镀锡工艺的发展与研究现状
时间:2017-04-25 19:31 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 锡可以采用热浸镀、电镀和化学镀等方法沉积于基体金属。随着信息产业的迅速发展，对电子元器件、半导体、印刷线路板的可焊性镀锡需求量大幅增加。目前电镀锡工艺较为成熟，已广泛应用于电子等行业中。然而化学镀锡与电镀锡相比，其操作简便，有良好的均镀能力及深镀能力，不受工件几何形状的限制，镀层均匀一致，耐蚀性、可焊性好等，能解决电镀法无法解决的某些工艺难题，近年来受到广泛的关注，是取代热风整平表面涂覆绿色化的重要工艺。7662 化学镀锡可分为还原法化学镀锡、歧化反应化学镀锡和浸镀法化学镀锡3种。还原法化学镀锡是在溶液中加还原剂的一种自催化反应过程。此种方法由于施镀过程中沉积层具有自催化能力，所以可根据要求而获得不同厚度的镀层。但沉积速率低，镀液稳定性差，重复性不理想，价格昂贵，目前没有得到广泛的应用。歧化反应化学镀锡是利用锡离子在强碱性条件下易发生歧化反应沉积出金属锡的一种化学镀锡方法。由于锡自身发生了氧化还原反应所以该方法不必外加还原剂可以直接施镀，但是镀液稳定性差，而且当溶液中的OH一消耗完时，反应就停止了。浸镀法化学镀锡又称浸锡，是把工件浸入锡的盐溶液中，按化学置换原理在金属工件表面沉积出金属镀层。镀液中不含还原剂，由于加入金属基体的络合剂，改变了反应的电极电位，使锡离子发生还原反应而沉积到工件表面。所以当基体金属表面被镀层金属覆盖以后，反应会立即停止。浸镀法的缺点是只能在有限的几种基材上进行，而且镀层厚度有限，一般仅为0．5um左右，很难满足实际要求。目前所应用的浸锡工艺，是在原有工艺的基础上加入还原剂，增加镀锡层的厚度，使其具有工作温度低，镀层厚度均匀，镀液稳定，操作方便，无须电解设备及附件，可焊性好等优点。总之，化学镀方法相对于其它方法，无论是镀层质量，还是经济效益，都有一定的优势，在电子元器件及PCB板的镀覆方面，有很好的发展前途旧。 电镀是3种方法中应用最广泛的。电镀锡有4种基本工艺：碱性锡酸盐工艺、酸性硫酸盐工艺、酸性甲基磺酸盐工艺、酸性氟硼酸盐工艺。 1）碱性锡酸盐工艺 碱性锡酸盐工艺可采用锡酸钠或锡酸钾为主盐。由于锡酸钾溶解度较锡酸钠高得多，故在高速电镀中常采用锡酸钾为主盐。如要求允许电流密度达到16A/dm2，镀液需含锡酸钾210g/L，氢氧化钾22g/L。如果要求允许电流密度能接近40A/dm2，则镀液中锡酸钾的含量需加倍。一般滚镀应用中允许电流密度为3A/dm2，镀液通常含锡酸钠100g/L，氢氧化钠10g/L。阴极电流效率约80％-90％。在镀锡工艺中，碱性锡酸盐工艺具有优异的均镀能力且工艺中不需要添加有机添加剂，但操作中镀液必须加温(≤70℃）。碱性镀锡工艺中最重要的是须控制锡阳极的表面状态．在电镀过程中阳极表面必须形成金黄色半纯膜以保证获得良好的锡镀层，否则将产生粗糙多孔的镀层，碱性锡酸盐工艺近年来没有多少改变。 2） 酸性硫酸盐工艺 酸性硫酸盐镀锡工艺操作温度一般在10-30℃，由于镀液中Sn2+较碱性锡酸盐中Sn2+的电化当量要高2倍，沉积速度快，电流效率高(接近100％)，因而它比碱性锡酸盐工艺节省电能．同时原料易得，成本较低，控制和文护都较方便。容易操作，废水易处理，是当前应用最广的镀锡工艺。 酸性硫酸盐镀锡工艺的镀液组成中含硫酸亚锡15-80g/L，硫酸80～180g/L和适量添加剂。根据所用添加剂的类型(晶粒细化剂或光亮剂体系)，可以分别获得暗锡或光亮锡镀层。在暗锡镀液中，为抑制Sn2+被氧化成Sn，使镀液变混浊．通常加入酚磺酸或甲酚磺酸作抗氧化剂。如采用明胶和一萘酚组台的晶粒细化剂可获得暗锡镀层，暗锡镀层经过热熔后可以得到很好的光亮外观。电镀光亮锡的添加剂多数是专利产品，现国内外已有很多种牌号的商品添加剂，这些光亮剂是多组分的混和物，含有非离子型表面活性剂，芳香族醛或酮、酚类、甲醛等，其中表面活性剂如聚乙二醇或烷基酚聚氧乙烯醚等是光亮剂的载体，甲醛、芳香族醛或酮等是光亮剂。酚类如对苯二酚或间笨二酚等是抗氧化剂。光亮锡镀层较暗锡镀层有较好的整平性、抗蚀性、抗指纹性、可焊性、外观装饰性和较低的孔隙率。但光亮锡镀层的含碳量高于暗锡，镀层韧性小于暗锡。 (责任编辑：qin) |