| 1 前 言 近年来，由于电子、信息产业的迅速发展，对电子元器件、半导体、印制电路板的可焊性镀锡层需求量大幅增加;用电镀法[1 制备镀锡层工艺较为成熟，已广泛使用于电子工业中。然而化学镀锡工艺与电镀锡工艺相比，有利有弊，化学镀锡工艺的突出优点是：不需要电镀电源设备、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;能解决电镀法所无法解决的某些工艺难题。 化学镀锡可分为置换法和还原法二种，置换法化学镀锡的弊端是当镀件表面生成置换锡层后，置换反应即终止，这种置换锡层厚度很薄，一般仅为0.5 m左右，难以获得3 m 以上实用厚度。经过近几年来不断研究开发，还原法化学镀锡将在电子元器件和复杂形状的部件以及SMT、PCB生产中实际应用，取代传统的化学镀Ni/浸Au工艺，降低成本。因此化学镀锡工艺的深入研究得到电镀工作者的广泛关注，进入21世纪随着电子信息工业的飞跃发展，化学镀锡工艺技术必将有更大的突破。 传统的化学镀锡工艺主要是氯化物体系和氟硼酸体系，镀液毒性大，沉积速度慢，镀层薄，镀液稳定性差，镀层不能满足质量要求。作者试验研究了一种甲烷基磺酸盐体系的化学镀锡工艺，系统研究试验了稳定剂、络合剂、还原剂、促进剂、防氧化剂、表面活性剂、温度、时间等工艺因素对沉积速率，镀液稳定性和工艺流程对镀层质量的影响。 2 实验条件 2.1 化工材料 主盐：甲烷基磺酸锡 稳定剂：甲烷基磺酸 络合剂：柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、EDTA等 促进剂：硫脲、烯丙基硫脲等 还原剂：次磷酸钠、水合肼等 防氧化剂：对苯二酚等 表面活性剂：LY一920润湿剂、F一66聚醚、OP乳化剂等 2.2 试验用基体材料 紫铜试片：20 mm×30 mm×0.5 mm 3 实验工艺流程 化学除油(50 g/L 除油粉，3O～ 40 C，3～ 5min)一热水洗一光亮酸洗(室温5～15 S)一流动水洗一去离子水洗一化学预镀锡(室温3～10 S)一化学镀锡一水洗一压缩空气吹干或烘干 4 化学镀锡溶液实验配方及工艺条件
5 试验结果与讨论 5.1 还原剂作用 有的学者认为次磷酸钠、有机硼烷等还原剂不能用来还原Sn，其原因是由于Sn表面上析H 过电位高。而上述还原剂均为析氢反应，自催化活性低，不能实现sn的连续自催化沉积 ;但本文作者通过试验，化学镀锡采用次磷酸钠作为还原剂，控制一定的含量和工艺条件能实现Sn的白催化沉积 ]，同时使用两种还原剂效果更好;随着次磷酸钠等两种还原剂浓度的增大，沉积速率略有增大，为兼顾镀层质量和溶液的稳定性，两种还原剂的总量控制在35 g/L时效果较好，沉积速率可达0.3~m/min。 5.2 促进剂作用 在酸性溶液中Cu的标准电位是0.52 V，当溶液中加入促进剂20 g/L时Cu的电极电位变负与Sn的电位相当，开始生成置换膜;当促进剂为70 g/L时，Cu的电极电位降为一0.50 V，此时Sn的电极电位比Cu更正，约2 min左右完成置换反应，获得0.5 m 左右的Sn镀层，此后随着反应的继续进行，在还原剂的作用下置换过程逐步进入自催化镀阶段而获得较厚的sn镀层(0.15~m/min)，可通过控制时间获得一定的厚度，时间与厚度不呈直线关系。促进剂的浓度过高时，镀层结合力差，溶液沉淀物增多，一般以70~80 g/L为好。 5.3 络合剂作用 加入络合剂使Sn 离子以络合离子形式稳定地存在于镀液中，增加溶液稳定性，控制沉积速度并改善了镀层外观。络合剂浓度过高时，沉积速率下降，一般控制在16 g/L左右为好。 5.4 防氧化剂作用 防止镀液中Sn 盐水解氧化成Sn什，可在镀液中加入2 g/L防氧化剂，有助于防止sn 盐发生水解。 5.5 表面活性剂作用 有助于提高化学镀锡层附着力，使镀层平滑致密，抑制镀层针孔产生，提高抗蚀性，实验表明表面活性剂选用浊点高的非离子型为好，控制量1～ 2g/L。 5.6 温度的影响 当温度低于50_C时，反应速度较慢，高于70℃以上时沉积速度反而略为下降;高于8O C以上时。镀液稳定性下降，一般控制在55～65 C为好。 6 结 论 经试验研究本工艺有以下优点： 1)本工艺对基材及设备腐蚀性小。镀液低毒; 2)镀液稳定性好，沉积速度快，可达0.3t~m/min，有实用价值; 3)增加化学预镀锡工序。使Sn镀层外观更均匀平滑致密，结合力及可焊性好; 4)可用于电子元器件和复杂形状的部件以及SMT、PCB等铜基材上化学镀锡。 |
