| 无氟无铅镀锡 镀锡在PCB电镀中有两个用途，一是作为中间工序的保护性抗蚀镀层，另一是用做PCB制作完成后的最终镀层。目前大多数PCB加工厂仍在使用氟硼酸体系镀锡或锡铅工艺。这种工艺不仅有氟和铅的污染，而且在当做中间抗蚀层使用时，成本会偏高。针对这种情况，市场上出现了无氟无铅镀锡工艺。 (1)无氟无铅镀锡工艺 所谓无氟无铅酸性镀锡就是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4-3。 表4-3两类酸性光亮镀锡性价比
(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+2Hz 0—H2 S04+Sn(OH)20Sn(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1109/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50～609/I。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～49/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 15～259/I。 稳定剂 l0～20ml。/l。羟基酸 80～1209/I。 温度 15～25℃乙醛 8～10mL/I。 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/I. 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。 PCB底板的绝缘性使化学镀铜在孔金属化中起着重要作用，化学镀铜至今仍是印制板孔金属化的主流，但是目前化学镀铜所使用的还原剂是被认为对人体有危害的甲醛，因此，其使用正在受到限制。有工业价值的取代技术一经出现，用甲醛做还原剂的化学镀铜就会被淘汰。 可以取代甲醛作为化学镀铜还原剂的有次亚磷酸钠、硼氢化钠、二甲氨基硼烷(DMAB)、肼等。这些还原剂的标准电位都比铜离子的标准电位负，从热力学角度来看用做还原剂是可行的，但是一个有工业价值的工艺还必须满足动力学条件，才能得到广泛应用。因此，寻求使用非甲醛类还原剂而又能稳定持续生产的工艺是今后重要的课题。 。 一种典型的使用次亚磷酸钠做还原剂的化学镀铜工艺如下： CuS04·5H2050～lO09/I。 稳定剂 l～20m9/LNazEDTA 80～1609/L pH值 9～12次亚磷酸钠 20～809/L 温度 60～70℃促进剂 1～109/L 时间 5～10min淘汰甲醛的另一个更直接的办法是采用直接电镀技术。所谓直接电镀实际上是将印制板在电镀前预浸贵金属或导电性化合物，比如钯、碳、导电聚合物等[71。这一技术的优点是跳过了化学镀铜工艺，活化后直接进入电镀工艺，但是由于受到直接电镀工艺的限定，不能垂直装载，于是开发出水平电镀法[8]，使得这一工艺对设备的依赖性很强，并且要获得与垂直电镀法同样的效率，需要更快的镀速和更多的场地。这也是目前化学镀铜法还有很多用户的原因之一，说明改进化学镀铜工艺还有很大市场。 (2)直接镀技术 直接镀新工艺是近年兴起的商业化塑料电镀和孔金属化产品。由于以微电子技术和移动通信为主导的电子工业的迅猛发展，各种印制线路板的需求量急剧增长，使对复杂的印制板孑L金属化技术进行改进的要求也与Et俱增，从而催生出塑料直接镀技术。 直接镀新工艺的要点是去掉化学镀工序，将原来的活化晶核改良成电镀成膜的晶核，这在理论上是成立的，并且在技术上也做到了。 以印制板孔金属化为例，商业化的直接镀技术提供的产品就是以活化代替化学镀的产品，并且仍然采用的是金属钯为晶核，但是其名称不再叫活化剂，而是叫做导体吸附剂。 导体吸附剂的工艺参数是[9]： .金属钯 l80～270m9/L 氧化还原电位 一250～一290mVpH值 1.6～1.9 而作为商品，供应商提供的是基本液和还原剂两种产品。所谓基本液，是钯盐的盐酸和添加剂的水溶液，而还原剂则是让氯化钯还原成金属钯并提供胶体环境。 |
