1 引言
可焊性镀层是一种功能性镀层,可焊性锡合金(锡铅、锡银、锡铋和锡铜等)镀层由于其优良的抗蚀性和可焊性被广泛应用于电子工业中,作为电子器件、线材、印制线路板和集成电路块的保护性和可焊性镀层。本文就电镀可焊性锡合金工艺的特点、应用及发展现状作一综述。
2 电镀可焊性锡铅合金工艺的应用
2.1 可焊性锡铅合金的优越性及应用
随着电子工业的发展,电镀锡铅合金工艺的应用年增长率约7%～8%[1]。作为电子元器件的可焊性镀层,较高锡含量的锡铅合金镀层具有明显的优越性。其表现在:(1)锡的质量分数60%以上的锡铅合金镀层有较大润湿力,可焊性优良;(2)锡镀层在长期存放中其表面会生长晶须,可能造成元器件及线路板短路;采用锡铅合金可有效抑制晶须生长,同时比锡镀层的结晶细致,具有较强的抗蚀性;镀层有较长的放置寿命;(3)锡铅合金镀层可抑制低温时金属型锡向非金属型灰锡的转变,还可防止铜的扩散,抗氧化性能好。另外,锡铅合金中的锡铅比例不同,其用途也有所区别,锡的质量分数60%～63%的锡铅合金镀层主要用作印制电路板的抗蚀和焊接镀层;含锡10%～40%的锡铅合金镀层都用于电子元器件引线以提高可焊性,锡镀层中加入2%以上的铅能防止晶须生长;含铅质量分数10%～40%的锡铅合金镀层主要用于半导体元器件框架作为可焊性镀层,并阻止晶须生长[1]。
2.2 电镀可焊性锡铅合金的分类及特点
一般来说,影响锡铅合金镀层中锡和铅相对含量的因素有:(1)镀液中锡和锡铅的总量比例;(2)阴极电流密度;(3)有机添加剂。镀层中锡含量通常随镀液中锡与锡铅总量比例和阴极电流密度的增高而增加。某些添加剂如润湿剂、动物胶和胨也会增加镀层中的锡含量。
以下从镀液的类型来分析其工艺的特点:
电镀可焊性锡铅合金镀液使用最普及的是氟硼酸盐、焦磷酸盐、柠檬酸盐、葡糖酸、ＨＥＤＰ、氨基磺酸、酚磺酸盐、烷基磺酸盐等镀液。烷基磺酸盐镀液不含氟和硼,且废水易处理,符合环境保护要求,已日益受到重视。
2.3 氟硼酸盐体系
氟硼酸盐镀液中含氟硼酸亚锡(提供亚锡离子的主盐)、氟硼酸铅(提供铅离子的主盐)、游离氟硼酸和硼酸(前者保持镀液的导电性,后者阻止氟硼酸分解为游离氟化物)以及适量的晶粒细化剂或光亮剂(最简单的晶粒细化剂是明胶和胨,可获得无光镀层,如加入醛 胺型光亮剂,就能获得光亮镀层)。通过控制镀液中的Ｓｎ2+和Ｐｂ2+浓度及比例,同时控制操作条件就能得到所需要的合金镀层,这是获得锡 铅合金镀层最经典的方法,且质量稳定。然而,氟硼酸盐型镀液的缺点是镀液中所含的氟对设备腐蚀严重,有害工人的身体健康,电镀废液污染环境,治理困难,治理投资及运转费用较高[2];其次,Ｓｎ Ｐｂ合金镀层由于原电池作用,其表面较易氧化。因此,氟硼酸盐体系的应用受到了很大的限制,在一些国家和地区,已经明令禁止使用。
2.4 焦磷酸盐体系
日本Ｋｉｚａｉ、美国Ａｍｐ开发了ｐＨ值8.5～9.0、工作温度50°Ｃ的焦磷酸盐镀液[3]。它的优点在于毒性小、腐蚀性弱,且能与多种金属离子形成稳定的配合物,增大极化,抑制金属在阴极上的还原速率[4]。但其体系的合金成分控制较困难,焦磷酸盐水解成正磷酸盐造成镀液稳定性差,焦磷酸根与其它金属离子络合也给废水处理带来困难,应用不广泛[4]。
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