面，以避免其上发生腐蚀和/或提高被处理金属表面的反射率，仍需要进一步的方法来避免腐蚀和/或提高被处理金属表面的反射率。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低下方金属表面腐蚀的改良方法。
本发明的另一个目的是提供避免此种金属表面电蚀的改良方法。
本发明还有另一个目的是提出用于维持并增进金属表面可焊性的改良方法。
本发明还有另一个目的是消除银沉积物中的铜孔，这些铜孔容易受到失泽及腐蚀的影响。
本发明还有另一个目的是实质上消除经由印刷电路板、电子封装和LED上的银沉积物的铜迁移。
本发明还有另一个目的是在LED制造期间，增加银表面的反射率。
本发明还有另一个目的是在其上安装LED的基板上提供一层可焊接的银表面。
为此，本发明涉及一种处理金属表面的方法，此方法包括步骤：
(a)预备金属表面，使其上能接受无电镀镍的镀覆；
(b)以无电镀镀镍溶液来镀覆金属表面；并且之后
(c)在镀有无电镀镍的表面上浸镀银，
因而实质上避免金属表面的腐蚀和/或实质上改善镀银表面的反射率。
具体实施方式
本发明涉及一种处理金属表面的方法，此方法包括步骤：
(a)预备金属表面，使其上能接受镍的镀覆；
(b)以镀镍溶液来镀覆金属表面；并且之后
(c)在镀镍的表面上浸镀银，
因而实质上避免金属表面的腐蚀和/或实质上改善镀银表面的反射率。
在一个特别优选的实施方式中，镀覆在金属表面上的镍含有2重量％至12重量％的磷或者是0.0005重量％至0.1重量％的硫。
金属表面可以是任何一种比银的正电性低的金属，包括，例如，锌、铁、锡、镍、铅或铜及上述金属的合金。在一个优选的实施方式中，金属表面为铜或铜合金表面。
在以镀覆组合物接触金属表面之前，优选将金属表面予以清洁。例如，可利用酸性清洁组合物或本技术领域已知的其它清洁组合物来完成清洁。
镍镀覆优选以无电镀的方式来完成，但也可以电镀的方式进行。无电镀镍是镍离子自催化或化学还原成镍，接着沉积在基板上，并且可以用在能镀覆镍的任何一种金属表面上。
为了在某些金属表面上成功地镀镍，可能必须在以无电镀镍镀浴与表面接触之前，以一种贵金属活化剂活化该表面。该贵金属活化剂通常包含胶态或离子态的钯、金或银，并且在无电镀步骤之前进行。
举例而言，当金属表面包含铜或铜合金时，在预备表面以在其上接受无电镀镍镀覆时，可包括(i)在无电镀镍磷浴液之前，使用贵金属活化剂，或者是(ii)在无电镀镍磷浴液之前使用二甲氨基硼烷预浸剂，以产生一层非常薄的镍层。无论是在哪一种情况中，金属表面上都形成了附着性且均匀的沉积物。
可选地，金属表面也可以被微蚀刻，以提高后续接合的程度及可靠度。如果是铜或铜合金的金属表面，微蚀刻可包括(i)过氧化物-硫微蚀刻，(ii)氯化铜微蚀刻，或(iii)过硫酸盐微蚀刻。在每一种情况下，微蚀刻优选能均匀地将金属表面粗化。与微蚀刻剂接触的时间和温度可视(例如)所使用微蚀刻剂的类型及金属表面的特性来改变，其目标在于能够达到均匀粗化的金属表面。
经过微蚀刻之后，并且在与镀浴接触之前，如同前面所讨论，可用贵金属活化剂来活化金属表面，以将金属表面涂以能够引发后续的无电镀覆的催化性贵金属位点。
接着使金属表面与无电镀镍镀浴接触，时间和温度优选为足以镀覆约2至约50微英寸的镍，更优选约100至约250微英寸的镍。
在一个实施方式中，适合用于本发明的无电镀镍镀浴包含：
a)镍离子源；
b)还原剂；
c)络合剂；
d)一种或多种稳定剂；及
e)一种或多种额外的添加剂。
镍离子源可以是任何一种适合的镍离子来源，并且优选为一种镍盐，其选自于由溴化镍、氟硼酸镍、磺酸镍、氨基磺酸镍、烷基磺酸镍、硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、次磷酸镍及一或多种前述镍盐的组合所构成的群组。在一个优选的实施方式中，镍盐为氨基磺酸镍。在另一个优选的实施方式中，镍盐为硫酸镍。
还原剂一般包括硼氢化物和次磷酸根离子。一般而言，无电镀镍镀覆利用次磷酸根离子作为还原剂，最优选为次磷酸钠。其它还原剂包括硼氢化钠、二甲胺硼烷、N-二乙胺硼烷、肼和氢，以上仅为举例而非限制。
溶液中的稳定剂可以是金属(无机)或是有机的。普遍用于无电镀镀镍溶液中的金属稳定剂包括Pb、Sn或Mo化合物，如醋酸铅。普遍使用的有机稳定剂包括硫化合物(“S化合物”)，如硫脲。络合剂包括柠檬酸、乳酸或苹果酸。氢氧化钠也可包含在无电镀镀镍溶液中，以维持溶液的pH值。
如本文所述，无电镀镀镍溶液可包括一种或多种选自硫和/或磷的添加剂。可用于镀液中的硫优选为二价硫，且一般可用于镀液中的磷为次磷酸盐。如果二价硫存在于无电镀镀镍溶液中，其浓度优选为约0.1ppm至约3ppm，最优选为约0.2ppm至约1ppm，不包括来自酸性来源(如硫酸或甲磺酸)的硫。此外，本发明人发现，如果依照本发明使用氨基磺酸镍作为镍盐，在无电镀镍的镀浴中至少要包含极少数量的硫和/或磷。在一个特别优选的实施方式中，镀覆在金属表面上的镍含有约2重量％至约12重量％的磷和/或约0.0005重量％至约0.1重量％的硫。令人意外地发现，含有前述量的磷和/或硫有利于得到改善的浸镀银沉积物。
在无电镀镍的镀浴中，镍离子受到在制程中被氧化的化学还原剂的作用而还原成镍。催化剂可以是基板或是基板上的金属表面，其可使氧化-还原反应发生，使得镍最终沉积在基板上。
无电镀的沉积速率还可进一步通过选择适当的温度、pH及金属离子/还原剂浓度来控制。络合剂也可用来做为催化剂抑制剂，以降低无电镀浴的自发性分解的潜在性。
镀覆在金属表面的无电镀镍的总厚度通常是在约1至500微英寸的范围内，优选在约100至约250微英寸的范围内。
一旦无电镀镍层已镀覆在金属表面上，之后就将镀覆了无电镀镍的金属表面镀以浸镀银，以在其上提供一层银。如同前面所讨论，浸镀银沉积物是优异的可焊性保护层，其对于印刷电路板制造特别有用。依照本发明，在无电镀镍镀覆之后进行浸镀银镀覆所达到的可焊性造成电路表面上电蚀的未预料到的大幅降低，同时减少了容易受到失泽及腐蚀影响的铜孔，并且增大了接合应用的制程窗口。这是相当有益的，因为例如在印刷电路的应用上，这些表面是可引线接合的。此外，本发明方法可产生均匀的银覆盖层，并且提高银表面的反射率。
在一个实施方式中，本发明的浸镀银浴包含：
a)可溶性银离子源；
b)酸；
c)氧化剂；及
d)可选的但优选的咪唑或咪唑衍生物。
银浸镀液一般在酸性水性基质中含有可溶性的银离子源。可溶性银离子源可源自许多种银化合物，包括例如有机或无机银盐。在一个优选的实施方式中，银离子源为硝酸银。镀液中的银浓度一般可在约0.1至25克/升的范围内，但优选在约0.5至2克/升的范围内。
许多种酸适合用于银浸镀液中，包括例如氟硼酸、氢氯酸、磷酸、甲磺酸、硝酸及一种或多种前述酸的组合。在一个实施方式中，使用了甲磺酸或硝酸。镀液中的酸浓度一般在约1至150克/升的范围内，但优选在约5至50克/升的范围内。
为了在无电镀镍的基板上产生均匀的银覆盖层，银浸镀液还含有氧化剂。在此方面，优选硝基芳香化合物，如间硝基苯磺酸钠、对硝基苯酚、3,5-二硝基水杨酸、以及3,5-二硝基苯甲酸。在一个优选的实施方式中，二硝基化合物为3,5-二硝基水杨酸。溶液中的氧化剂浓度可在约0.1至25克/升的范围内，但优选在约0.5至2克/升的范围内。
为了进一步降低浸镀银在所提出的应用中产生电迁移的倾向，，可以通过将添加剂掺入镀浴本身，或者是通过以添加剂对被镀覆表面做后续处理，从而在镀覆沉积物中包括某些添加剂。这些添加剂可选自于由脂肪胺、脂肪酸、脂肪酰胺、季盐、两性盐、树脂胺、树脂酰胺、树脂酸和前述材料的混合物所构成的群组。例如，在美国专利第7,267,259号中就叙述了添加剂的例子，其发明主题通过引用完整并入本文。前述添加剂在银浸镀浴中或是在后续表面处理组合物中的浓度一般在0.1至15克/升的范围内，但优选在1至5克/升的范围内。
此外，如同美国专利第7,631,798号中所述，其发明主题通过引用完整并入本文，也可以在本发明的浸镀浴中可选地包含咪唑或咪唑衍生物，以使得镀层更为明亮、更平滑及更为黏合。
银浸镀浴的温度通常维持在约室温至约200℉之间，更优选在约80℉至约120℉之间。待镀物品可在镀液中浸渍一段适当的时间，以达到沉积所需的镀敷厚度，其一般是在约1至5分钟的范围内。
银浸镀液在金属表面上镀上一层薄的银层。在一个实施方式中，所得的银涂层约为1至100微英寸厚，优选为约10至60微英寸厚，以有效增强并保护表面的可焊性。
虽然本文所述方法对于各种金属表面的焊接有效，但其对于焊接铜表面，如电子封装器件(例如印刷电路板)上的连接区域特别有用。通过避免印刷电路板的腐蚀，可以延长器件的可使用寿命。此外，通过消除腐蚀，也可以基本消除焊接的问题，其主要有利于电路板、电路及组件制造商。
本文所述方法在LED镀银及预备LED以使得其上能接受焊接等方面(例如焊接于包括印刷电路板的电子封装器件)也有效。电触点的图案化可通过本技术领域一般已知的湿式化学图案化方法来完成。在LED应用上，可能会因为热的作用而使得铜迁移穿透银沉积物，因而降低表面反射率。因此，本文所述的方法产生了一种表面，其中至少实质地消除了铜迁移穿透银沉积物的现象，结果增加了反射率，其对于LED应用特别有利。在一个实施方式中，本文描述的方法在LED上提供了反射率至少为80％的银表面。
在Bhat的美国专利公开2005/0023548号中描述了其上安装LED的次基座的例子，其在LED的反侧具有电气触点，使得LED和次基座能表面贴装在另一个装置如印刷电路板上。
用于发光装置的裸晶的电气触点可以通过将互连与裸晶连接来形成。互连可由焊料球、元素金属、金属合金、半导体-金属合金、焊料、导热导电糊(paste)或化合物(例如环氧化物)、在LED裸晶和次基座之间的相异金属间的共晶接头(例如Pd-In-Pd)、金凸块、或是除了球以外的焊料构形(如条状)制成。
焊料球或其它互连与可表面贴装的次基座上的导电表面电连接，该可表面贴装的次基座可通过例如焊接的方式与另一种结构连接。导电表面一般为可焊接的薄层或表面，并且通过焊接的方式与其它器件连接。焊料接合处包括在次基座上所形成的可焊层。可焊层可以在次基座的至少两个表面上形成，并且，在一些实施方式中，可焊层将覆盖次基座的正反表面，如顶面和底面。可焊表面也可以沿次基座的侧面延伸，连接该顶部和底部可焊表面。这些设计提供了大的可焊接表面，焊料可焊接于其上。焊料可以只在次基座的底部与可焊接表面接触，或者是当可焊接表面配置于次基座的侧面时，将其延伸至次基座侧面。这些焊料与封装导线电连接，这些封装导线在如印刷布线板之类的板上形成。封装导线可以许多种不同的方式，例如通过包覆布线板的多于一个表面来形成。最后，面对LED的次基座和印刷电路板的一个或多个表面可以是反射性的。
焊料连接也提供了将热导出LED的一个有效通道。例如，在美国专利公告第2009/0267085号中曾描述其它散热方式，其发明主题通过引用完整并入本文。
次基座可由例如Si、SiC、蓝宝石、PCB、AlNx、Al2O3或本技术领域已知的任何一种其它材料形成。焊料可以是例如：含Sn的合金，如PbSn的或AgSn的二元、三元和四元合金；含Au的合金，如AuSn或AuGe二元合金；含有一种或多种以下金属的合金：In、Bi、Pb、Sb、Ag、Cu；或者是一种金属，如Au、Ag、In、Sn、Pb、Bi、Ni、Pd或Cu。可焊层可以是例如金、银、镍、铜、铂或本技术领域已知的其它材料。
为本发明的目的，发明人已发现：次基座上的可焊层有益地含有铜或铜合金，其可依据本文所述的方式来加工，以在其上提供一层镀镍薄层及浸镀银镀层。在铜层顶端使用镍和银的镀层可产生沉积层，其改善了下方铜层的耐蚀性，并且改善了银层的反射率。在铜层上使用镍和银层也会改善次基座对后续将附接于其上的LED的可焊性。
基于多种理由，发光二极管与次基座连接，而非直接与布线板连接。例如，次基座对于器件的良好反光性有所贡献。此外，在次基座上可以形成比在布线板上更小的特征形态，有可能降低器件的尺寸并改善器件的热提取能力。除此之外，如同例如在Chou等人的美国专利公开第2009/0053840号中所述，其发明主题通过引用完整并入本文，LED的发光表面可以被一种透明材料密封和包封，其可以是一种透明树脂或环氧树脂。因此，在一个实施方式中，发光二极管和至少一部分的镍银触点可以用透明材料来包封。
如本文中所述，本发明方法也可用来将镍无电镀沉积于半导体芯片上。
本发明方法也已经被证明可至少实质上消除来自下方铜基板的电蚀。此外，本发明方法也实质上消除了银沉积物中易被锈蚀的铜孔，并且还至少实质上消除穿透银沉积物的铜迁移。结果，本发明方法也增大了线接合应用的制程窗口，因为在线接合期间所面临的任何氧化的铜将导致无法接合的表面。
最后，虽然在本文中所述的本发明使用无电镀镍，但也可以使用电镀镍沉积来提供镍阻隔层，或是无电镀镍镀浴可含有镍合金，或者替代地，可以使用另一种适当的无电镀镀覆金属来取代本发明中所述的无电镀镍。
虽然本发明已在前面参考特定实施方式来加以描述，但很明显地，可以进行许多变化、改良及变异而不会偏离本文所公开的发明构思。因此，本发明包含落于所附权利要求的精神及宽范畴内的所有此类变化、改良及变异。所有在本文中所引述的专利申请案、专利和其它出版物都通过引用完整并入本文。
Claims (20)
1.一种处理次基座的金属表面的方法，该金属表面包含铜或铜合金，该方法包括步骤：
(a)提供一个被构造成其上安装有发光二极管的次基座；
(b)在次基座的至少一部分金属表面上形成触点，该触点通过以下步骤形成：
(i)预备次基座的该至少一部分金属表面以在其上接受无电镀镍镀覆，其中该预备次基座的该至少一部分金属表面以在其上接受无电镀镍镀覆的步骤包括：
a1)微蚀刻该至少一部分金属表面；并且
b1)用贵金属活化剂来活化该至少一部分金属表面，以将该至少一部分金属表面涂以能够引发无电镀覆的催化性金属位点；
(ii)以无电镀镍沉积方法在次基座的该至少一部分金属表面上沉积镍层；并且之后
(iii)在该无电镀镍层上沉积出浸镀银层，以在该无电镀镍层上产生均匀的浸镀银镀层，其中浸镀镀银溶液含有：
a2)可溶性银离子源，其中所述银离子为该镀银溶液中唯一的金属离子；
b2)酸；及
c2)氧化剂；
其中银层的厚度为1至100微英寸；并且
其中反射性镍-银触点在次基座的至少该部分金属表面上形成，其提供了使发光二极管安装于其上的可焊接表面。
2.如权利要求1所述的方法，其中次基座的金属表面含有正电性低于银的金属。
3.如权利要求1所述的方法，其中金属表面被图案化以在次基座上形成至少一个接触区域、垫片、焊盘、连接区域、电极或一种或多种前述区域的组合。
4.如权利要求1所述的方法，其中银层通过浸镀银方法来形成。
5.如权利要求1所述的方法，其中发光二极管通过焊接安装在次基座上。
6.如权利要求1所述的方法，其中镍-银触点防止发光二极管所产生或检测的辐射穿透，因而避免吸收损失。
7.如权利要求1所述的方法，其中发光二极管为覆晶式发光二极管。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括将发光二极管和至少一部分镍-银触点予以包封的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括在镍-银触点上安装多个发光二极管。
10.如权利要求9所述的方法，其中该多个发光二极管至少有一些串联相连。
11.如权利要求1所述的方法，其中发光二极管的底部金属层与镍-银触点接合。
12.一种结构，其包括：
一个次基座，其被构造成其上安装有发光二极管；
在次基座的至少一部分金属表面上的镍-银触点，其中该镍-银触点包括：
(a)沉积在次基座的该至少一部分金属表面上的无电镀镍层；以及
(b)沉积在该无电镀镍层上的浸镀银层；
其中该无电镀镍层含有2重量％至12重量％的磷和0.0005重量％至0.1重量％的硫；
其中银层的厚度为1至100微英寸；并且
其中反射性镍-银触点在次基座的至少该部分金属表面上形成，其提供了使发光二极管安装于其上的可焊接表面。
13.如权利要求12所述的结构，其包含与镍-银触点接合的发光二极管的底部金属层。
14.如权利要求12所述的结构，进一步包含一个或多个镍-银触点垫片，其形成于次基座的至少该部分金属表面上，用于将电流承载至安装次基座的电路板上。
15.如权利要求12所述的结构，其中银层的厚度为10至60微英寸。
16.如权利要求12所述的结构，其中镍-银触点防止发光二极管所产生或检测的辐射穿透，因而避免吸收损失。
17.如权利要求12所述的结构，其中发光二极管为覆晶式发光二极管。
18.如权利要求12所述的结构，进一步包含多个安装在镍-银触点上的发光二极管，其中该多个发光二极管至少有一些串联相连。
19.如权利要求12所述的结构，其中镍-银触点为散热垫，用来防止发光二极管所产生或检测的辐射穿透。
20.如权利要求12所述的结构，其中发光二极管和至少一部分镍-银触点被包封。
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