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        淺談硫酸鹽鍍錫

        2014-11-05 02:23:40
        印制電路信息 2014年9期
        關(guān)鍵詞:鍍錫電流效率光澤

        李 玉

        (昆山市貝加爾電子材料有限公司,江蘇 昆山 215300)

        1 概述

        (1)錫是一種廣泛應(yīng)用于各種用途的金屬,具有銀白色的外觀,原子量為118.7,密度為7.3g/cm3,原子價(jià)為二價(jià)和四價(jià),錫還具有良好的均一性、耐蝕性、無毒、延展性好等優(yōu)點(diǎn),因具有抗堿性蝕刻能力,可以選用合適剝錫配方進(jìn)行剝錫且對(duì)銅面侵蝕效果小,錫成本低廉,所以被廣泛用于二次銅蝕刻阻劑。

        (2)電鍍錫工藝可分為堿性體系和酸性體系,PCB均采用酸性鍍錫。酸性鍍錫主要有硫酸鹽、磺酸鹽、氟硼酸鹽體系,因氟離子對(duì)人體危害大,廢水難處理,目前已基本被淘汰。

        (3)硫酸鹽鍍液成本低,鍍層質(zhì)量優(yōu),缺點(diǎn)為鍍液穩(wěn)定性較差,易水解,槽液壽命短,經(jīng)常需要對(duì)鍍液維護(hù)。甲基磺酸鹽溶解度大,使用電流密度高,沉積速度快,絡(luò)合能力強(qiáng),不宜水解,缺點(diǎn)為成本較高。

        2 制程原理

        2.1 基本計(jì)算

        電鍍錫的陽極反應(yīng):Sn→Sn2++2e

        電鍍錫的陰極反應(yīng):Sn2++2e→Sn

        電鍍錫厚度計(jì)算公式:電流密度(A/dm2)×?xí)r間(min)×(電流效率)=466(鍍錫參數(shù))×厚度(mm)

        2.2 鍍錫添加劑

        為了得到良好的鍍錫層,使鍍層結(jié)晶致密,必須降低錫離子還原速度,且避免產(chǎn)生氫氣,添加劑選用非常重要。添加劑依照種類和功能可分為:光澤劑、分散劑、抗氧化劑、絮凝劑。

        (1)光澤劑:使鍍層結(jié)晶致密,使不同的晶面在各點(diǎn)的電位接近,避免電鍍時(shí)形成單向生長,達(dá)到抑制結(jié)晶生長,促進(jìn)晶核生長的目的。以芳香醛、不飽和酮及胺做光澤劑較常見。

        (2)分散劑:由于多數(shù)光澤劑不溶于水,有的在電鍍中因發(fā)生氧化、聚會(huì)等反應(yīng)易從鍍液中析出,需要加入分散劑增溶,同時(shí)它還有潤濕及細(xì)化結(jié)晶等功能。一般以聚乙二醇為代表的非離子型表面活性劑比較常用。

        (3)抗氧化劑:以亞錫鹽為主鹽的酸性鍍錫液,管理上最困難的問題是鍍液混濁,如果不抗氧化劑三個(gè)月內(nèi)就會(huì)發(fā)生鍍液混濁,這種混濁物是錫鹽水解而成的錫酸,這些膠態(tài)的水解物不易沉淀、不易過濾,在鍍液中懸浮影響鍍錫品質(zhì)。欲解決亞錫的氧化和水解問題,必須使用抗氧化劑,抗氧化劑主要以苯酚類為主。

        表1 硫酸亞錫鍍液成分及功用與管理

        表2 槽液混濁原因與改善對(duì)策

        3 硫酸亞錫鍍液各成分功用及管理(表1)

        4 鍍錫常見問題解析

        4.1 槽液混濁(表2)

        槽液混濁沉降試驗(yàn):

        (1)生產(chǎn)中鍍錫槽液混濁,電流效率下降,鍍層高電流區(qū)暗黑,鍍層厚度不均,抗蝕刻能力差。

        (2)用250 mm的量杯取鍍錫槽液5杯,分別加入沉降劑2.5 ml/l 、5 ml/l 、7.5 ml/l、10 ml/l 、12.5 ml/l,攪拌20 min,靜止8 h,槽液變澄清的最低添加量即為沉降劑的最佳添加量,過量添加造成成本增加,槽液中沉降劑的存在對(duì)鍍層品質(zhì)不宜。

        (3)將鍍錫槽液移入沉降處理池,在機(jī)械攪拌的情況下(不可打氣),加入適量的沉降劑,持續(xù)攪拌30 min,靜止8 h。在此期間對(duì)鍍錫槽清洗槽體、陽極籃、陽極袋、檢查陽極袋有無破損并及時(shí)更換。

        (4)通過過濾機(jī)將處理后的槽液移入鍍錫槽,分析調(diào)整濃度、液位,補(bǔ)加錫球,打哈氏片補(bǔ)加調(diào)整鍍錫光澤劑。

        (5)試產(chǎn),確認(rèn)鍍錫品質(zhì),外觀及抗蝕效果,電流效率是否提升。

        4.2 獨(dú)立線路或獨(dú)立孔環(huán)被蝕刻(圖1、表3)

        圖1 獨(dú)立孔環(huán)被攻擊

        表3 獨(dú)立線路(孔環(huán))被蝕刻原因與改善對(duì)策

        4.3 鍍錫厚度不均(表4)

        表4 鍍錫厚度不均原因與改善對(duì)策

        4.4 通孔孔破(表5)

        表5 通孔孔破原因與改善對(duì)策

        5 總結(jié)

        電鍍錫經(jīng)過幾十年不斷發(fā)展,目前硫酸鹽、烷基磺酸鹽鍍錫已處于絕對(duì)主導(dǎo)地位,鍍錫光澤劑配方已經(jīng)成熟。生產(chǎn)中鍍錫制程問題相對(duì)較少,減少鍍錫問題沒有捷徑,認(rèn)真細(xì)致的保養(yǎng)是唯一的方法,包括設(shè)備保養(yǎng)及藥水保養(yǎng),生產(chǎn)中鍍錫鍍錫不良發(fā)生的幾率可有效降低,鍍錫槽液壽命會(huì)延長。

        圖2 震動(dòng)不良?xì)馀菪涂灼?/p>

        圖3 孔鍍錫不良漸薄型孔破

        [1]黃祖儀. 電路板濕制程全書,電鍍錫制程.

        [2]張?jiān)收\,胡如南,向榮. 電鍍手冊(cè),第2版,酸性鍍錫.

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