一种无氰Au-Sn合金电镀液
Au-30at. % Sn共晶合金具有良好的导热性、导电性、润湿性、耐腐蚀性、抗蠕变性，在焊接中无需助焊剂等特点，在微电子器件封装、芯片与电路基材的连接以及高可靠电路气密封装中得到广泛应用。例如，在大功率发光二极管（LED)的倒装芯片制作技术中，Au-30at. % Sn共晶合金可以被用来制作芯片上的凸点，改善LED的散热性能，提高LED的可靠性。相对于蒸镀、溅射法或化学镀法，共沉积电镀法制备Au_30at. % Sn共晶合金具 有成本低廉、生产效率高、适合复杂形状镀件以及可制作小尺寸凸点（微米级别）等优点。Au-Sn合金电镀液的成分主要包括：金主盐、锡主盐、金离子络合剂、锡离子络合剂、锡离子氧化抑制剂等。早期的Au-Sn合金电镀液，金主盐采用氰金酸盐，这是由于镀液中的金离子能与氰根（CN)-离子络合，形成的[Au (CN) 2Γ络合离子稳定常数为1038 3，镀液稳定。美国专利US 4013523报道了一种电镀金锡合金镀液，金以氰金酸盐的形式加入到镀液，锡以四价锡的卤化物的形式加入到镀液，镀液的PH值不大于3。
本文提供一种无氰Au-Sn合金电镀液，利用该无氰镀液，可以采用换向脉冲直接沉积均匀的Au-Sn合金镀层，也可采用变幅脉冲电镀Au-Sn合金镀层。合金镀层的合金成分可以根据电镀液成分的比率或者电镀采用的波形进行调节。具体技术方案如下：
a.取去离子水置于烧杯中，向烧杯中依次加入焦磷酸盐、可溶性二价锡盐、锡离子氧化抑制剂、磷酸氢二盐和钴盐，得溶液I。
b取去离子水置于烧杯中，向烧杯中依次加入亚硫酸盐、有机多元酸和非氰可溶性一价金盐，搅拌均匀，得溶液II。
c.将溶液I缓慢加入到溶液II中，搅拌均匀，调节pH值，得到Au-Sn合金镀液。
可采用换向脉冲或变幅脉冲电镀方法利用上述电镀液进行Au-Sn合金电镀。在电镀过程中合金电镀液的温度优选25〜55°C，所用阳极优选不锈钢、纯金或钼金钛网。电镀的温度影响镀液的稳定性，同时影响电镀的速度。本发明Au-Sn合金电镀液在25〜55°C之间保持稳定，电镀温度的升高有利于电镀速度的提高。电镀的阳极影响镀层的性能。本发明Au-Sn合金电镀液，在电镀过程中可使用的阳极为不锈钢、纯金或钼金钛网。
采用本方案的Au-Sn合金电镀液，在一定的电流密度范围内可以电镀得到15at. % Sn〜50at. % Sn的金锡镀层。当用换向脉冲电镀30at. % Sn的共晶镀层时，镀速能达到16 μ m/h,相对于已公开的电镀Au_30at. % Sn合金专利,镀速有明显的提高。
本方案制备的Au-Sn合金电镀液，在低电流密度下电镀生成AuSn相，在高电流密度下电镀生成Au5Sn相。当峰值电流密度低于15mA/cm2时，对应生成AuSn相；当峰值电流密度大于35mA/cm2时,对应生成Au5Sn相，生成AuSn相和Au5Sn相的区间变宽。当采用变幅脉冲电镀Au-30at. % Sn合金时，Au5Sn与AuSn相在镀层中的厚度比为5 ： 4。由于生成厚度占一半以上的Au5Sn相的峰值电流密度超过35mA/cm2，高电流密度下镀速快，因此，变幅脉冲电镀生成Au-30at. % Sn合金镀速显著提高，能达到32 μ m/h,且镀层平整，与基体结合力好。