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无氟无铅镀锡

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-21  浏览次数:640

   通常所说的酸性硫酸盐光亮镀锡。这种光亮酸性镀锡在焊片、引线等焊接件的电镀中已经有广泛的应用。由于采用了光亮剂,其外观也很光亮。尤其是镀液成分简单,成本比氟硼酸盐要低,所以受到用户好评。

 

   对印制板制造中图形保护用的硫酸盐酸性镀锡来说,最重要的性能要求是镀层分散性能好,在孔内、孔外、边缘和中央的镀层厚度都接近,绝不可以出现漏镀或低电流区镀层过薄,否则对图形就不能完整地加以保护。同时,要求镀层致密、无孔隙,以防在蚀刻过程中出现对图形的侵蚀。至于镀层外观的装饰性不必作为要求,其镀层的焊接性能也不作为要求。因为镀锡层在完成图形保护任务后,就会从图形上退除。值得指出的是,纯锡的退除比锡铅的退除要容易一些,使退锡剂的寿命得以延长。

 

   氟硼酸镀锡与硫酸盐镀锡的性价比参见表。

 

两类酸性光亮镀锡性价比

   镀液种类

   氟硼酸镀锡

   硫酸盐镀锡

镀液组成

氟硼酸锡15~20g/L

氟硼酸铅44~62g/L

氟硼酸260~300g/L

硼酸 30~35g/L

甲醛20~30ml/L

平平加 30~40ml/L

2-甲基醛缩苯胺30~40ml/L

β-萘酚lml/L

硫酸亚锡40--60g/L

硫酸60~80mL/L

光亮荆3~5mL/L

走位剂5~10mL/L

阳极

铅锡合金阳极

纯锡阳极

设备要求

耐含氟酸槽、降温设备、阴极移动

耐酸槽、降温设备、阴极移动

污染因素

氟离子、铅离子

基本无

退镀

退镀废液含铅,易生大量沉淀

退镀快于退锡铅

镀液成本比

 l

 0.6

镀液管理

稳定,但分析控制铅含量较困难

较稳定,但有定期处理四价锡问题

 

(2)镀液的配制和管理

 

由于硫酸亚锡溶解比较困难,同时在水溶液内会因水解而生成沉淀而导致溶液浑浊:

 

SnS04+2H20—H2S04+Sn(OH)2↓

 

Sn(S04)2+4H20一2H2S04+Sn(OH)4↓

 

由式中可见,只有在足够的硫酸存在的溶液内,才能保持硫酸亚锡的稳定性。因此,在配制镀液时先将计量的硫酸小心溶入水中是必需的,注意用水量要在所打算配制镀液量的1/2~2/3之间,等各种成分投入并充分溶解后,再补齐到所需体积。

 

可以利用在加入硫酸时产生的热量来加快硫酸亚锡的溶解,要小心操作,以防酸性镀液溅起腐蚀皮肤、衣物,特别是眼睛。

 

在镀液配制完成后,要以小电流电解处理,电解处理的时间视所有原材料的纯度而定,如果所用的是纯水和化学纯以上的原料,电解时间可以很短,比如,0.1A/dm2,1~2h,如果所用的原料是工业级(仅仅指硫酸亚锡,硫酸不能用工业级!),则需要24h的电解处理,以除去其他金属杂质的影响。在印制线路板业,建议所用原料都应是化学纯以上的级别。

管理中要注意的是硫酸、硫酸亚锡、添加剂等成分的含量和补加方式。

 

   ①硫酸。尽管有资料认为过多的硫酸不会影响电流效率,还有利于提高导电性和分散能力,但是在有光亮剂等极化添加剂存在的前提下,过商的酸度会增加析氢的量。因此,建议对硫酸的管理控制在配方的下限,约110g/L左右。

 

②硫酸亚锡。硫酸亚锡是本镀锡工艺中的主盐。提高亚锡离子的浓度可以提高阴极电流密度,加快沉积速度。不过过高的浓度会影响分散能力。对图形保护而言,建议采用配方中的中、上限来维持其浓度,即50~60g/L为宜。

 

③光亮添加剂。在硫酸镀锡工艺中,如果没有光亮添加剂,无法得到合格的镀层,但是在图形保护的酸性镀锡中,过多的光亮剂不但没有好处,而且是有害的。因此,添加剂的维护应该是勤加少加,并防止在镀液内有过多的积累光亮剂。测试表明,添加有光亮添加剂的酸性镀锡的电流效率会有所下降,只有90%,而通常硫酸镀锡的电流效率在99%以上。

 

为了去除镀液中的有机杂质,需要定期对镀液进行活性炭过滤.有些进口光亮剂的资料建议的过滤周期为每月一次,但实际上如果不是加入光亮剂过量或积累太多,三个月至六个月一次也是可以的,也可以与去除四价锡的过程同步进行。活性炭的添加量为l~4g/L,活性炭的粒径不可太细,否则过滤较为困难。

 

   (3)其他取代氟硼酸镀锡的工艺

 

可以取代氟硼酸镀锡的电镀工艺除了硫酸盐镀锡外,还有羟基磺酸镀锡(如甲基磺酸、氨基磺酸等)。典型的羟基磺酸镀锡工艺如下:

 

羟基磺酸锡

15~25g/L

稳定剂

l0~20ml/L

羟基酸

80~120g/L

温度

15~25℃

乙醛

8~10mL/L

阴极电流密度

1~5A/dm2

光亮剂

15~25mL/L

阴极移动

l~3m/min

分散剂

5~10mL/L

 

磺酸盐镀锡被认为是现代镀锡工艺中较为成功的工艺,但其成本较高,对杂质的容忍度也偏低,特别是氯离子,不仅仅影响深镀能力,而且会使镀层出现晶须,在管理上要加以留意。

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