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。
1.碱性镀锡
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:
锡酸钠 90~100g/L
氢氧化钠 10~20g/L
乙酸钠 0~15g/L
θ 75~90℃
槽电压 4-6V
Jk 0.5~3.0A/dm2
碱性镀锡主要特点:
1)由于采用四价锡盐,不易氧化,对杂质的容忍度大;
2)镀液成分简单,分散能力好;
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、高的需求,目前逐步被酸性镀锡取代。
2.酸性镀锡
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!
① 硫酸盐镀锡
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。
其常见配方工艺如下:
硫酸 120~180g/L
硫酸亚锡 25~60g/L.
光亮剂 A适量
走位剂 B适量
θ 15~30℃
槽电压 4~6V
Jk 1~5A/dm2
阴极移动 20~30次/min
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。
② 磺酸盐镀锡
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。
甲基磺酸盐镀锡镀液组成及工艺条件为:
甲基磺酸锡 40~70g/L
甲基磺酸 120~180g/L.
添加剂 A10m/L
添加剂 B20ml/L
θ 15~30℃
槽电压 4~6V
Jk 1~4A/dm2
阴极移动 15~20次/min.
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。
③ 氟硼酸盐镀锡
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:
氟硼酸亚锡 70~115g/L
氟硼酸 50~150g/L
添加剂 适量
θ 20~30℃
Jk 1~5A/dm2
槽电压 4~6V
阴极移动 20~30次/min
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。
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