處理金屬表面的方法
【專利說明】處理金屬表面的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請案為2010年9月10日提交的美國第12/879,672號申請案的部分繼續(xù)申請，其目前仍在申請中，其發(fā)明的主題通過引用完整并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種處理金屬表面以降低其上的腐蝕和/或提高被處理的金屬表面的反射率的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]印刷電路板(PCB)制造方法一般包括許多步驟，部分是因為對于增進性能方面的要求提高之故。印刷電路板上的表面電路通常包括銅和銅合金材料，其被涂覆以提供與組件中其它器件良好的機械及電氣連接。在制造印刷電路板時，第一階段包括預備電路板，而第二階段包括在電路板上安裝各種組件。
[0005]—般而言，可連接于電路板的組件有兩種類型:a)有引腳的元件，如電阻器、晶體管等，其通過將每一支引腳穿過板中的孔洞，接著再確保引腳周圍的孔洞被焊料填滿的方式與電路板連接；以及b)表面貼裝器件，其通過以平坦接觸區(qū)域焊接或是通過適當黏著劑黏著的方式與電路板表面連接。
[0006]鍍通孔印刷電路板一般可通過包括以下順序步驟的方法來制造:
[0007]I)將覆銅箔層壓板鉆通孔；
[0008]2)通過標準的鍍通孔操作周期來處理電路板，而將無電鍍銅鍍覆在孔洞內(nèi)及表面上;
[0009]3)施用阻鍍劑；
[0010]4)將銅以所需的厚度電鍍至孔洞內(nèi)及露出的電路上；
[0011]5)將錫電鍍至孔洞內(nèi)及露出的電路上，以做為抗蝕劑；
[0012]6)剝除抗鍍劑；
[0013]7)蝕刻露出的銅(即未鍍錫的銅)；
[0014]8)剝除錫；
[0015]9)施用一層防焊層并使之成像及顯影，使得防焊層覆蓋除了連接區(qū)域之外的整個電路板表面；
[0016]10)將保護用的可焊層施用于待焊接區(qū)域。
[0017]也可以使用其它的步驟順序，且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，通常是眾所周知的。此夕卜，在每一個步驟之間可插入用干凈水沖洗的步驟?？稍诘谝浑A段用來制備印刷電路板的步驟順序的其它實例可參考例如Soutar等人的美國專利第6,319,543號、Toscano等人的美國專利第6，656，370號和Fey等人的美國專利第6，815，126號，上述每一個專利的主題皆通過引用完整并入本文。
[0018]防焊是在印刷電路板的全部區(qū)域(除了焊接墊片、表面安裝襯墊及鍍通孔以外)用一種有機聚合物涂料進行有選擇地覆蓋的操作。聚合物涂料就像是圍繞在墊片周圍的壩，以避免焊料在組裝期間不良的流動，同時也可改善導體之間的絕緣電阻，并且提供對環(huán)境的保護。防焊劑化合物通常為與基板相容的環(huán)氧樹脂。防焊層可以網(wǎng)版印刷的方式，依所需的圖案印在印刷電路板上，或者也可以是一種涂布在表面上的光成像防焊劑。
[0019]接觸區(qū)域包括導線接合區(qū)域、芯片黏合區(qū)域、焊接區(qū)域及其它接觸區(qū)域。接觸端必須提供良好的可焊性、良好的導線接合性能，以及高耐蝕性。有些接觸端也必須提供高導電性、高耐磨性及高耐蝕性。典型的現(xiàn)有技術(shù)接觸端涂層可包括頂端具有電解金薄層的電解鎳涂層，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員也熟知其它的涂層。
[0020]焊接一般用來制造對各種物品的機械、電機械或電子連接。接點的預期功能之間的區(qū)別相當重要，因為每一種應用都有它自己對表面預備處理的特別要求。在這三種焊接應用中，最為需要的是電子連接。
[0021 ]在制造如印刷電路板之類的電子封裝器件時，電子元件對基板的連接通過將元件的引線焊接至基板上的通孔、周邊墊片、焊盤(land)和其它連接點(統(tǒng)稱為“連接區(qū)域”)來制成。通常連接通過波焊技術(shù)(wave soldering techniques)來進行。電子封裝器件可以接著接受其它電子單元，包括，例如發(fā)光二極管(LED)，其可焊接至例如印刷電路板上的電極。
[0022]在本文中所稱的“LED”指發(fā)出可見光、紫外光或紅外光的二極管。LED為具有許多優(yōu)點的固態(tài)光源。它們可以可靠的方式來提供高亮度的光并且可應用于顯示器、交通燈及指示器等等。在一些實例中，LED可以組合成具有多個一起安裝在下方基板上的LED單元的LED封裝，并且也可以串聯(lián)的方式連接。
[0023]有一類LED是由一種或多種III族元素(如鎵、銦或鋁)和V族元素的氮所制造。這些II1-氮化物LED能夠發(fā)出橫跨可見光光譜并進入紫外光光譜體系的光線。其它LED可由II1-磷化物和II1-砷化物材料系統(tǒng)來制造，其在光譜中的琥珀光、紅光及遠紅外光的區(qū)域內(nèi)發(fā)光。
[0024]傳統(tǒng)上，LED通過在基板上沉積η-摻雜區(qū)域、有源區(qū)域及P-摻雜區(qū)域的方式來制造。在現(xiàn)代的LED制造方法中，發(fā)光層序通常是首先在成長基板上成長，接著施用于新的載體，然后再將成長基板取下。這種方法一方面具有成長基板可再利用的優(yōu)點，因為成長基板相當昂貴，尤其是適合用于制造氮化物化合物半導體的成長基板。也被稱為薄膜技術(shù)的這種方法還具有的優(yōu)點是，取下原始基板可以避免該基板的缺點，如低導電性以及由光電器件產(chǎn)生或檢測的輻射的吸收增加。
[0025]制造高效能LED的另一種技術(shù)是所謂的“覆晶”技術(shù)。此種器件曾被公開于例如美國專利第6，514，782號中，其發(fā)明主題通過引用完整并入本文。其中描述的是一種發(fā)射輻射的半導體芯片，其通過直接焊接連接的方式，同時經(jīng)由η觸點和P觸點與載體基板相連接。
[0026]在薄膜技術(shù)和覆晶技術(shù)中，于半導體芯片和載體基板之間形成觸點以作為反射觸點都是相當有利的。以這種方式，可以防止光電器件所產(chǎn)生或檢測的輻射穿透至觸點，并且因而降低吸收損失。
[0027]例如，薄膜半導體本體通過電氣觸點而與載體主體連接。在一些制造方法中，焊接層及載體主體的材料被制作成可彼此搭配，使得它們可以形成合金，特別是共熔合金，也就是說，在焊接層和載體主體之間沒有冶金障壁。
[0028]在例如Bhat等人的美國專利公開第2005/0023548號、McKenzie等人的美國專利公開第2011/0101394號、Palmteer等人的美國專利第7，595，453號及Nakazato等人的美國專利公開第2009/0103005號中都曾描述制造LED的其它方法，上述每一個專利的主題都通過引用完整并入本文。
[0029]為了利于焊接操作，將通孔、墊片、焊盤和其它連接點配置成能夠接受后續(xù)的焊接程序。因此，其表面必須能夠很容易被焊料濕潤，以便于與電子元件的引線或表面形成整體的導電連接。因為這些需求，印刷電路制造商已設(shè)計出各種不同的方法來維持并增進這些表面的可焊性。
[0030]提供所關(guān)注表面良好焊接性的一種方式是在表面上提供一層焊料的預涂層。然而，在印刷電路板的制造中，這種方法有幾項缺點。尤其是，要有選擇地將焊料提供給這些區(qū)域并不簡單，所以電路板的所有導電區(qū)域都必須被焊料鍍覆，這可能會造成防焊劑在后續(xù)施用上的嚴重問題。
[0031]已做出各種嘗試來使得焊料僅僅有選擇地提供給必要的區(qū)域。例如，美國專利第4，978，423號就是在施用防焊劑之前，將有機抗蝕劑使用于連接的焊接鍍覆區(qū)域之上，并接著將錫-鉛自銅軌跡(copper traces)上有選擇地剝除，其發(fā)明主題通過引用完整并入本文。美國專利第5，160，579號則是敘述已知選擇性焊接程序的其它例子，其發(fā)明主題通過引用完整并入本文。
[0032]要直接在銅表面上焊接是困難且復雜多變的。這些問題主要是由于在整個焊接操作過程中，無法維持銅表面干凈且不被氧化。已開發(fā)了各種有機處理方法，以使得銅表面維持在容易焊接的狀態(tài)。例如，在Kinoshita的美國專利第5，173，130號中，其發(fā)明主題通過引用完整并入本文，描述了使用某種2-烷基苯并咪唑做為銅預焊劑，以保持銅表面的可焊性。如Kinoshi ta所提出的處理方法已被證明可成功使用，但仍需改善其可靠度。
[0033]提供這些表面良好可焊性的另一種方式是以金、鈀或銠的最終終飾涂層來鍍覆。例如，美國專利第5，235，139號描述了一種方法，其以無電鍍鎳-硼來鍍覆待焊接的銅區(qū)域，接著再以如金之類的貴金屬予以涂布，以達成金屬的最終表面處理。此外，美國專利第