專利名稱：：金屬表面處理水溶液和抑制金屬表面晶須的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種金屬表面處理溶液，具體涉及錫或錫合金鍍膜，本發(fā)明還涉及一種用于處理錫或錫合金鍍膜表面的方法。更更具體地，本發(fā)明涉及一種當(dāng)通過錫或錫合金鍍覆方法制備錫或錫合金鍍膜時，阻止薄膜表面晶須發(fā)生的方法，并且還涉及其中的處理溶液。
背景技術(shù)：
：因為極好的連接性能、低成本、電性能和焊接性能，錫或合金鍍覆廣泛用于電子部件，例如需要電連接的部件，例如芯片部件、石英振蕩器、連接器銷、鉛框架(frame)、印刷電路板，并且還用作半導(dǎo)體器件和印刷板制備工藝中的抗蝕劑。未經(jīng)處理，錫或錫合金鍍覆獲得的鍍膜隨著時間在表面形成被稱為晶須的晶須狀金屬沉積物。銅基體上的錫或錫合金鍍膜上晶須的發(fā)生被確認(rèn)為是更加顯著的。當(dāng)在電子部件基體表面上形成的錫或錫合金鍍膜表面上發(fā)生晶須等時，就可能會發(fā)生電短路。因此，利用鉛抑制錫的氧化的作用和晶須生長作用的錫鉛合金鍍覆已經(jīng)通常應(yīng)用于需要電連接的部件。然而，最近鉛的毒性被認(rèn)為是一個問題，因而鉛在電子部件中的應(yīng)用已經(jīng)受到限制。因此，需要無鉛的錫或錫合金鍍覆。為了抑制晶須的發(fā)生，可形成錫或錫合金鍍膜之后進行高溫處理或換句話說回流處理。然而，盡管回流處理被認(rèn)為具有抑制晶須發(fā)生作用，但是由于熱量的存在，會在錫和基體金屬之間將會形成金屬間化合物，因此出現(xiàn)了這樣的問題，即錫薄膜中純錫數(shù)量減少，并且它對安裝后的連接可靠性可能具有較大的影響。因此，需要不經(jīng)熱處理或緩和熱處理條件下能夠抑制晶須發(fā)生的錫鍍膜表面處理方法。處理錫薄膜表面的各種類型的溶液和表面處理方法過去被用作處理錫鍍膜表面的方法。例如，JP2007-56286公開了一種處理錫鍍膜表面的錫鍍膜表面處理水溶液，所述水溶液包含磷酸銨鹽、多磷酸鹽(saltofpolyphosphoricacid)、或者馬來酸鹽等，并且具有特定的PH。這篇文獻提出了一種馬來酸鹽，但是pH值低于4.5時，不能實現(xiàn)滿意的結(jié)果，不能滿足本發(fā)明聲稱的成分，并且沒有顯示本發(fā)明的有益效果。JP2007-197791公開了一種后鍍處理組合物，包括具有氨基氮的化合物，且至少兩個或更多的亞甲基基團與膦酸基團連接的，或者上述化合物的鹽作為主要成分。該文獻既沒有公開本發(fā)明所使用的化合物，也沒有公開作為鍍錫表面處理制劑的表面處理溶液的使用。而且，在本發(fā)明人所進行的測試中，當(dāng)用包含上述化合物的處理溶液處理鍍錫表面時，鍍膜將會腐蝕并且基體將會暴露，因而證明該化合物不是優(yōu)選的。JP2006-28610公開了一種形成錫鍍膜的方法，所述方法以該順序包含以下步驟剝離一部分錫鍍膜的剝離(peel)步驟，防止變色的處理步驟，和熱處理步驟。該文獻具有剝離步驟，所述剝離步驟通過除去附著到非目標(biāo)區(qū)域的區(qū)域上的錫原子以達到在熱處理步驟中防止變色，并且只有電解剝離公開為剝離步驟，因而與本發(fā)明的構(gòu)成不同。JP2004-300466公開了一種鍍覆表面后處理溶液，其中2-巰基苯并噻唑的羧酸衍生物溶解于有機溶劑例如酒精，并且接著加入水。然而，2-巰基苯并噻唑的羧酸衍生物在3水中的溶解度很小，且在JP2004-300466中顯示酒精的聯(lián)合使用是需要的，并且因此實際的鍍覆過程是復(fù)雜的。JP2006-307343公開了一種使包括磷酸或其鹽的組合物與金屬接觸的方法。該文獻既沒有公開本發(fā)明中所用的化合物，也沒有公開作為表面處理制劑的一種表面處理溶液的使用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是提供錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液，它能減少錫或錫合金鍍膜表面的晶須，并且能通過用于電子部件上的錫或錫合金薄膜的簡單方法來提供一種滿意的錫或錫合金鍍膜。作為認(rèn)真研究的結(jié)果，完成了上述目的，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一種添加了包含羧基的特定的有機化合物水溶液，與包含其它化合物的水溶液相比具有選擇性的優(yōu)點，并且進而實現(xiàn)本發(fā)明。換句話說，通過本發(fā)明的表面處理水溶液的處理的簡單方法，能夠有效地阻止錫或錫合金鍍膜上晶須的發(fā)生。本申請的第一個發(fā)明提供了一種處理錫或錫合金鍍膜表面的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液，所述水溶液包含分子中有至少一個羧基的有機化合物，且pH值是2.5或者更低。該有機化合物具有至少一個羧基，并且該分子優(yōu)選是分子中含有兩個或更多羧基的有機化合物，并且其分子中不含有氮原子。分子中具有兩個或更多羧基，并且不含有氮原子的有機化合物優(yōu)選是蘋果酸、馬來酸、或者檸檬酸。另外，本申請第一個發(fā)明的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液優(yōu)選包含一種氮化合物。本申請的第二個發(fā)明提供了一種以第一發(fā)明的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液處理錫或錫合金鍍膜表面的錫或錫合金鍍膜表面處理方法。本申請的第三個發(fā)明提供了一種通過用第一發(fā)明的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液處理錫或錫合金鍍膜表面的來抑制錫或錫合金鍍膜表面晶須的方法。本申請的第四個發(fā)明提供了一種具有錫或錫合金鍍膜的電子部件的制造方法，所述方法包含在用錫或錫合金鍍覆基體步驟之后，用任何一種第一個發(fā)明的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液處理錫或錫合金鍍膜表面的步驟。本申請的第五個發(fā)明提供了一種包含錫或錫合金鍍膜的電子部件，所述電子部件通過包括以下步驟的電子部件制備方法制備在用錫或錫合金鍍覆基體的步驟之后，以第一發(fā)明的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液處理錫或錫合金鍍膜表面的步驟。具體實施例方式貫穿本說明書使用的縮寫，除非有另外的指定，具有以下的含義。g=克；mg=毫克；°〇=攝氏度；m=米；cm=厘米；iim=微米；L=升；mL=毫升。所有值的范圍包括邊界值，并且可以任何順序來結(jié)合。貫穿本說明書使用的詞匯"鍍液"和"鍍浴"被交替使用，并且具有相同的含義。本發(fā)明的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液包含水和分子中至少具有一個羧基的有機化合物，并且其PH值是2或者更低。分子中至少具有一個羧基的有機化合物的例子包括檸檬酸、蘋果酸、馬來酸、草酸、戊二酸、酒石酸、乳酸、葡萄糖酸、吡啶羧酸和亞氨基二乙酸等，且它們的鹽也可接受。分子中至少具有一個羧基的有機化合物中，優(yōu)選那些分子中具有兩個或更多羧基，并且分子中不含氮原子的有機化合物。滿足這些條件的有機化合物包括，例如，檸檬酸、蘋果酸、馬來酸等，且它們的鹽也可接受。尤其優(yōu)選蘋果酸和馬來酸。這些分子中至少具有一個羧基的有機化合物作為表面處理水溶液中的化合物提供的范圍為0.l-50g/L，優(yōu)選的范圍為5-30g/L，和更優(yōu)選的范圍為5-20g/L。本發(fā)明的錫或錫合金薄膜表面處理水溶液必須具有2.5或更低的pH值。如果pH值高于2.5，即使使用分子中至少具有一個羧基的有機化合物，晶須的發(fā)生也會增加，因此它不是優(yōu)選的。PH值可使用任何一般所知的pH調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)。本發(fā)明的錫或錫合金薄膜表面處理水溶液優(yōu)選還包含氮化合物。氮化合物是分子中含有氮原子的化合物，其例子包括苯并三唑和咪唑等。尤其優(yōu)選苯并三唑。作為表面處理水溶液中一種化合物的氮化合物的含量為0.l-10g/L，優(yōu)選為0.5-5g/L。本發(fā)明的表面處理水溶液通常具有0°C-100°C之間的溶液溫度，優(yōu)選范圍為l(TC-7(TC，并且更優(yōu)選范圍為室溫(15°C-35°C)。如果需要，通常所知的添加劑例如表面活性劑、消毒劑或溶劑等也可加入到本發(fā)明中，但是這些添加劑不是根本性需要的。本發(fā)明的錫或錫合金鍍覆表面處理水溶液能夠通過使得表面處理水溶液與鍍膜表面接觸的任一方法施加到錫或錫合金鍍膜表面，所述方法采用通常所知的方法例如使用浸入工藝或噴霧工藝等。通常，用水清洗錫或錫合金薄膜的表面，接著通過浸入或噴霧施加本發(fā)明的錫或錫合金鍍膜表面處理溶液。處理時間通常在5秒至120秒之間，優(yōu)選在10秒至60秒之間。之后，通常按順序進行水洗、蒸餾水漂洗和干燥。本發(fā)明的錫和錫合金鍍膜表面處理水溶液適合于處理需要電連接的錫或錫合金鍍膜的部件，例如。需要電連接部件的例子包括芯片部件例如芯片電阻器和芯片電容器、連接其銷、罩檔(bump)、印刷電路板、鉛框架，和其它電子部件。接著，本發(fā)明將要通過提供具體實施例和比較例來具體的描述。對具體實施例和比較例的晶須的發(fā)生和鍍膜厚度的評價顯示如下。另外，表面處理溶液處理后的外觀通過裸眼觀察，并且那些因為基體在錫鍍膜上暴露不能獲得滿意的鍍膜的情況，和其類似情況顯示在表格中。(1)晶須的發(fā)生表面處理溶液處理的錫鍍膜允許在室溫放置3天，且3天之后使用金相顯微鏡計數(shù)形成的晶須數(shù)量?；诎l(fā)生的晶須數(shù)量，使用以下四個等級來做出評價。O:非常少(大約0-3之間)1:稀少(大約4-9之間)2:許多(大約10-49之間)3:非常多(50或更多)(2)鍍膜厚度表面處理水溶液處理的錫鍍膜使用熒光x-射線測量設(shè)備檢測。具體實施例1-13和比較例1-14圖案化的兩層CCL材料在室溫蝕刻30秒，并且接著按順序采用去離子水、5%硫酸、和再次使用去離子水清洗，接著干燥。在水浴溫度為65t:使用通常所知的甲磺酸鍍錫水浴進行化學(xué)鍍錫3分鐘。去離子水清洗之后，在室溫樣品浸入表1顯示的具體實施例1-8或者表2顯示的比較例1-14的一種表面處理水溶液60秒。接著，樣品在去離子水中清洗、干燥、在室溫中放置3天，并且接著經(jīng)受各種測試。測試結(jié)果顯示在表1和表2中。表1具體實施例1至13<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2比較例1至14<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>通過使用本發(fā)明的錫或錫合金鍍膜表面處理溶液，錫或錫合金鍍膜上晶須的發(fā)生能通過簡單的方法得到有效的阻止。權(quán)利要求一種用于處理錫或錫合金鍍膜表面的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液，所述水溶液包含在其分子中具有至少一個羧基的有機化合物，且其pH值為2.5或更低。2.—種用于處理錫或錫合金鍍膜表面的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液，所述水溶液包含在其分子中具有兩個或更多羧基并且不含有氮原子的有機化合物，且其pH值為2.5或更低。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液，其中分子中具有兩個或更多羧基并且不含有氮原子的有機化合物是蘋果酸、馬來酸、或檸檬酸。4.根據(jù)權(quán)利要求1的錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液，其中所述水溶液還包含一種氮化合物。5.—種錫或錫合金鍍膜表面處理方法，包含使用權(quán)利要求l的水溶液處理錫或錫合金鍍膜表面。全文摘要一種錫或錫合金鍍膜表面處理水溶液，所述水溶液包含在其分子中具有至少一個羧基的有機化合物，且其pH值為2.5或更低。它能夠減少錫或錫合金鍍膜表面上的晶須，并且能提供一種用于電子部件上的錫或錫合金薄膜的采用簡單方法得到的滿意的錫或錫合金鍍膜。文檔編號C25D5/48GK101713089SQ200910211670公開日2010年5月26日申請日期2009年9月22日優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日發(fā)明者森井豐申請人:羅門哈斯電子材料有限公司