CN113529145A - 一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液及其制备方法，包括以下原料组分：金盐3~5g/L、金络合剂10~50g/L、锡盐4~15g/L、光亮剂0.1~1 g/L、稳定剂3~15g/L、去离子水；制备步骤包括：S1、将金络合剂溶解于去离子水中，向溶液中加入pH调节剂调节溶液pH为8.0‑9.0，并将溶液加热至50‑60℃；S2、向S1步骤制备的溶液中依次加入金盐、锡盐、稳定剂和光亮剂并搅拌至完全溶解；S3、向S2步骤制备的溶液中加入pH调节剂调节pH为6‑7.5，通过无氰电镀的方式进行金锡预置焊料生产，降低了生产成本，电沉积速率更快，有效压缩了生产周期，对环境影响小。

Description

一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液及其制备方法
技术领域
本发明涉及光电封装技术领域，特别是一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液及其制备方法。
背景技术
在光通讯领域中，金锡焊料被越来越广泛地应用于热沉等芯片中，起到了导热、导电、机械支撑的关键作用。目前光通讯芯片上的金锡预置焊料往往通过PVD的方式进行沉积，这种方式往往会造成大量的原材料浪费，并且沉积速率慢，生产时间长。而行业内部采用的电镀往往采用有氰电镀液，由于氰化物有很强的毒性，因此这类电镀液对环境有很大的负面影响，因此有氰电镀被无氰电镀取代是大势所趋。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，其特征在于：包括以下原料组分：金盐3~5g/L、金络合剂10~50g/L、锡盐4~15g/L、光亮剂0.1~1 g/L、稳定剂3~15g/L、去离子水。
进一步的技术方案是，按质量百分数计，所述原料组分包括金盐3.5g/L，金络合剂45g/L，锡盐5g/L，光亮剂0.3g/L，稳定剂13g/L，去离子水。
更进一步的技术方案是，所述金盐为亚硫酸金钠、柠檬酸金钠的一种或两种。
更进一步的技术方案是，所述金络合剂为DMH、EDTA、亚硫酸钠、柠檬酸钠中的一种或几种。
更进一步的技术方案是，所述锡盐为锡酸钠。
更进一步的技术方案是，所述光亮剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯亚胺、吡啶磺酸中的一种或几种。
更进一步的技术方案是，所述稳定剂为邻苯二酚、对苯二酚、硫代硫酸钠、巯基乙酸、抗坏血酸、柠檬酸中的一种或几种。
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液的制备方法，包括以下步骤： S1、将金络合剂溶解于去离子水中，向溶液中加入pH调节剂调节溶液pH为8.0-9.0，并将溶液加热至50-60℃； S2、向S1步骤制备的溶液中依次加入金盐、锡盐、稳定剂和光亮剂并搅拌至完全溶解； S3、向S2步骤制备的溶液中加入pH调节剂调节pH为6-7.5。
进一步的技术方案是，所述金盐3~5g/L、金络合剂10~50g/L、锡盐4~15g/L、光亮剂0.1~1 g/L、稳定剂3~15g/L。
更进一步的技术方案是，所述S2步骤中锡盐为锡酸钠。
1、本发明具有以下优点：本申请改变传动光电芯片领域金锡合金采用PVD方式进行生产的模式，使用无氰电镀的方式进行金锡预置焊料生产，大大降低了生产成本，电沉积速率快，有效压缩了生产周期，对环境影响小。
2、本申请采用四价锡作为锡主盐无需担心电镀液的氧化问题，使电镀液的寿命更长，可以长时间保持使用。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
因此，以下对本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
实施例1
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，包括以下原料组分：亚硫酸金钠3.5g/L、EDTA（乙二胺四乙酸） 20g/L，亚硫酸钠25g/L、锡酸钠5g/L、十二烷基苯磺酸钠0.3g/L、抗坏血酸3g/L，巯基乙酸10g/L、余量为去离子水。
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液的制备方法，包括以下步骤： S1、将EDTA（乙二胺四乙酸）、亚硫酸钠溶解于去离子水中，向溶液中加入pH调节剂（NaOH）调节溶液pH为9.0，并将溶液加热至55℃； S2、向S1步骤制备的溶液中依次加入亚硫酸金钠、锡酸钠、抗坏血酸、巯基乙酸10和十二烷基苯磺酸钠并搅拌至完全溶解； S3、向S2步骤制备的溶液中加入pH调节剂（H2SO4）调节pH为7.05，制得亚硫酸金钠3.5g/L、EDTA（乙二胺四乙酸） 20g/L，亚硫酸钠25g/L、锡酸钠5g/L、十二烷基苯磺酸钠0.3g/L、抗坏血酸3g/L，巯基乙酸10g/L的电镀溶液。
上述电镀液采用50℃，0.3ASD的电流密度进行电镀，可得到锡含量20%的金锡合金镀层。Au80-Sn20(wt.％)共晶合金具有高强度、高导热性、高蠕变与疲劳抗力以及免助焊剂焊钎等性能，是光电子封装技术领域中最具应用前景的无铅钎料之一。
实施例2
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，包括以下原料组分：柠檬酸金钠3g/L、DMH（二甲肼）10g/L，柠檬酸钠40g/L、锡酸钠7g/L、聚乙烯亚胺0.1g/L、吡啶磺酸0.3g/L、柠檬酸5g/L，巯基乙酸9g/L、余量为去离子水。
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液的制备方法，包括以下步骤： S1、将DMH、柠檬酸钠溶解于去离子水中，向溶液中加入pH调节剂（NaOH）调节溶液pH为8.0，并将溶液加热至58℃； S2、向S1步骤制备的溶液中依次加入柠檬酸金钠、锡酸钠、柠檬酸，巯基乙酸、聚乙烯亚胺、吡啶磺酸并搅拌至完全溶解； S3、向S2步骤制备的溶液中加入pH调节剂（H2SO4）调节pH为6.9，制得柠檬酸金钠3g/L、DMH（二甲肼）10g/L，柠檬酸钠40g/L、锡酸钠7g/L、聚乙烯亚胺0.1g/L、吡啶磺酸0.3g/L、柠檬酸5g/L，巯基乙酸9g/L的电镀溶液。
上述电镀液采用55℃，0.4ASD的电流密度进行电镀，可得到锡含量25%的金锡合金镀层。
实施例3
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，包括以下原料组分：亚硫酸金钠2.8g/L、柠檬酸金钠2.2g/L、柠檬酸钠40g/L、锡酸钠15g/L、吡啶磺酸0.1g/L、柠檬酸5g/L，邻苯二酚10g/L、余量为去离子水。
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液的制备方法，包括以下步骤： S1、将柠檬酸钠溶解于去离子水中，向溶液中加入pH调节剂（NaOH）调节溶液pH为9，并将溶液加热至50℃； S2、向S1步骤制备的溶液中依次加入亚硫酸金钠、柠檬酸金钠、锡酸钠、柠檬酸，邻苯二酚、吡啶磺酸并搅拌至完全溶解； S3、向S2步骤制备的溶液中加入pH调节剂（H2SO4）调节pH为7.5，制得亚硫酸金钠2.8g/L、柠檬酸金钠2.2g/L、柠檬酸钠40g/L、锡酸钠15g/L、吡啶磺酸0.1g/L、柠檬酸5g/L，邻苯二酚10g/L的电镀溶液。
上述电镀液采用48℃，0.3ASD的电流密度进行电镀，可得到锡含量22%的金锡合金镀层。
实施例4
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，包括以下原料组分：柠檬酸金钠4g/L、亚硫酸钠10g/L、锡酸钠4g/L、十二烷基苯磺酸钠0.5g/L、吡啶磺酸0.5g/L、硫代硫酸钠3g/L、余量为去离子水。
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液的制备方法，包括以下步骤： S1、将亚硫酸钠溶解于去离子水中，向溶液中加入pH调节剂（NaOH）调节溶液pH为8.2，并将溶液加热至60℃； S2、向S1步骤制备的溶液中依次加入柠檬酸金钠、锡酸钠、硫代硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠、吡啶磺酸并搅拌至完全溶解； S3、向S2步骤制备的溶液中加入pH调节剂（H2SO4）调节pH为6，制得柠檬酸金钠4g/L、亚硫酸钠10g/L、锡酸钠4g/L、十二烷基苯磺酸钠0.5g/L、吡啶磺酸0.5g/L、硫代硫酸钠3g/L的电镀溶液。
上述电镀液采用55℃，0.8ASD的电流密度进行电镀，可得到锡含量30%的金锡合金镀层。
实施例5
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，包括以下原料组分：柠檬酸金钠4.2g/L、亚硫酸钠10g/L、柠檬酸钠35g/L、锡酸钠8g/L、十二烷基苯磺酸钠0.2g/L、吡啶磺酸0.5g/L、抗坏血酸5g/L、柠檬酸7g/L、余量为去离子水。
一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液的制备方法，包括以下步骤： S1、将亚硫酸钠、柠檬酸钠溶解于去离子水中，向溶液中加入pH调节剂（NaOH）调节溶液pH为8.8，并将溶液加热至54℃； S2、向S1步骤制备的溶液中依次加入柠檬酸金钠、锡酸钠、抗坏血酸、柠檬酸，十二烷基苯磺酸钠、吡啶磺酸并搅拌至完全溶解； S3、向S2步骤制备的溶液中加入pH调节剂（H2SO4）调节pH为7.2，制得柠檬酸金钠4.2g/L、亚硫酸钠10g/L、柠檬酸钠35g/L、锡酸钠8g/L、十二烷基苯磺酸钠0.2g/L、吡啶磺酸0.5g/L、抗坏血酸5g/L、柠檬酸7g/L的电镀溶液。
上述电镀液采用40℃，0.5ASD的电流密度进行电镀，可得到锡含量26%的金锡合金镀层。
本申请改变传动光电芯片领域金锡含量采用PVD方式进行生产的磨损，使用无氰电镀的方式进行金锡预置焊料生产，大大降低了生产成本，电沉积速率快，有效压缩了生产周期，对环境影响小，并通过调整电镀工艺温度为40-55℃，电流密度为0.2-0.8A/dm2，进而实现金锡合金20%-80%比例至30%-70%的比例调整，满足不同共晶封装要求；同时本申请采用四价锡作为锡主盐无需担心电镀液的氧化问题，使电镀液的寿命更长，可以长时间保持使用。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，其特征在于：包括以下原料组分：金盐3~5g/L、金络合剂10~50g/L、锡盐4~15g/L、光亮剂0.1~1 g/L、稳定剂3~15g/L、去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种用于光通讯芯片的无氰金锡电镀液，其特征在于：所述原料组分包括金盐3.5g/L，金络合剂45g/L，锡盐5g/L，光亮剂0.3g/L，稳定剂13g/L，去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，其特征在于：所述金盐为亚硫酸金钠、柠檬酸金钠的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，其特征在于：所述金络合剂为DMH、EDTA、亚硫酸钠、柠檬酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，其特征在于：所述锡盐为锡酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，其特征在于：所述光亮剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯亚胺、吡啶磺酸中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液，其特征在于：所述稳定剂为邻苯二酚、对苯二酚、硫代硫酸钠、巯基乙酸、抗坏血酸、柠檬酸中的一种或几种。
8.一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将金络合剂溶解于去离子水中，向溶液中加入pH调节剂调节溶液pH为8.0-9.0，并将溶液加热至50-60℃； S2、向S1步骤制备的溶液中依次加入金盐、锡盐、稳定剂和光亮剂并搅拌至完全溶解； S3、向S2步骤制备的溶液中加入pH调节剂调节pH为6-7.5。
9.根据权利要求8所述的一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液的制备方法，其特征在于：所述金盐3~5g/L、金络合剂10~50g/L、锡盐4~15g/L、光亮剂0.1~1 g/L、稳定剂3~15g/L。
10.根据权利要求8所述的一种用于光通信芯片的无氰金锡电镀液的制备方法，其特征在于：所述S2步骤中锡盐为锡酸钠。
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