JPH04268089A - 金−スズ合金の電着 - Google Patents
金−スズ合金の電着Info
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- JPH04268089A JPH04268089A JP3290278A JP29027891A JPH04268089A JP H04268089 A JPH04268089 A JP H04268089A JP 3290278 A JP3290278 A JP 3290278A JP 29027891 A JP29027891 A JP 29027891A JP H04268089 A JPH04268089 A JP H04268089A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C5/00—Alloys based on noble metals
- C22C5/02—Alloys based on gold
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表面上の金−スズ合金
の電気めっきに関する。
の電気めっきに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】マイク
ロ電子装置の組立てには半導体を他の表面に接続する工
程が含まれる。その様な表面には他の半導体またはセラ
ミックの様な非半導体基材が含まれる。その様な多くの
用途では、スズ、インジウム、アンチモンおよびビスマ
スの少なくとも一つを含む金の合金で接続を行なう。以
前は、半導体デバイスチップは一般に基材またはパッケ
ージ上に、合金板、または例えばそれぞれの厚さで、加
熱により望ましい組成の合金層が得られる様な比率で、
少なくとも一つの金の層および少なくとも一つの合金化
する金属の層からなる板の形のはんだプレフォームを使
用して接続した。例えば、コンラッドライト、「はんだ
ラップ強度に対する固体状態反応の影響」、IEEE部
会報告、ハイブリッドおよびパッケージング、第PHP
−13巻,No.3,1977年9月、202−207
、D.R.オルセンら、「熱疲労に関連するダイボン
ド合金の特性」、Proc. Electron Co
mponents Conf. 27, 1977、1
93−198 頁、およびゴランS.マチャセビックお
よびチンC.リー、「GaAsダイスとのAu−Sn
共融結合の信頼性研究」、IEEE−第27回年会報告
、信頼性物理学、フェニックス、アリゾナ、1989年
4月11, 12および13日、137−140 頁参
照。しかし、プレフォームの使用には一定の困難がつき
まとう。例えば、取り扱い中にプレフォームが破断する
のを防ぐために、接続に必要な厚さに対してプレフォー
ムを厚く作製し、不均一な加熱プロファイルまたは金属
流動によりはんだと接続すべき表面との間に空隙(ボイ
ド ポケット)が生じ、はんだの飛びはねまたはオー
バーフローにより短絡や外観不良が生じ、多数の、例え
ば数千枚の個別のプレフォームパッドを半導体ウエハー
上に配置するのは、取り扱いおよび整列の点で面倒であ
り、はんだの厚さおよび溶融プロファイルが常に均一に
なるとは限らない。
ロ電子装置の組立てには半導体を他の表面に接続する工
程が含まれる。その様な表面には他の半導体またはセラ
ミックの様な非半導体基材が含まれる。その様な多くの
用途では、スズ、インジウム、アンチモンおよびビスマ
スの少なくとも一つを含む金の合金で接続を行なう。以
前は、半導体デバイスチップは一般に基材またはパッケ
ージ上に、合金板、または例えばそれぞれの厚さで、加
熱により望ましい組成の合金層が得られる様な比率で、
少なくとも一つの金の層および少なくとも一つの合金化
する金属の層からなる板の形のはんだプレフォームを使
用して接続した。例えば、コンラッドライト、「はんだ
ラップ強度に対する固体状態反応の影響」、IEEE部
会報告、ハイブリッドおよびパッケージング、第PHP
−13巻,No.3,1977年9月、202−207
、D.R.オルセンら、「熱疲労に関連するダイボン
ド合金の特性」、Proc. Electron Co
mponents Conf. 27, 1977、1
93−198 頁、およびゴランS.マチャセビックお
よびチンC.リー、「GaAsダイスとのAu−Sn
共融結合の信頼性研究」、IEEE−第27回年会報告
、信頼性物理学、フェニックス、アリゾナ、1989年
4月11, 12および13日、137−140 頁参
照。しかし、プレフォームの使用には一定の困難がつき
まとう。例えば、取り扱い中にプレフォームが破断する
のを防ぐために、接続に必要な厚さに対してプレフォー
ムを厚く作製し、不均一な加熱プロファイルまたは金属
流動によりはんだと接続すべき表面との間に空隙(ボイ
ド ポケット)が生じ、はんだの飛びはねまたはオー
バーフローにより短絡や外観不良が生じ、多数の、例え
ば数千枚の個別のプレフォームパッドを半導体ウエハー
上に配置するのは、取り扱いおよび整列の点で面倒であ
り、はんだの厚さおよび溶融プロファイルが常に均一に
なるとは限らない。
【0003】少なくともこれらの問題を解決するために
、他の表面と接続すべきウエハーの表面に合金の層を電
気めっきする試みがなされている。しかし、金シアン化
カリウム、およびスズ、インジウム、アンチモンおよび
ビスマスの中の少なくとも一つを含むナトリウム塩を含
む市販の電気めっき浴組成物は不安定であり、金属沈殿
物を形成し、めっき中および密閉容器中で貯蔵していて
も、溶液のpHが変化し、組成が大きく変わる合金が電
着される。その様な電気めっき浴の一つは、金シアン化
カリウムおよびスズ酸ナトリウムを、金対スズの比が約
1:1 で含み、pHが11〜12であり、推奨めっき
温度が60〜65oCである。
、他の表面と接続すべきウエハーの表面に合金の層を電
気めっきする試みがなされている。しかし、金シアン化
カリウム、およびスズ、インジウム、アンチモンおよび
ビスマスの中の少なくとも一つを含むナトリウム塩を含
む市販の電気めっき浴組成物は不安定であり、金属沈殿
物を形成し、めっき中および密閉容器中で貯蔵していて
も、溶液のpHが変化し、組成が大きく変わる合金が電
着される。その様な電気めっき浴の一つは、金シアン化
カリウムおよびスズ酸ナトリウムを、金対スズの比が約
1:1 で含み、pHが11〜12であり、推奨めっき
温度が60〜65oCである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、スズ、インジ
ウム、アンチモンおよびビスマスの少なくとも一つを含
む金合金を表面上に電解により析出させるための方法で
ある。本発明の金合金めっき電解液は、ナトリウムを含
まず、シアン化カリウム錯体として金及びカリウム塩と
して合金化する金属、炭酸カリウム、リン酸カリウムお
よびシアン化カリウムを含む緩衝剤/配位子、界面活性
剤、および溶液をpH10〜11に調節するのに十分な
水酸化カリウムまたはリン酸を含む溶液である。金およ
び他の金属は浴中に1:3 〜1:20、好ましくは1
:3 〜1:10、最も好ましくは1:5の比に維持さ
れる。浴の温度は40〜50oCに維持される。3〜2
0 mA/cm2 の電流密度を使用し、電着は40〜
65% 電流効率の範囲内で行なう。電着中に浴を攪拌
することも重要である。めっきは、めっきすべき物品を
カソードとして垂直に、アノードに対して平行に配置す
る装置で行なわれる。めっき溶液は物品とアノードとの
間を上方向に、薄層状の流れで、2〜100 cm/秒
の線速度で移動する。この溶液は、めっき作業中および
貯蔵中の両方で安定している。
ウム、アンチモンおよびビスマスの少なくとも一つを含
む金合金を表面上に電解により析出させるための方法で
ある。本発明の金合金めっき電解液は、ナトリウムを含
まず、シアン化カリウム錯体として金及びカリウム塩と
して合金化する金属、炭酸カリウム、リン酸カリウムお
よびシアン化カリウムを含む緩衝剤/配位子、界面活性
剤、および溶液をpH10〜11に調節するのに十分な
水酸化カリウムまたはリン酸を含む溶液である。金およ
び他の金属は浴中に1:3 〜1:20、好ましくは1
:3 〜1:10、最も好ましくは1:5の比に維持さ
れる。浴の温度は40〜50oCに維持される。3〜2
0 mA/cm2 の電流密度を使用し、電着は40〜
65% 電流効率の範囲内で行なう。電着中に浴を攪拌
することも重要である。めっきは、めっきすべき物品を
カソードとして垂直に、アノードに対して平行に配置す
る装置で行なわれる。めっき溶液は物品とアノードとの
間を上方向に、薄層状の流れで、2〜100 cm/秒
の線速度で移動する。この溶液は、めっき作業中および
貯蔵中の両方で安定している。
【0005】代表的な実施形態には、13〜95重量%
のスズを含み、残りが金である金−スズ合金組成物が含
まれる。特に重要なのは、接続に好適な、19〜25重
量%のスズを含み、残りが金である金−スズ合金組成物
である。 融点が300 oC未満のその様な合金の一つは、融点
が280 oCの、80Au−20Sn 重量%の共融
組成物を形成する金−スズ(AuSn)合金である(図
1)。80Au−20Sn は剪断強度が比較的高く、
半導体デバイス使用の一般的な温度範囲内の熱サイクル
に対して比較的不活性な合金である。
のスズを含み、残りが金である金−スズ合金組成物が含
まれる。特に重要なのは、接続に好適な、19〜25重
量%のスズを含み、残りが金である金−スズ合金組成物
である。 融点が300 oC未満のその様な合金の一つは、融点
が280 oCの、80Au−20Sn 重量%の共融
組成物を形成する金−スズ(AuSn)合金である(図
1)。80Au−20Sn は剪断強度が比較的高く、
半導体デバイス使用の一般的な温度範囲内の熱サイクル
に対して比較的不活性な合金である。
【0006】本発明を、代表的な金−スズめっき組成物
に関して説明する。13〜95、好ましくは19〜25
、最も好ましくは20重量%のSnを含み、残りはAu
である合金を電着させるのに適した、本発明に係わる代
表的な金−スズ電解浴を下記の表Iに示す。
表I
シアン化カリウム錯体としての金
[KAu(CN)2] 0.1−5
g/l スズ酸カリウムとしてのスズ(K2SnO3
・3H2O) 5−30 g/l
カリウムのリン酸塩化合物(例えばK2HPO4)
10−50 g/l または同
じ位の濃度のリン酸 シアン化カリウム(KCN)
20−50 g/
l 炭酸カリウム(K2CO3)
10−3
0 g/l 界面活性剤
20−100 ppm
に関して説明する。13〜95、好ましくは19〜25
、最も好ましくは20重量%のSnを含み、残りはAu
である合金を電着させるのに適した、本発明に係わる代
表的な金−スズ電解浴を下記の表Iに示す。
表I
シアン化カリウム錯体としての金
[KAu(CN)2] 0.1−5
g/l スズ酸カリウムとしてのスズ(K2SnO3
・3H2O) 5−30 g/l
カリウムのリン酸塩化合物(例えばK2HPO4)
10−50 g/l または同
じ位の濃度のリン酸 シアン化カリウム(KCN)
20−50 g/
l 炭酸カリウム(K2CO3)
10−3
0 g/l 界面活性剤
20−100 ppm
【0007】浴中の金およびスズは1:3 〜1:20
、好ましくは1:3 〜1:10、最も好ましくは1:
5 の比で存在する。 十分な水酸化カリウムまたはリン酸を使用して、pHを
10〜11の範囲内の望ましい値に調節することができ
る。浴の温度を40〜50oCに維持する。電着中の電
流密度は3〜20 mA/cm2に維持される。めっき
する表面を液体が2〜100 cm/秒の線速度で薄層
状に通過する様に、電着中に浴を攪拌する。金対スズの
比、電流密度、pH、溶液温度、およびめっきすべき表
面を通過する液体の速度を変えることにより、13−9
5 重量%の望ましい範囲内のスズを含む合金を電着さ
せることができる。金/スズの比およびそれらのパラメ
ータを適切に選択することにより、上記の範囲内のAu
−Sn の望ましい組成物をめっきすることができる。 溶液中の金およびスズは、めっき中のこれらの成分の減
少に応じて、ある一定の間隔で溶液中に補給する。一般
に、スズ含有量の25% が消費されるまでスズは補給
する必要は無いが、金は約10% 以下が消費されたら
補給すべきである。補給すべきKAu(CN)2の量は
めっきされた重量から推定できるが、定期的な金含有量
の浴分析を行なう方が良い。
、好ましくは1:3 〜1:10、最も好ましくは1:
5 の比で存在する。 十分な水酸化カリウムまたはリン酸を使用して、pHを
10〜11の範囲内の望ましい値に調節することができ
る。浴の温度を40〜50oCに維持する。電着中の電
流密度は3〜20 mA/cm2に維持される。めっき
する表面を液体が2〜100 cm/秒の線速度で薄層
状に通過する様に、電着中に浴を攪拌する。金対スズの
比、電流密度、pH、溶液温度、およびめっきすべき表
面を通過する液体の速度を変えることにより、13−9
5 重量%の望ましい範囲内のスズを含む合金を電着さ
せることができる。金/スズの比およびそれらのパラメ
ータを適切に選択することにより、上記の範囲内のAu
−Sn の望ましい組成物をめっきすることができる。 溶液中の金およびスズは、めっき中のこれらの成分の減
少に応じて、ある一定の間隔で溶液中に補給する。一般
に、スズ含有量の25% が消費されるまでスズは補給
する必要は無いが、金は約10% 以下が消費されたら
補給すべきである。補給すべきKAu(CN)2の量は
めっきされた重量から推定できるが、定期的な金含有量
の浴分析を行なう方が良い。
【0008】作業温度はサーモスタットにより1oC以
内で制御すべきである。浴温度が10oC増加すると、
pHが約0.135 単位減少する。pHを固定し、温
度が変化する場合、温度が高い程、めっきされた合金中
のSn含有量が高くなる。しかし、任意の浴において、
pHが減少し、温度が増加すると、合金組成に対する温
度変化の影響がある程度補償される。
内で制御すべきである。浴温度が10oC増加すると、
pHが約0.135 単位減少する。pHを固定し、温
度が変化する場合、温度が高い程、めっきされた合金中
のSn含有量が高くなる。しかし、任意の浴において、
pHが減少し、温度が増加すると、合金組成に対する温
度変化の影響がある程度補償される。
【0009】温度測定に十分注意し、pHを注意深く調
整することが必要である。めっき中にpHは徐々に増加
し、Au補給により段階的に増加するので、Au補給す
る度にpHを調整する必要がある。また、各めっき毎に
pH検査するのがよい。全電流はめっき中、本質的に一
定に維持すべきである。特定のパラメータ範囲内では、
合金組成は電流密度により事実上変化しない。作業パラ
メータおよび浴組成は、65% 未満、例えば40〜6
0% のカソード電流効率で電着される様に選択する。 こうしてカソードで水素が発生し、それにより、めっき
されている合金組成が安定化する。
整することが必要である。めっき中にpHは徐々に増加
し、Au補給により段階的に増加するので、Au補給す
る度にpHを調整する必要がある。また、各めっき毎に
pH検査するのがよい。全電流はめっき中、本質的に一
定に維持すべきである。特定のパラメータ範囲内では、
合金組成は電流密度により事実上変化しない。作業パラ
メータおよび浴組成は、65% 未満、例えば40〜6
0% のカソード電流効率で電着される様に選択する。 こうしてカソードで水素が発生し、それにより、めっき
されている合金組成が安定化する。
【0010】ガス、気泡、例えば水素がめっきされた金
属に付着してピットを生じさせるのを防ぐために、界面
活性剤を使用する。本発明の組成物では、アルカリ性め
っき浴中で十分な化学的安定性および溶解性を有してい
れば、どの様な界面活性剤でも使用できる。好ましい界
面活性剤はフルオラッド(Fluorad)FC−98
であるが、これは密で安定した泡を形成しない、耐薬
品性が高い、ペルフルオロアルキルスルホン酸カリウム
として説明されているアニオン系界面活性剤である。ま
た、他のアルキルおよびアリールアルキルスルホネート
、線状脂肪族ポリエーテル、アルキル−フェノキシ−ポ
リエーテルアルコール、アリールアルキル−ポリエーテ
ルアルコールの様な非イオン系界面活性剤、および界面
活性剤として作用するが、めっき作業を妨害する恐れの
ある過剰の泡を形成せず、ナトリウムを導入しない類似
の高分子化合物も好適である。
属に付着してピットを生じさせるのを防ぐために、界面
活性剤を使用する。本発明の組成物では、アルカリ性め
っき浴中で十分な化学的安定性および溶解性を有してい
れば、どの様な界面活性剤でも使用できる。好ましい界
面活性剤はフルオラッド(Fluorad)FC−98
であるが、これは密で安定した泡を形成しない、耐薬
品性が高い、ペルフルオロアルキルスルホン酸カリウム
として説明されているアニオン系界面活性剤である。ま
た、他のアルキルおよびアリールアルキルスルホネート
、線状脂肪族ポリエーテル、アルキル−フェノキシ−ポ
リエーテルアルコール、アリールアルキル−ポリエーテ
ルアルコールの様な非イオン系界面活性剤、および界面
活性剤として作用するが、めっき作業を妨害する恐れの
ある過剰の泡を形成せず、ナトリウムを導入しない類似
の高分子化合物も好適である。
【0011】攪拌条件は合金組成物に著しい影響を与え
るので、めっきしている表面を横切る流れは厳密に制御
する必要がある。制御された薄層状流が得られる様に、
アノードおよびカソードを垂直で互いに平行に配置する
ことにより、一定で均一な速度の薄層状流が得られる。 薄層状流は、液体がめっきすべき表面を2〜100 c
m/秒、好ましくは5〜12 cm /秒、最も好まし
くは約7.5−8.5 cm/秒で通過する様に調整す
る。この合金の電着に非常に適した装置では、対向する
電極を垂直で平行に配置し、その間を調整された薄層状
の上方向の浴流が通過する。例えば、ここに参考として
含める、1987年9月29日にフーゴA.A.サンテ
ィニ(Hugo A.A.Santini)に与えられ
た米国特許第4,696,729 号参照。この装置は
、めっきを行なう隔室および閉ループ流体系を有する。 めっき液は平衡室を通ってめっき隔室に入り、乱流を防
ぎ、隔室内で薄層上の流れを確保している。
るので、めっきしている表面を横切る流れは厳密に制御
する必要がある。制御された薄層状流が得られる様に、
アノードおよびカソードを垂直で互いに平行に配置する
ことにより、一定で均一な速度の薄層状流が得られる。 薄層状流は、液体がめっきすべき表面を2〜100 c
m/秒、好ましくは5〜12 cm /秒、最も好まし
くは約7.5−8.5 cm/秒で通過する様に調整す
る。この合金の電着に非常に適した装置では、対向する
電極を垂直で平行に配置し、その間を調整された薄層状
の上方向の浴流が通過する。例えば、ここに参考として
含める、1987年9月29日にフーゴA.A.サンテ
ィニ(Hugo A.A.Santini)に与えられ
た米国特許第4,696,729 号参照。この装置は
、めっきを行なう隔室および閉ループ流体系を有する。 めっき液は平衡室を通ってめっき隔室に入り、乱流を防
ぎ、隔室内で薄層上の流れを確保している。
【0012】アノードおよびカソードは、隔室の対向す
る壁上に垂直に、互いに間隔を置いて平行に配置されて
いる。アノードおよびカソードはそれぞれ、一定または
パルス式の可変直流電流源の陽極および陰極端子に接続
されている。陽極は中空でない、または孔の開いた形の
、この技術で良く知られた白金製または白金被覆した金
属、例えばチタン、二オブ、等の非消費型電極である。 めっきすべき物品、例えば半導体ウエハーを、めっき隔
室の一つの分割壁上に密着させて垂直に取り付け、陰極
端子と電気的に接続して陰極を形成する。この配置によ
り、電極収容室(隔室)を通して、めっきすべき表面を
電解液の薄層状の流れが通過できる。電解液流の一定で
均一な速度は、閉ループ機構中の、室の限定された断面
積を通る浴体積流を調整することにより確立される。
る壁上に垂直に、互いに間隔を置いて平行に配置されて
いる。アノードおよびカソードはそれぞれ、一定または
パルス式の可変直流電流源の陽極および陰極端子に接続
されている。陽極は中空でない、または孔の開いた形の
、この技術で良く知られた白金製または白金被覆した金
属、例えばチタン、二オブ、等の非消費型電極である。 めっきすべき物品、例えば半導体ウエハーを、めっき隔
室の一つの分割壁上に密着させて垂直に取り付け、陰極
端子と電気的に接続して陰極を形成する。この配置によ
り、電極収容室(隔室)を通して、めっきすべき表面を
電解液の薄層状の流れが通過できる。電解液流の一定で
均一な速度は、閉ループ機構中の、室の限定された断面
積を通る浴体積流を調整することにより確立される。
【0013】共融金−スズ合金を電着するための基材と
して使用する半導体ウエハーは、一般に、その表面に直
接Au−Sn を電着させるだけの十分導電性を備えて
はいない。十分な導電性を与えるために、めっきすべき
表面上に蒸着またはスパッタリングにより、一つ以上の
好適な金属の薄い層を堆積させる。半導体ウエハーがシ
リコン製である代表的な用途では、これらの層は、0.
1 ミクロンのチタン、0.2 ミクロンの白金、およ
び0.05−0.1ミクロンの金を、シリコンウエハー
の表面から所定順序で堆積させる。この技術で公知の他
の好適な薄い金属層も使用できる。
して使用する半導体ウエハーは、一般に、その表面に直
接Au−Sn を電着させるだけの十分導電性を備えて
はいない。十分な導電性を与えるために、めっきすべき
表面上に蒸着またはスパッタリングにより、一つ以上の
好適な金属の薄い層を堆積させる。半導体ウエハーがシ
リコン製である代表的な用途では、これらの層は、0.
1 ミクロンのチタン、0.2 ミクロンの白金、およ
び0.05−0.1ミクロンの金を、シリコンウエハー
の表面から所定順序で堆積させる。この技術で公知の他
の好適な薄い金属層も使用できる。
【0014】
【実施例】下記の表IIに、19〜25重量%、好まし
くは20重量%のSnを含み、残りは金である合金を電
着させるための好ましいめっきパラメータを示す。一つ
の欄にめっきパラメータの好ましい範囲を示し、他の、
外側の欄には選択した好ましいめっきパラメータを示す
。
表II
浴中の金
含有量
1.8−2.2 g/l 2
.0 g/l 浴中のスズ含有量
8−12 g/l
10 g/lHPO4−2
30−50 g/l
40 g/lCN−
30−5
0 g/l 40 g/lCO3
−2
15−25 g/l
20 g/l界面活性剤
50
−100 ppm 60 ppm浴
の温度
44−46 oC
45oCpH
1
0.55−10.75 10.65
電流密度
7.5−8.5 mA/cm2
8 mA/cm2電極間隔
6−10 mm 8 mmカ
ソードを通過する電解液の線状流 7−
11 cm /秒 8.5 cm/秒め
っき厚
6−9 μm /h
7−8 μm /h
くは20重量%のSnを含み、残りは金である合金を電
着させるための好ましいめっきパラメータを示す。一つ
の欄にめっきパラメータの好ましい範囲を示し、他の、
外側の欄には選択した好ましいめっきパラメータを示す
。
表II
浴中の金
含有量
1.8−2.2 g/l 2
.0 g/l 浴中のスズ含有量
8−12 g/l
10 g/lHPO4−2
30−50 g/l
40 g/lCN−
30−5
0 g/l 40 g/lCO3
−2
15−25 g/l
20 g/l界面活性剤
50
−100 ppm 60 ppm浴
の温度
44−46 oC
45oCpH
1
0.55−10.75 10.65
電流密度
7.5−8.5 mA/cm2
8 mA/cm2電極間隔
6−10 mm 8 mmカ
ソードを通過する電解液の線状流 7−
11 cm /秒 8.5 cm/秒め
っき厚
6−9 μm /h
7−8 μm /h
【0015】金対スズの比、電流密度、pH、溶液温度
、およびめっきすべき表面を通過する液体の速度を変え
ることにより、望ましい範囲内の金−スズ合金を電着さ
せることができる。図2〜5に示すグラフは、各種Au
−Sn 比の、本発明の溶液から19−25 重量%S
n、好ましくは20重量%Sn合金を含むAu−Sn
合金の電着を示す。
、およびめっきすべき表面を通過する液体の速度を変え
ることにより、望ましい範囲内の金−スズ合金を電着さ
せることができる。図2〜5に示すグラフは、各種Au
−Sn 比の、本発明の溶液から19−25 重量%S
n、好ましくは20重量%Sn合金を含むAu−Sn
合金の電着を示す。
【0016】図2では、単一の曲線が0.5 g/l
の金および10 g/lのSn(1:20 の比)を含
む浴から、pH=10.8、T=48oCおよび液体速
度7.5 cm/秒で形成される電着を示す。電流密度
の変化により、電着組成物中の金/スズ比が影響を受け
、電流密度が低い程、析出するスズの百分率が低下する
が、一定の電流密度に達した後は、析出組成物は比較的
大きな電流密度変化に対して実質的に平らになる。図3
では、単一の曲線が3 g/lのAuおよび10 g/
lのSn(1:3.3の比)を含む浴から、pH=10
.0、T=40oCの様な、図2におけるパラメータと
はやや異なった作業パラメータおよび図2における速度
の約3倍高い液体速度20 cm /秒で形成される電
着を示す。これらの条件下では、より低い電圧密度で、
より安定した組成物が得られる。図4では、実線および
破線の曲線が2 g/lのAuおよび10 g/lのS
n(1:5の比)を含む浴から、10.5( 実線の曲
線)および10.8(破線の曲線)の2つのpH値で、
他の作業パラメータ(T=48oCおよび液体速度7.
5 cm/秒)は図2と等しくして得た析出物を示す。 これらの条件下では、より低いpH(10.5)では合
金中のSn含有量がより安定し、より高いpH(10.
8)ではSn含有量が電流密度の増加と共にある程度増
加することが分かる。図5の単一の曲線は、同じ電気め
っき浴の温度変化により、析出組成物に比較的小さな変
化のみが生じることを示している。
の金および10 g/lのSn(1:20 の比)を含
む浴から、pH=10.8、T=48oCおよび液体速
度7.5 cm/秒で形成される電着を示す。電流密度
の変化により、電着組成物中の金/スズ比が影響を受け
、電流密度が低い程、析出するスズの百分率が低下する
が、一定の電流密度に達した後は、析出組成物は比較的
大きな電流密度変化に対して実質的に平らになる。図3
では、単一の曲線が3 g/lのAuおよび10 g/
lのSn(1:3.3の比)を含む浴から、pH=10
.0、T=40oCの様な、図2におけるパラメータと
はやや異なった作業パラメータおよび図2における速度
の約3倍高い液体速度20 cm /秒で形成される電
着を示す。これらの条件下では、より低い電圧密度で、
より安定した組成物が得られる。図4では、実線および
破線の曲線が2 g/lのAuおよび10 g/lのS
n(1:5の比)を含む浴から、10.5( 実線の曲
線)および10.8(破線の曲線)の2つのpH値で、
他の作業パラメータ(T=48oCおよび液体速度7.
5 cm/秒)は図2と等しくして得た析出物を示す。 これらの条件下では、より低いpH(10.5)では合
金中のSn含有量がより安定し、より高いpH(10.
8)ではSn含有量が電流密度の増加と共にある程度増
加することが分かる。図5の単一の曲線は、同じ電気め
っき浴の温度変化により、析出組成物に比較的小さな変
化のみが生じることを示している。
【0017】図6は、純粋80Au−20Sn 重量%
の合金組成物の融点280 oCで行なった差動走査熱
量測定法により得た融解熱と金−スズ合金組成との関係
を示す。融解温度で吸収される合金の融解熱は、その合
金の組成を示す。 純粋80Au−20Sn 共融組成物を示す融解熱は約
8cal/g である。十字印は80Auおよび20S
n重量%で分析したAu−Sn プレフォームから得た
融解熱を表わす。曲線は様々な重量%のスズを含む電気
めっきした金−スズ試料に関する融解熱を表わし、合金
中に80Au−20Sn 以外の金−スズ組成物が存在
することを示している。6.5−7.5 cal/g
の融解熱を有する合金析出物は、極めて良く結合し、4
.5−5 cal/g の融解熱を有するものも十分良
好に結合する。無論、上記の実施形態は本発明の原理を
説明しているだけである。等業者には、各種の他の修正
および変形が可能であるが、それらは本発明の原理を具
体化するものであり、本発明の範囲および精神に含まれ
る。
の合金組成物の融点280 oCで行なった差動走査熱
量測定法により得た融解熱と金−スズ合金組成との関係
を示す。融解温度で吸収される合金の融解熱は、その合
金の組成を示す。 純粋80Au−20Sn 共融組成物を示す融解熱は約
8cal/g である。十字印は80Auおよび20S
n重量%で分析したAu−Sn プレフォームから得た
融解熱を表わす。曲線は様々な重量%のスズを含む電気
めっきした金−スズ試料に関する融解熱を表わし、合金
中に80Au−20Sn 以外の金−スズ組成物が存在
することを示している。6.5−7.5 cal/g
の融解熱を有する合金析出物は、極めて良く結合し、4
.5−5 cal/g の融解熱を有するものも十分良
好に結合する。無論、上記の実施形態は本発明の原理を
説明しているだけである。等業者には、各種の他の修正
および変形が可能であるが、それらは本発明の原理を具
体化するものであり、本発明の範囲および精神に含まれ
る。
【図1】金−スズの2相グラフである。
【図2】0.5 g/l の金および10 g/lのス
ズを含む浴から、pH=10.8、浴温度T=48oC
および液体速度7.5 cm/秒で金−スズを電着させ
る場合の、重量%で表わしたスズ含有量とアンペア/平
方フィートで表わした電流密度のグラフである。
ズを含む浴から、pH=10.8、浴温度T=48oC
および液体速度7.5 cm/秒で金−スズを電着させ
る場合の、重量%で表わしたスズ含有量とアンペア/平
方フィートで表わした電流密度のグラフである。
【図3】3 g/lの金および10 g/lのスズを含
む浴から、pH=10、浴温度T=40oCおよび液体
速度20 cm /秒で金−スズを電着させる場合の、
重量%で表わしたスズ含有量とアンペア/平方フィート
で表わした電流密度のグラフである。
む浴から、pH=10、浴温度T=40oCおよび液体
速度20 cm /秒で金−スズを電着させる場合の、
重量%で表わしたスズ含有量とアンペア/平方フィート
で表わした電流密度のグラフである。
【図4】2 g/lの金および10 g/lのスズを含
む浴から、pH=10.5( 実線の曲線)およびpH
=10.8(破線の曲線)、浴温度T=48oCおよび
液体速度7.5 cm/秒で金−スズを電着させる場合
の、重量%で表わしたスズ含有量とアンペア/平方フィ
ートで表わした電流密度のグラフである。
む浴から、pH=10.5( 実線の曲線)およびpH
=10.8(破線の曲線)、浴温度T=48oCおよび
液体速度7.5 cm/秒で金−スズを電着させる場合
の、重量%で表わしたスズ含有量とアンペア/平方フィ
ートで表わした電流密度のグラフである。
【図5】2 g/lの金および10 g/lのスズを含
む浴から、pH=10.5、液体速度10 cm /秒
および電流密度7.5 mA/cm で金−スズを電着
させる場合の、重量%で表わしたスズ含有量と浴温度の
グラフである。
む浴から、pH=10.5、液体速度10 cm /秒
および電流密度7.5 mA/cm で金−スズを電着
させる場合の、重量%で表わしたスズ含有量と浴温度の
グラフである。
【図6】80Au−20Sn 組成を含む金−スズ合金
組成物と、異なった金−スズ組成物に対する融解熱との
関係を表わすグラフである。
組成物と、異なった金−スズ組成物に対する融解熱との
関係を表わすグラフである。
Claims (22)
- 【請求項1】 物体の導電性表面上に、19〜25重
量%のスズを含み、残りが金である金−スズ合金を析出
させる方法であって、ナトリウムを含まず、金およびス
ズを含む電気めっき浴を電解し、前記表面上にAu−S
n 合金を析出させる、このとき金は浴中にシアン化金
カリウム錯体として存在し、スズはスズ酸カリウムとし
て存在し、金およびスズは浴中に金対スズの重量比で1
:3 〜1:20で存在し、浴のpHは10〜11であ
り、浴の温度は40〜50oCであり、電着を3〜30
mA/cm2 の電流密度で、かつ40〜65% の
電流効率で行なうことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記浴が20〜100 ppm の、
発泡性が低く、ナトリウムを含まない界面活性剤を含む
請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記浴が界面活性剤として20〜10
0 ppm のペルフルオロアルキルスルホン酸カリウ
ムを含む請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記浴が(a) 0.1−5 g/l
のシアン化カリウム錯体としての金、(b) 5−3
0 g/l のスズ酸カリウムとしてのスズ(K2S
nO3・3H2O) 、(c) 10−50 g/l
のカリウムのリン酸塩化合物またはそれと同等のモル濃
度のリン酸、(d) 20−50 g/l のシアン化
カリウム(KCN) 、(e) 10−30 g/l
の炭酸カリウム(K2CO3) 、および(f) 20
−100 ppmの界面活性剤を含む請求項1記載の方
法。 - 【請求項5】 前記浴が(a) 1.8−2.2 g
/l のシアン化カリウム錯体としての金、(b) 8
−12 g/lのスズ酸カリウムとしてのスズ、(c)
30−50 g/l のカリウムのリン酸塩化合物ま
たはそれと同等のモル濃度のリン酸、(d) 30−5
0 g/l のシアン化カリウム、(e) 12−25
g/l の炭酸カリウム、および(f) 50−10
0 ppmの界面活性剤を含む請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 浴のpHが10.55 〜10.70
である請求項4記載の方法。 - 【請求項7】 浴中の前記金対スズの比が1:3 〜
1:10である請求項4記載の方法。 - 【請求項8】 前記浴が(a) 2.0 g/l の
シアン化カリウム錯体としての金、(b) 10 g/
lのスズ酸カリウムとしてのスズ、(c) 40 g/
lのカリウムのリン酸塩化合物またはそれと同等のモル
濃度のリン酸、(d) 40 g/lのシアン化カリウ
ム、(e) 20 g/lの炭酸カリウム、および(f
) 60 ppmの界面活性剤を含む請求項4記載の方
法。 - 【請求項9】 浴のpHが約10.65 である請求
項5記載の方法。 - 【請求項10】 前記界面活性剤がペルフルオロアル
キルスルホン酸カリウムである請求項5記載の方法。 - 【請求項11】 浴中の前記金対スズの比が約1:5
である請求項5記載の方法。 - 【請求項12】 物体がカソード上に垂直位置でアノ
ードと間隔を置いて平行に固定され、めっき溶液がめっ
きされている表面を2〜100 cm/秒の線速度で薄
層状に通過して流れる請求項1記載の方法。 - 【請求項13】 物体の表面上に金およびスズの合金
を電気めっきするのに適した水性電気めっき浴であって
、その合金が19〜25重量%のスズを含み、残りが金
である組成を有し、金は浴中にシアン化金カリウム錯体
として存在し、スズはスズ酸カリウムとして存在し、金
およびスズは浴中に金対スズの重量比で1:3〜1:2
0で存在し、浴のpHは10〜11であり、浴の温度は
めっき中40〜50oCであることを特徴とする電気め
っき浴。 - 【請求項14】 前記浴が(a) 0.1−5 g/
l のシアン化カリウム錯体としての金、(b) 5−
30 g/l のスズ酸カリウムとしてのスズ(K2
SnO3・3H2O) 、(c) 10−50g/l
のカリウムのリン酸塩化合物またはそれと同等のモル濃
度のリン酸、(d) 20−50 g/l のシアン化
カリウム(KCN) 、(e) 10−30 g/l
の炭酸カリウム(K2CO3) 、および(f) 20
−100 ppmの界面活性剤を含む請求項13記載の
浴。 - 【請求項15】 前記界面活性剤が、発泡性が低く、
ナトリウムを含まない組成物である請求項13の浴。 - 【請求項16】 前記界面活性剤がペルフルオロアル
キルスルホン酸カリウムである請求項13記載の浴。 - 【請求項17】 前記浴が(a) 1.8−2.2
g/l のシアン化カリウム錯体としての金、(b)
8−12 g/lのスズ酸カリウムとしてのスズ、(c
) 30−50 g/l のカリウムのリン酸塩化合物
またはそれと同等のモル濃度のリン酸、(d) 30−
50 g/l のシアン化カリウム、(e) 12−2
5 g/l の炭酸カリウム、および(f)50−10
0 ppmの界面活性剤を含む請求項13記載の浴。 - 【請求項18】 浴のpHが10.55 〜10.7
0 である請求項13記載の浴。 - 【請求項19】 前記界面活性剤がペルフルオロアル
キルスルホン酸カリウムである請求項13記載の浴。 - 【請求項20】 前記浴が(a) 2.0 g/l
のシアン化カリウム錯体としての金、(b) 10 g
/lのスズ酸カリウムとしてのスズ、(c) 40 g
/lのカリウムのリン酸塩化合物またはそれと同等のモ
ル濃度のリン酸、(d) 40 g/lのシアン化カリ
ウム、(e) 20 g/lの炭酸カリウム、および(
f) 60 ppmの界面活性剤を含む請求項13記載
の浴。 - 【請求項21】 浴のpHが約10.65 である請
求項20記載の方法。 - 【請求項22】 前記浴を、3〜20 mA/cm2
の電流密度で、40〜65% 電流効率で電着を行な
うために使用することを特徴とする請求項13記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US60995790A | 1990-11-07 | 1990-11-07 | |
US609957 | 1990-11-07 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04268089A true JPH04268089A (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=24443030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3290278A Withdrawn JPH04268089A (ja) | 1990-11-07 | 1991-11-07 | 金−スズ合金の電着 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04268089A (ja) |
KR (1) | KR920010005A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170116958A (ko) | 2016-04-12 | 2017-10-20 | 니혼 엘렉트로플레이팅 엔지니어스 가부시키가이샤 | 비시안계 Au-Sn 합금 도금액 |
-
1991
- 1991-11-06 KR KR1019910019618A patent/KR920010005A/ko not_active Application Discontinuation
- 1991-11-07 JP JP3290278A patent/JPH04268089A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170116958A (ko) | 2016-04-12 | 2017-10-20 | 니혼 엘렉트로플레이팅 엔지니어스 가부시키가이샤 | 비시안계 Au-Sn 합금 도금액 |
US10301734B2 (en) | 2016-04-12 | 2019-05-28 | Electroplating Engineers Of Japan Limited | Non-cyanide based Au—Sn alloy plating solution |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR920010005A (ko) | 1992-06-26 |
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