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本文是在电镀锡、浸镀锡工艺配方的基础上,通过大量的试验,确立了一种以氯化亚锡、次亚磷酸钠和特定的络合剂、添加剂、稳定剂,抗氧化剂为基本镀液组成的酸性氯化物化学镀锡体系,成功地在铜上实现了锡的连续自催化沉积,获得了性能优异的半光亮银白色锡镀层。 从理论上系统地分析了酸性氯化物化学镀锡的沉积机理,将其归纳为置换反应期、铜锡共沉积与自催化沉积共存期和自催化沉积期三个阶段。同时阐述了还原剂法化学镀锡和岐化反应法化学镀锡过程的基本原理。 阐述了镀液中各组分的作用:络合剂能有效地改变铜、锡的电位,促使初期的置换反应顺利进行;还原剂能加快化学反应速度,对反应动力学有积极的促进作用;抗氧化剂能有效地防止镀液中Sn2+的氧化;添加剂A能提高镀液的稳定性,添加剂B对镀层能有细化和光亮作用,扩大了镀层光亮区的范围;添加剂C作为平滑剂,不仅能增强镀层表面的平整性,而且能提高镀液的分散能力;表面活性剂较好地解决了化学镀过程中汽泡在镀件表面聚集的问题,提高了镀层的表面质量和镀液的稳定性。 通过正交试验和条件试验,研究了不同工艺条件对沉积速度及镀层成分的影响,筛选出的最佳工艺条件为:SnCl2·2H2O:20g/L,NaH2PO2·H2O:80g/L,稳定剂:50ml/L,络合剂:90g/L,添加剂A:15g/L,添加剂B:0.5ml/L,添加剂C:0.2~0.5g/L,抗氧化剂:3g/L,表面活性剂:微量,pH:1.3,温度T:80~85℃,时间t:1.5h。通过控制镀液成分及和操作条件,可获得锡含量为90~97(wt)%的半光亮银白色的锡镀层。 沉积时间和镀液温度是影响镀层表面晶粒粒度大小的主要因素。镀液温度越高、时间越长,沉积速度越快,晶核成长的速度就越快,沉积晶粒的粒度也越大。镀液pH值和Sn2+离子浓度也是影响晶粒粒度大小的关键因素。pH<0.5时,沉积速度过快,晶核成长速度快,晶粒粒度较大,镀层表面粗糙、发黑,表面质量差。镀液中Sn2+浓度较低时,离子活度不够,沉积速度慢,晶核成长速度慢,使沉积的晶粒粒度较小;Sn2+浓度过高,镀液分散能力降低,使镀层的表面质量下降。此外,添加剂B和添加剂C也起到了细化晶粒的作用。 亩舒婴人人夕硕十学贞极广 雳8,三- X-射线衍射结果表明:随着沉积时hJ的延长,镀层中B七n相的峰值增强, Cu相峰值减弱,也说明镀层中锡含量在提高,铜含量在降低。 镀液温度在 70t和 80’C时,镀层润湿时间随次亚磷酸钠浓度的增加而缩 短,可焊性提高。镀液温度为90oC时,次亚磷酸钠用量超过809几后,润湿 I 时间反而增长,可焊性下降。添加剂C有细化晶粒的作用,但用量过多会降低。镀层的可焊性,一般以0.2~05g/L为宜。镀层厚度小于sum时,可焊性能差, 但随着镀层厚度的增加,润湿时间缩短,可焊性提高。锡镀层经过40’C、60—.℃、80oC、100oC老化处理 1小时后,与常态相比较,可焊性下降,而且加热温 度越高,可焊性越差。 同一温度下,镀层孔隙率随沉积时间的增长而降低。相同时间内,孔隙率 随镀液温度的升高而增加。PH值为0.5时,孔隙率最高;PH值为1.3吨.8时, 孔隙率变化不大。氯化亚锡浓度为209几时,孔隙率略高:此后,孔隙率随氯 化亚锡浓度的升高而降低。同一氯化亚锡浓度下,镀层孔隙率随镀液温度的升 高而增加。在相同的沉积条件下,镀层孔隙率随其厚度的增加而降低。 锡镀层长期放置在空气中表面容易被氧化,镀层表面颜色会逐渐变暗,经 过钝化处理后,其抗变色能力大大增强。