弱酸性甲基磺酸鹽鍍暗錫工藝

陳良杰

（上海申和熱磁電子有限公司,上海 200444）

弱酸性甲基磺酸鹽鍍暗錫工藝

陳良杰

（上海申和熱磁電子有限公司,上海 200444）

0 前言

隨著我國半導體電子工業的快速發展,微電子元器件的一些特殊部件（如陶瓷電容、熱敏電阻等）使用越來越多。這些對酸堿度敏感的元件,用原來的強酸或強堿性鍍錫工藝容易腐蝕基材,影響元件質量;而氟硼酸鹽鍍錫溶液對環境危害又大,不符合環保要求[1]。本工藝研究了一種p H值在4.0～5.0間的弱酸性電鍍暗錫工藝。它克服了原強酸或強堿鍍錫工藝所得鍍層孔隙大、高溫蒸汽老化易變色且易腐蝕電子元器件等缺點。按此工藝生產所得鍍層的質量完全能滿足客戶的質量標準。

1 試驗

1.1 試驗樣片

測試樣片采用100 mm×70 mm×0.5 mm的黃銅片。

1.2 試驗儀器

采用的試驗儀器有:整流器、赫爾槽、磁力攪拌儀、工具顯微鏡、焊接平臺、溶錫爐、Fisher X熒光測厚儀、烘箱等。

1.3 工藝流程

1.4 鍍液組成及工藝條件

本弱酸性鍍液組成:質量分數為30%的甲基磺酸錫25～70 mL/L,配位導電鹽240～400 g/L,硼酸30～40 g/L,對苯二酚0.5～1.0 g/L,添加劑0.5～1.5 g/L,p H值4.0～5.0,0.1～0.5 A/dm2,（25±5） ℃。

1.5 各組分作用[1-3]

（1）質量分數為30%的甲基磺酸錫為主鹽,提供鍍層所需的錫離子。鍍液中的錫離子過多雖然能提高電流效率,加快沉積速率,但也會使鍍液分散能力降低,鍍層質量下降。

（2）配位導電鹽選用甲基磺酸鈉、檸檬酸鈉、硫酸銨、酒石酸鈉中的幾種組成,主要作用是配位金屬離子、穩定鍍液、提高鍍液分散能力和極化能力;同時降低槽電壓,使鍍層結晶細化。

（3）硼酸作為鍍液的p H值穩定劑,可減少鍍液p H值的波動。選用對苯二酚、抗壞血酸、β-萘酚中的一種作為抗氧化劑,防止二價錫氧化。

（4）添加劑由非離子型表面活性劑聚氧乙烯烷基酚醚、聚乙二醇和陽離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨等組成,起到提高鍍液分散能力,使鍍層晶粒細化和防止高電流密度區燒焦的作用。

2 分析與討論

2.1 赫爾槽試驗

赫爾槽試驗樣片工作電流密度為0.2 A/dm2,時間為5 min,溫度為24℃。樣片全片上鍍,外觀呈亞光均勻錫層。

2.2 鍍液穩定性[4]

由于二價錫易在空氣中氧化成四價錫,使鍍液混濁,影響質量,所以本工藝選取對苯二酚作為抗氧化劑,防止二價錫的氧化。導電鹽中的檸檬酸鈉作為四價錫的配位劑,穩定四價錫,防止其水解生成β-錫酸鈉不溶性懸濁物。基礎液在35℃的烘箱中連續30天保持鍍液清澈透明,無混濁出現。

2.3 添加劑的影響[5]

鍍液中無添加劑時,鍍層粗糙、高電流密度區疏松、發黑。添加劑的存在能進一步提高鍍液的分散能力,使鍍層結晶細化、分布均勻并能有效改善高電流密度區燒焦現象。所以在此選用非離子型表面活性劑聚氧乙烯烷基酚醚、聚乙二醇和陽離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨復配組成,利用協同效應,發揮表面活性劑的最大作用。圖1為有、無添加劑條件下所得鍍層的SEM圖。由圖1可知:無添加劑時,鍍層粗糙,晶體微粒粗大;加入復合添加劑后,鍍層外觀變得亞光細膩,晶體微粒細化。

圖1 添加劑對鍍層表面形貌的影響

2.4 鍍液分散能力

表1為電鍍時間為 5 min,電流密度為0.2 A/dm2,溫度為24℃時的赫爾槽試片厚度分布。

表1 電鍍時間為5 min時赫爾槽試片厚度分布

表2為電鍍時間為10 min,電流密度為0.2 A/dm2,溫度為24℃時的赫爾槽試片厚度分布。

表2 電鍍時間為10 min時赫爾槽試片厚度分布

由表1,2可知:該弱酸性暗錫鍍液具有良好的分散能力。

2.5 鍍層性能

（1）鍍層結合力

試片180°折彎往復3次,折彎處在40倍顯微鏡下觀察,無起皮。

（2）鍍層可焊性

（245±5）℃的錫爐,（3.0±0.5）s,沾錫面積達95%以上。

（3）高溫變色試驗

260℃,60 s下,加熱平臺試驗,錫層無發黃出現象。

（4）外觀色澤

鍍層呈亞光純錫色、均勻。

3 結論

本弱酸性鍍暗錫工藝的鍍層質量與傳統的強酸或強堿型鍍錫工藝相比具有以下優點:

（1）鍍層添加劑夾帶少,純度高,高溫試驗不易變色;

（2）溶液p H值較高且穩定,對環境友好,電鍍中不會腐蝕基材;

（3）鍍層致密性比強酸或強堿型鍍錫層的好,孔隙少且分散能力強,鍍層均勻。

[1] 丁運虎,毛祖國,何杰,等.弱酸性鍍錫工藝的研究[J].電鍍與涂飾,2007,26（2）:19-20.

[2] 丁運虎,周玉福,毛祖國,等.甲基磺酸亞光純錫電鍍添加劑的研究[J].材料保護,2006,39（3）:4-7.

[3] 孫武,李寧,蘇曉霞,等.化學鍍錫液中添加劑的影響研究[J].材料保護,2007,40（1）:4-6.

[4] 管凌飛,范必威,朱建中.電鍍可焊性錫合金工藝發展現狀[J].電鍍與環保,2006,26（1）:5-7.

[5] 杜小光,牛振江,應桃開,等.聚乙二醇苯基辛基醚對甲磺酸鍍錫層織構的影響[J].電鍍與精飾,2004,26（2）:1-3.

TQ 153

A

1000-4742（2011）04-0019-03

2010-10-26