处理金属表面的方法
【专利说明】处理金属表面的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请案为2010年9月10日提交的美国第12/879,672号申请案的部分继续申请，其目前仍在申请中，其发明的主题通过引用完整并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种处理金属表面以降低其上的腐蚀和/或提高被处理的金属表面的反射率的方法。
【背景技术】
[0004]印刷电路板(PCB)制造方法一般包括许多步骤，部分是因为对于增进性能方面的要求提高之故。印刷电路板上的表面电路通常包括铜和铜合金材料，其被涂覆以提供与组件中其它器件良好的机械及电气连接。在制造印刷电路板时，第一阶段包括预备电路板，而第二阶段包括在电路板上安装各种组件。
[0005]—般而言，可连接于电路板的组件有两种类型:a)有引脚的元件，如电阻器、晶体管等，其通过将每一支引脚穿过板中的孔洞，接着再确保引脚周围的孔洞被焊料填满的方式与电路板连接；以及b)表面贴装器件，其通过以平坦接触区域焊接或是通过适当黏着剂黏着的方式与电路板表面连接。
[0006]镀通孔印刷电路板一般可通过包括以下顺序步骤的方法来制造:
[0007]I)将覆铜箔层压板钻通孔；
[0008]2)通过标准的镀通孔操作周期来处理电路板，而将无电镀铜镀覆在孔洞内及表面上;
[0009]3)施用阻镀剂；
[0010]4)将铜以所需的厚度电镀至孔洞内及露出的电路上；
[0011]5)将锡电镀至孔洞内及露出的电路上，以做为抗蚀剂；
[0012]6)剥除抗镀剂；
[0013]7)蚀刻露出的铜(即未镀锡的铜)；
[0014]8)剥除锡；
[0015]9)施用一层防焊层并使之成像及显影，使得防焊层覆盖除了连接区域之外的整个电路板表面；
[0016]10)将保护用的可焊层施用于待焊接区域。
[0017]也可以使用其它的步骤顺序，且对于本领域技术人员而言，通常是众所周知的。此夕卜，在每一个步骤之间可插入用干净水冲洗的步骤。可在第一阶段用来制备印刷电路板的步骤顺序的其它实例可参考例如Soutar等人的美国专利第6,319,543号、Toscano等人的美国专利第6，656，370号和Fey等人的美国专利第6，815，126号，上述每一个专利的主题皆通过引用完整并入本文。
[0018]防焊是在印刷电路板的全部区域(除了焊接垫片、表面安装衬垫及镀通孔以外)用一种有机聚合物涂料进行有选择地覆盖的操作。聚合物涂料就像是围绕在垫片周围的坝，以避免焊料在组装期间不良的流动，同时也可改善导体之间的绝缘电阻，并且提供对环境的保护。防焊剂化合物通常为与基板相容的环氧树脂。防焊层可以网版印刷的方式，依所需的图案印在印刷电路板上，或者也可以是一种涂布在表面上的光成像防焊剂。
[0019]接触区域包括导线接合区域、芯片黏合区域、焊接区域及其它接触区域。接触端必须提供良好的可焊性、良好的导线接合性能，以及高耐蚀性。有些接触端也必须提供高导电性、高耐磨性及高耐蚀性。典型的现有技术接触端涂层可包括顶端具有电解金薄层的电解镍涂层，但是本领域技术人员也熟知其它的涂层。
[0020]焊接一般用来制造对各种物品的机械、电机械或电子连接。接点的预期功能之间的区别相当重要，因为每一种应用都有它自己对表面预备处理的特别要求。在这三种焊接应用中，最为需要的是电子连接。
[0021 ]在制造如印刷电路板之类的电子封装器件时，电子元件对基板的连接通过将元件的引线焊接至基板上的通孔、周边垫片、焊盘(land)和其它连接点(统称为“连接区域”)来制成。通常连接通过波焊技术(wave soldering techniques)来进行。电子封装器件可以接着接受其它电子单元，包括，例如发光二极管(LED)，其可焊接至例如印刷电路板上的电极。
[0022]在本文中所称的“LED”指发出可见光、紫外光或红外光的二极管。LED为具有许多优点的固态光源。它们可以可靠的方式来提供高亮度的光并且可应用于显示器、交通灯及指示器等等。在一些实例中，LED可以组合成具有多个一起安装在下方基板上的LED单元的LED封装，并且也可以串联的方式连接。
[0023]有一类LED是由一种或多种III族元素(如镓、铟或铝)和V族元素的氮所制造。这些II1-氮化物LED能够发出横跨可见光光谱并进入紫外光光谱体系的光线。其它LED可由II1-磷化物和II1-砷化物材料系统来制造，其在光谱中的琥珀光、红光及远红外光的区域内发光。
[0024]传统上，LED通过在基板上沉积η-掺杂区域、有源区域及P-掺杂区域的方式来制造。在现代的LED制造方法中，发光层序通常是首先在成长基板上成长，接着施用于新的载体，然后再将成长基板取下。这种方法一方面具有成长基板可再利用的优点，因为成长基板相当昂贵，尤其是适合用于制造氮化物化合物半导体的成长基板。也被称为薄膜技术的这种方法还具有的优点是，取下原始基板可以避免该基板的缺点，如低导电性以及由光电器件产生或检测的辐射的吸收增加。
[0025]制造高效能LED的另一种技术是所谓的“覆晶”技术。此种器件曾被公开于例如美国专利第6，514，782号中，其发明主题通过引用完整并入本文。其中描述的是一种发射辐射的半导体芯片，其通过直接焊接连接的方式，同时经由η触点和P触点与载体基板相连接。
[0026]在薄膜技术和覆晶技术中，于半导体芯片和载体基板之间形成触点以作为反射触点都是相当有利的。以这种方式，可以防止光电器件所产生或检测的辐射穿透至触点，并且因而降低吸收损失。
[0027]例如，薄膜半导体本体通过电气触点而与载体主体连接。在一些制造方法中，焊接层及载体主体的材料被制作成可彼此搭配，使得它们可以形成合金，特别是共熔合金，也就是说，在焊接层和载体主体之间没有冶金障壁。
[0028]在例如Bhat等人的美国专利公开第2005/0023548号、McKenzie等人的美国专利公开第2011/0101394号、Palmteer等人的美国专利第7，595，453号及Nakazato等人的美国专利公开第2009/0103005号中都曾描述制造LED的其它方法，上述每一个专利的主题都通过引用完整并入本文。
[0029]为了利于焊接操作，将通孔、垫片、焊盘和其它连接点配置成能够接受后续的焊接程序。因此，其表面必须能够很容易被焊料湿润，以便于与电子元件的引线或表面形成整体的导电连接。因为这些需求，印刷电路制造商已设计出各种不同的方法来维持并增进这些表面的可焊性。
[0030]提供所关注表面良好焊接性的一种方式是在表面上提供一层焊料的预涂层。然而，在印刷电路板的制造中，这种方法有几项缺点。尤其是，要有选择地将焊料提供给这些区域并不简单，所以电路板的所有导电区域都必须被焊料镀覆，这可能会造成防焊剂在后续施用上的严重问题。
[0031]已做出各种尝试来使得焊料仅仅有选择地提供给必要的区域。例如，美国专利第4，978，423号就是在施用防焊剂之前，将有机抗蚀剂使用于连接的焊接镀覆区域之上，并接着将锡-铅自铜轨迹(copper traces)上有选择地剥除，其发明主题通过引用完整并入本文。美国专利第5，160，579号则是叙述已知选择性焊接程序的其它例子，其发明主题通过引用完整并入本文。
[0032]要直接在铜表面上焊接是困难且复杂多变的。这些问题主要是由于在整个焊接操作过程中，无法维持铜表面干净且不被氧化。已开发了各种有机处理方法，以使得铜表面维持在容易焊接的状态。例如，在Kinoshita的美国专利第5，173，130号中，其发明主题通过引用完整并入本文，描述了使用某种2-烷基苯并咪唑做为铜预焊剂，以保持铜表面的可焊性。如Kinoshi ta所提出的处理方法已被证明可成功使用，但仍需改善其可靠度。
[0033]提供这些表面良好可焊性的另一种方式是以金、钯或铑的最终终饰涂层来镀覆。例如，美国专利第5，235，139号描述了一种方法，其以无电镀镍-硼来镀覆待焊接的铜区域，接着再以如金之类的贵金属予以涂布，以达成金属的最终表面处理。此外，美国专利第