| PCB已经成为电子系统的主要产品。镀锡不仅提高了线路的可焊性能，而且通过镀锡处理后可减少氧化,提高其抗氧化能力，在电子产品中得到广泛的应用，镀锡工艺也因此得到快速发展。新的环保标准加速了PCB行业新技术的产生,镀锡也涌现出新的环保产品。镀锡电解液根据酸碱性的不同分为碱性镀锡、中性镀锡和酸性镀锡三种,其中中性镀锡电解液还处在开发研究阶段,未见有成功运用于生产实践中。碱性镀锡常用锡酸钠作为镀液的主盐,提供金属离子。溶液中存的氢氧化钠为主要成分,-方面氢氧化钠和锡酸盐结合,形成稳定的配位化合物，改善溶液的导电能力和分散能力。另一方面,游离的0H-可以防止锡酸盐水解，在镀液中形成沉淀。同时根据各个厂商需求还会有一-些其他成分,常见的碱性镀锡溶液配方及工艺条件为:1)由于采用四价锡盐,不易氧化，对杂质的容忍度大;3)得到的镀层细致、洁白,孔隙少。但是由于碱性镀锡θ为60~80C,温度较高不易保持阳极溶解良好状态的金黄色，导致产生有害的Sn2+。槽温过高也使锡酸钠容易水解形成淤渣沉淀。电解液的操作温度较高,电流效率只有60%~90%，尤其是阴极电流密度较大时，电流效率更低。这些缺点已经不能满足PCB生产环保、高效的需求，目前逐步被酸性镀锡取代。酸性镀锡溶液根据导电介质不同，分为硫酸盐、氟硼酸盐、卤化物和烷基磺酸盐等。酸性镀锡电解液成分简单，容易操作控制;配合使用添加剂，无需加热,室温即可获得优良镀层;阴极电流效率高、沉积速率快及镀液工作周期长等特点!硫酸盐镀锡液成本低,是目前流行的一种电镀液。加人适当的添加剂，可得到光亮银白,结晶细致的镀层。硫酸盐镀锡为了防止Sn2+氧化,采用阴极移动进行镀液搅拌。该镀液主要缺点是添加剂的使用过程中补加和控制较为严格,难以维护。镀液的稳定性受杂质影响大,容易发生故障,需要良好维护。20世纪40年代，烷基磺酸盐镀锡和羟基磺酸类镀锡体系开始受到人们重视，由于甲基磺酸对锡、铅都有配合作用，适用于锡、铅及锡铅合金电镀。尤其是其稳定性大大优于硫酸镀锡,在较高、较宽的电流密度内可以获得均匀镀层。阴极沉积速度快,初期应用时因甲基磺酸合成价格比较高，导致电镀成本随之增加，近年来，甲基磺酸的合成成本大幅下降,电解液的价格也在可接受范围内，使其得到迅猛发展。甲基磺酸盐电镀锡镀液酸性低，对电子器件、电镀设备等腐蚀性小，操作也较为安全。具有电镀范围广,镀层平滑细致的优点。甲基磺酸盐镀锡顺应了我国电子产品生产无铅化的发展需求，是未来电镀锡发展的方向。酸性镀锡工艺中还有一种氟硼酸盐镀锡,典型的镀液组成如下:此工艺的主要特点是允许使用较高的阴极电流密度,因而电镀速率快、电流效率高(可达到100%),适用于高速电镀,被广泛应用于连续电镀生产线。但是镀液存在氟硼酸毒性大，腐蚀性强、废水处理困难的缺点,近年来逐渐被淘汰，或者被无氟镀锡工艺取代。在酸性镀锡溶液中普遍存在二价锡氧化的问题。源自镀液自身氧化或者氧化性物带来的结果，产物Sn2+使锡层发灰发黑,因此必须添加二价锡的稳定剂。酸性镀锡添加剂常离不开3种成分:稳定.剂、光亮剂和分散剂。分散剂均为表面活性剂,显著降低阴极表面张力起到润湿、增溶的效果,增加溶液渗透性,而且可以提高锡层的走位能力,加快电沉积速度,得到致密、平整、光滑的锡镀层。国内镀锡工艺中常用一类分散剂是壬基酚聚氧乙烯醚系列或者辛基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂，相关报道也较多。如封勇指出,壬基酚聚氧乙烯醚系列,允许温度较高,但其在电解液中的走位能力较差;辛基酚聚氧乙烯醚系列温度低,走位能力却很强。为了充分发挥表面活性剂和其它添加剂之间相互促进的关系,近年来不同生产厂家纷纷采用非离子表面活性剂和聚乙二醇缩合。稳定剂的选择直接影响镀液的寿命和性能，择优选用一-种好的稳定剂至关重要。稳定剂共有七大类:酚类、氢醌类、苯胺类、肼类、吡唑酮类、磺酸类及硫醇醚类。酚类常用的是苯酚，专利CN01807193.7报道，双酚A环氧乙烷加成物、双酚A环氧丙烷加成物、双酚F环氧乙烷加成物及双酚F环氧丙烷加成物等可以起到抗氧化的作用。从现有的文献中可以看出,有机胺也可用作稳定剂。磺酸类稳定效果最好,因为磺酸可以阻止Sn2+被电解氧化和添加剂在强酸性电解质中分解氧化。光亮剂是电镀添加剂的一种,主要作用是使镀层更加光亮,但是原理.上,主要是电流平均化,稳定电流密度,扩大电流范围,使高区和低区一样亮,防止各种不良弊病，如镀层出现烧焦、树枝状或发雾等。光亮剂基本上由主光剂.辅助剂组分构成。主光剂国内外报道较多的有酚酞、含醛基的如苯甲醛、肉桂醛以及含酮基类物质,如苄叉丙酮。这些成分组成的光亮剂具有良好的光亮作用,镀层结晶细致,具有很好的可焊性。但根据生产线上实际使用显示,此类光亮剂的缺陷是不适宜较高的工作温度，消耗量过快,且致镀层脆性增加及可焊性下降。在镀锡添加剂中主光剂不能使镀层达到全光亮效果,需要配以辅助光亮剂发挥更好的光亮性、均匀性和柔和性,在协同作用下使镀层晶粒细化，扩大光亮范围。目前市售较多的是复合添加剂，是各个厂商根据客户的需求改变其中各种组分的比例，添加一些适合的添加剂，但是万变不离其宗，虽与其单独作为添加剂时的作用略微有所变化,但是作用机理没有改变,有些可以起到互补短长的作用,增强镀液性能,获得优质镀层。中南电子化学材料所在原CS-35镀纯锡添加剂基础上，经过配方改进,成功在客户中推广使用的双组分甲基磺酸镀锡镀纯锡添加剂CS-3520/CS-3530是--种典型的复合添加剂,内含分散剂、晶粒控制剂、稳定剂和防絮凝剂等多种单一添加剂,主体为联苯基醚3,7-二甲基辛醇、戍二醛和肉桂醛等成分,所得到的镀锡层亚光致密,镀液具有优良的深镀能力和良好的抗蚀力。PCB电镀锡工艺今后的发展趋势必须满足节能环保、清洁生产的要求。高效的机械自动电镀生产线的应用和复合添加剂的开发必将是PCB镀锡的发展趋势。目前生产应用的几种镀锡溶液中,甲基磺酸盐镀锡最能满足低毒的科学要求,甲基磺酸盐对二价锡离子的络合能力强,主盐溶解度大,可提高电流效率。通过对甲基磺酸盐镀锡工艺及复合添加剂的开发研究将成为我国PCB镀锡工艺向无污染、高效率发展提供新的方向。 |
发布日期：2019-12-13 来源：电镀与精饰 作者：符飞燕，黄革 浏览次数：1890
