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雾面锡电镀工艺及镀层性能测试
程永红
(乐清市振业企业咨询有限公司，浙江 乐清325600)

摘要：在原有的雾面锡电镀工艺基础上，增加了封闭工序。给出了工艺流程及各步骤的工艺规范。测试结果表明，镀层48 h中性盐雾试验、155℃ 8 h恒温试验和270℃ 15 s高温试验，外观无明显变化；l 000 h“双85”湿热试验，未发现有锡须生长；封闭后的雾面锡镀层仍有良好的可焊性。该工艺适合滚镀、挂镀及连续镀。
关键词：雾面锡；电镀锡；封闭；可焊性；性能测试
中图分类号：TG174；TQ153 文献标识码：B
文章编号：1004—227X(20o6)06—0008—03

1前言
铅一锡合金因其良好的钎焊性能，且不会长锡须，被广泛应用于电子电镀中。近来来，随着无铅化进程的推进，铅一锡合金工艺已不适应社会发展的需求。国外有半导体行业曾在管座局部镀金(镀银)、外壳外引线镀光亮锡ll J，但光亮锡镀层不能满足产品的特殊要求，特别是耐波峰焊接热(270℃，15 S)。因为镀层和基体在焊接时需要同时经受高温，如果光亮镀锡层中夹杂有机物就容易造成半润湿或不润湿现象ll J。另外光亮镀锡层生长锡须的可能性大，所以必须寻求新的替代工艺。
雾面锡(又称亚光锡或非光亮锡)层夹杂的添加剂成分少，柔软性好，脆性小，且能耐高温焊接，可以取代铅一锡合金。但传统的雾面锡工艺存在很多缺点：允许电流密度小(电流越大，镀层越粗糙，并且镀覆时间越长，镀层越暗)，抗指纹能力较差，容易受到污染。笔者在原有工艺基础上对镀后处理进行了改进，增加了封闭工序，所获得的镀层具有抗指纹能力强、耐高温焊接、钎焊性能好且不会长锡须等优点，该工艺适合滚镀、挂镀以及连续镀。所镀产品已得到国内外客户的认可。
2 工艺流程
以109插针为例
除油一水洗一酸洗一水洗一氰化镀铜一水洗一活化一镀雾面锡一水洗一中和一水洗一封闭一水洗一保护剂一水洗一离心一烘干。
3 工艺介绍
3．1 除油
采用常规化学除油即可。
3．2 酸洗
酸洗后工件表面光洁度大大提高。工艺规范为：
NaNO3 100—。120 g／L
H2SO4 400—。500 g／L
HCl l0～20 mL／L
XF一5 8～ 10 mL／L
常温
T 10 20 S
(XF．5由各种氨基酸混合物和非离子表面活性剂复配而成。)
3．3 氰化镀铜工艺规范为：

3．4 光亮镀镍工艺规范为：

(柔软剂Ni cone等添加剂为Atotech公司生产。)
3．5 雾面锡
3．5．1 工艺规范
工艺规范与硫酸盐光亮镀锡基本相同，只是添加剂成分不同：

3．5．2 镀液维护
(1)配槽：配槽时必须先加H2sO4于2／3的纯水中(防止H2SO4飞溅)，趁溶液还是温热时，加入SnSO4(防止SnSO4水解)，待冷却后，加入添加剂。
(2)硫酸亚锡做为镀液中的主盐，含量过高会降低镀液的分散能力，并使镀层结晶粗糙：含量过低时，工作电流密度减小，影响沉积速度，一般维持在15～30 g／L。
(3)硫酸的作用是提高镀液的导电能力，防止Sn2 水解和氧化，保持镀液稳定，还能加速阳极溶解。在工艺范围内变动，不会给产品质量造成明显的影响。但过高时，阴极电流效率会降低，阴极上析氢增多，镀件上容易出现黑色气流条纹。
(4)4#亚锡水作为镀液中唯一的有机添加剂(含有锡盐稳定剂和结晶细化剂)，含量不足时，镀层结晶粗糙，镀液的分散能力降低；过量时，容易出现水印、花斑。一般情况下，添加剂的补加通过滴定硫酸含量决定：每添加1份体积的H2sO4须添加0．1份体积的4#亚锡水。
(5)温度的影响：此工艺可常温操作，但夏季由于温度高，以及电镀过程中会产生热量，加速Sn2 的氧化，导致镀液恶化，因此也应该配置冷冻机组，使温度保持在30℃ 以下。
(6)镀液的处理：同光亮镀锡一样，采用相对分子质量大的聚丙烯酰胺沉淀，也可用市售的SY．800酸性镀锡处理剂进行处理。
3．6 中和将残留在工件上的酸液中和掉工艺规范为：

3．7 封闭
在高温作用下，封闭剂中的有效成分进入镀层微孔，并在镀层表面形成一层有机分子膜，将整个镀层封闭。这层膜不影响电性能，而且在焊接过程中，会自动熔化，也不影响镀层的焊接性能。封闭后的镀层比未封闭的镀层略白，更符合人们的视觉效果，而且这层膜具有疏水功能，能抗指纹，不易受到污染，使镀层的耐蚀性能大大提高。工艺规范为：

(YH．05封闭剂为笔者研制，主要成分为含羧基化合物和非离子表面活性剂。)
3．8 保护剂
保护剂可提高镀层的防变色能力，又可增加产品的手感(具有润滑作用)，还有切水作用，可减少产品的烘干时间。

(Ram Tech Sn Protect 50浓缩液为RAM．CHEM公司生产。)
4 性能测试
4．1 盐雾测试
经过48 h中性盐雾试验，封闭后的镀层外观无明显变化，未封闭的镀层边角处出现不均匀腐蚀的黑点，整个镀层外观色泽变暗。
4．2 老化试验
经过155 cC 8 h恒温试验，镀层外观无明显变化。
4．3 可焊性测试
经过老化试验后，进行可焊性测试(采用润湿称重法)。测试条件为温度235℃，深度2．0 inln，速度20 mm,／s，时间T】3 S，T2 5 S，试样直径为0．95 nlln。焊锡条NP303(1ead Free，韩国LG公司提供，主要成分为96％Sn+3．5％Cu+0．5％Ag)，助焊剂为25％松香，75％无水乙醇(以上数值均为质量分数)。测试结果为润湿时间0．19 s，零交时间0．21 S，T润湿力一0．91 InN，T2润湿力一0．92 nan，T( 2／3)0．33 naN。测试曲线如图1所示。根据润湿称重法的原理，润湿时间越短、润湿力负值越大，其可焊性就越好。从上述曲线可以看出，老化后的雾面锡镀层仍具有良好的可焊性能。

4．4 耐波峰焊接热测试
经过270℃，15 S高温试验，镀层外观无明显变化，未出现锡层变色、流挂现象。
4．5 锡须考察试验
经过1 000 h‘‘双85”湿热试验(温度85℃ ，相对湿度85％)，未发现有锡须生长。
5 结论
雾面锡在家用电器、汽摩配件等接插件上得到了广泛的应用。现在，越来越多的电子产品都需要镀雾面锡，电脑配件接插口上使用的四方针也逐渐由光亮锡改为雾面锡。雾面锡是一个很有发展前途的镀种。
参考文献：
[1] 方平．低温酸性光亮镀锡工艺[J]．电镀与涂饰，1994(3)：15．
[2] 曾华梁，吴仲达，陈钧武，等．电镀工艺手册[M]．2版．北京：机械
工业出版社，1997：152—169．
[编辑：吴杰】