一种锡的连续自催化沉积化学镀液及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种锡的连续自催化沉积化学镀液及其使用方法，在纯铜及铜合金基体上获得了半光亮、银白色的锡－铜合金沉积层。化学镀液以氯化亚锡为主盐，硫脲为主络合剂，柠檬酸三钠为辅助络合剂，次磷酸钠为还原剂，乙二胺四乙酸二钠为抗氧化剂，盐酸为稳定剂，明胶为平整剂，苯甲醛为辅助光亮剂。操作条件为：镀液ｐＨ值为０．８～２．０，温度８０～９０℃，装载量为０．８～１．５ｄｍ２／Ｌ，机械搅拌速度为５０～１００ｒｐｍ。本发明专利技术具有以下优点：能通过控制化学镀时间获得不同厚度的半光亮－银白色的锡－铜合金镀层，沉积速率快，晶粒细化明显，镀层表面平整度提高，批次生产稳定性高；界面结合牢固，钝化处理后镀层抗变化能力强。在深孔件、盲孔件及难处理的小型电子元器件及ＰＣＢ印刷板线路等产品中应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学镀
，特别是锡的连续自催化沉积化学镀锡技术。
技术介绍
锡镀层是一种可焊性良好并具有一定耐蚀能力的涂层，在电子元件、印刷线路板 中应用广泛。同时，锡对有机酸稳定及锡化合物对人体无害，也被广泛应用于食品工业。锡 镀层可以用电镀、浸镀及化学镀方法制备。浸镀锡操作简便，成本低，但镀层厚度有限， 一般 只有0. 5 i！ m，镀液易被毒化，无法满足工业要求。电镀锡无法加工深孔件、盲孔件及难处理 的小型电子元器件；化学镀锡层厚度均匀，镀液分散能力佳，生产效率高，操作易控制，镀层表面光洁平整，结晶致密，孔隙率低，结合力优于浸镀锡和电镀锡，是一种理想的处理复杂 的小型电子元器件的化学镀技术。但因为锡的析氢电位高，催化活性低，若单独采用甲醛、 次亚磷酸钠、硼氢化物等还原剂，都不能实现锡的连续自催化沉积，无法获得厚镀层。用强 还原剂，如Ti、f，C进行化学镀锡因沉积率低、稳定性差、重复性不理想，价格贵也未能 得到工业应用。目前，有关锡的连续自催化沉积，国内外还基本上都还是处于实验室研究阶 段。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种新的锡的连续自催化沉积化 学镀液及其使用方法。本专利技术的优点是在铜及铜合金基体上实现了锡的连续自催化沉积， 沉积速率快，能够获得银白色-半光亮的锡-铜合金化学镀层。镀液配方简单，易于控制，工 艺参数范围宽，镀层结晶细致，外观半光亮、银白色，镀液稳定，使用寿命长，生产稳定性高， 在深孔件、盲孔件及难处理的小型电子元器件和PCB印刷板线路等产品中应用前景广泛， 是一种极佳的电子产品用绿色环保型的新工艺，也是一种取代Pb-Sn合金镀层的理想的材 料镀层，符合全球无铅化发展的趋势。 本专利技术的锡的连续自催化沉积化学镀液及其使用方法的特征是 本专利技术的锡的连续自催化沉积化学镀液中，采用氯化亚锡为主盐，添加量为15 30g/L，沉积速率和镀层中锡的质量百分含量在20g/L时达到最高值；采用硫脲为主络合剂，添加量为60 120g/L，沉积速率和镀层中锡的质量百分含量在90g/L时达到最高值；采用柠檬酸三钠为辅助络合剂，添加量为15 30g/L;采用次磷酸钠为还原剂，添加量为40 100g/L，沉积速率和镀层中锡的百分含量在90g/L时达到最高值。 本专利技术的锡的连续自催化沉积化学镀液中，采用乙二胺四乙酸二钠为镀液中Sn2+抗氧化剂，添加量为3 5g/L，沉积速率和镀层中锡的质量百分含量在3g/L时达到最高值；采用以盐酸为稳定剂，以防止镀液中Sn2+的氧化，添加量为35 65ml/L ; 本专利技术的锡的连续自催化沉积化学镀液中，采用明胶为平整剂，明胶添加后能起到明显的整平作用，明胶的添加量为0. 2 1. Og/L ;采用苯甲醛为辅助光亮剂，苯甲醛的加入能扩大镀层光亮区的范围，晶粒细化作用明显，其添加量为0. 5 2. OmL/L ;明胶和苯甲醛添加量过高，会降低沉积速率，同时也会降低镀层的韧性和钎焊性。本专利技术的锡的连续自催化沉积化学镀液，其特征在于配制的化学镀锡液在室温下会析出白色絮状物质。镀液温度升高到65t:后，白色絮状物质重新溶解，可以反复进行化学镀锡。 本专利技术的锡的连续自催化沉积化学镀液的使用方法中，镀液pH值控制在0. 8 2.0。 pH值较低时，镀层表面粗糙、发黑，表面质量差。pH值较高时，Sn2+水解加剧，镀液中 有Sn(0H)2胶状物产生，稳定性降低。 本专利技术的锡的连续自催化沉积化学镀液的使用方法中，镀液温度恒定控制在 S0 9(TC。镀液温度过低，沉积速度较慢。镀液温度过高，镀液蒸发量较大。 本专利技术的锡的连续自催化沉积化学镀液的使用方法中，其特征在于镀液适合在 纯铜及铜合金基体表面进行化学镀锡，能够成功地实现锡的连续自催化沉积，获得不同厚 度的银白色_半光亮的锡_铜合金镀层。 本专利技术的锡的连续自催化沉积化学镀液的使用方法中，其特征在于铜基体上化 学镀锡分为铜锡置换反应期、铜锡共沉积期和锡的自催化沉积期三个阶段，整个施镀过程 实现了锡的自催化沉积，通过改变化学镀时间来控制镀层厚度。 本专利技术的一种锡的连续自催化沉积化学镀液的配制方法为1.将乙二胺四乙酸 二钠用蒸馏水溶解，形成A液；2.在盐酸中加入氯化亚锡，搅拌使之溶解形成B液；3.将B液在搅拌下加入A液中，形成C液；4.用蒸馏水溶解硫脲，在搅拌下加入C液中，形成D液；5.用蒸馏水溶解柠檬酸三钠，在搅拌下加入D液中，形成E液；6.用蒸馏水溶解明胶至透明 溶液，过滤后加入E液中；7).苯甲醛加入E液中；8.用盐酸或氨水调整E液的pH值，定容、过滤后获得化学镀锡液。 与现有技术相比，本专利技术有如下优点或积极效果 1、在铜基上实现了锡的连续自催化沉积，沉积速度快，可以获得不同厚度的银白 色_半光亮的锡_铜合金化学镀层； 2、明胶和苯甲醛在化学镀液中的加入，晶粒细化明显，镀层表面平整度提高，孔隙 率降低； 3、镀液配方简单，易于控制，工艺参数范围宽； 4、镀液稳定，使用寿命长，批次生产稳定性高。以沉积厚度为3 5ym计，lL化学镀 锡液的镀覆面积为12 13dm2 ; 5、化学镀层为半光亮、银白色，厚度在5 7ym时，可以满足钎焊性要求； 6、化学镀层和铜基体结合牢固，无起皮、脱落及剥离； 7、化学镀层经钝化处理后，抗变化能力强； 8、镀液的均镀和深镀能力强，在深孔件、盲孔件以及一些难处理的小型电子元器 件及PCB印刷板线路等产品的表面强化处理中应用前景广泛。具体实施例方式下面用实施例对本专利技术作进一步说明。但它们对本专利技术不构成限制。实施例1 : 化学镀锡液的配方为4氯化亚锡30g/L盐酸40ml/L乙二胺四乙酸二钠5g/L硫脲120g/L拧檬酸三钠30g/L次磷酸钠100g/L明胶0. 5g/L苯甲醛1. Oml/L化学镀锡液的工艺条件为镀液温度为88士2t:，pH值为2. 0，化学镀时间为3h，镀液装载』t为1. 2dm7L。实施例1获得的化学镀层厚度为31.4iim，外观为银白色-半光亮，锡含量为95. 8wt^，孔隙率低于4个/6cm2。在焊剂为25%的松香异丙醇，焊料为60%锡+40%铅的 锡铅合金中的润湿时间低于2s，钎焊性好。钝化处理后，在空气中放置3个月后，镀层外观 色泽无变化。钝化工艺为:K2Cr207 2H20 :15g/L， KOH :5 8g/L， (NH4)6Mo7024 4H20 :15 18g/L， T :室温，时间:10 15min。实施例2 :化学镀锡液的配方为氯化亚锡20g/L盐酸50ml/L乙二胺四乙酸二钠3g/L硫脲100g/L柠檬酸20g/L次磷酸钠三钠80g/L明胶0. 3g/L苯甲醛1. Oml/L化学镀锡液的工艺条件为镀液温度为88士2t:，pH值为1. 5，化学镀时间为3h，镀液装载』陵为1. 2dm7L。实施例2获得的化学镀层厚度为25.5iim，外观为银白色-半光亮，锡含量为93. 6wt^，孔隙率低于4个/'6cm2。在焊剂为25%的松香异丙醇，焊料为60%锡+40%铅的锡铅合金中的润湿时间低于2s，钎焊性好。钝化处理后，在空气中放置3个月后，镀层的外观色泽无变化。实施例3 :化学镀锡液的配方为氯化亚锡15g/L盐酸60ml/L乙二胺四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锡的连续自催化沉积化学镀液，其特征在于：化学镀液为酸性氯化物化学镀锡的自催化沉积体系，以氯化亚锡为主盐，添加量为１５～３０ｇ／Ｌ；以硫脲为主络合剂，添加量为６０～１２０ｇ／Ｌ；以柠檬酸三钠为辅助络合剂，添加量为１５～３０ｇ／Ｌ；以次磷酸钠为还原剂，添加量为４０～１００ｇ／Ｌ；以乙二胺四乙酸二钠为抗氧化剂，添加量为０．２～１．０ｇ／Ｌ；以盐酸为稳定剂，添加量为３５～６５ｍｌ／Ｌ；化学镀液中添加明胶，添加量为０．２～１．０ｇ／Ｌ；以苯甲醛为辅助光亮剂，添加量为０．５～２．０ｍＬ／Ｌ；用盐酸或氨水为镀液ｐＨ值调整剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐瑞东，王军丽，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]