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pcb水平電鍍技術(shù)介紹(參考版)

2025-07-17 14:33本頁(yè)面
  

【正文】 15 / 15。日本上村工業(yè)公司開發(fā)的Soft Alloy GTC20型snCu電解液,消除了以往無鉛焊料電鍍術(shù)的難題;這種SnCu電鍍技術(shù),確實(shí)具備電鍍作業(yè)性良好和成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。若用不溶性Pt/Ti板等不溶性陽(yáng)極時(shí),需要補(bǔ)充藥液費(fèi)等導(dǎo)致生產(chǎn)成本大增。在強(qiáng)酸性的SnCu、SnAg和SnSi電解液里,使用可溶性陽(yáng)極時(shí)在其表面上會(huì)置換沉積出Cu或Ag或者Bi金屬。 (10)作業(yè)性良好且成本低廉 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,浸漬在Sn1wt%Cu、Sn3.5wt%Ag和SnSwt%Bi電解液中的各Sn陽(yáng)極,其表面分別都有Cu、Ag和Bi金屬沉積,各電解液中的金屬濃度都發(fā)生變化;然而,浸漬在Soft Alloy GTC20型SnCu電解液中的Sn陽(yáng)極上卻無Cu沉積,電解液中的金屬濃度保持不變。此次日本上村工業(yè)公司公布的利用Soft Alloy GTC電解液的SnCu電鍍技術(shù),卻能保證在陽(yáng)極無Cu置換沉積現(xiàn)象,而且通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)獲得證實(shí)。當(dāng)它浸漬在電解液中的情況下,連不通電流時(shí)不出現(xiàn)金屬置換沉積現(xiàn)象,保持電解液中的金屬濃度不變是最重要的。為此,日本上村工業(yè)公司曾進(jìn)行過專門研究,該公司開發(fā)的SnCu電鍍技術(shù)和現(xiàn)有的無鉛焊料(如像Sn0.7Cu、.75Cu和Sn2.5Ag0.7Cu1Bi)技術(shù)相容,不會(huì)對(duì)流焊槽造成污染。關(guān)于有Cu溶入焊料槽內(nèi)的問題,如像SnPb焊料槽內(nèi)有Cu也關(guān)系不大,因?yàn)橐延星宄鼵u的實(shí)用技術(shù)。 (8)不污染流焊槽 為此,曾在0.5mm厚銅板上和42Alloy板上電鍍10μm厚的Sn1wt%cu鍍層,按照J(rèn)IS規(guī)格H8504進(jìn)行彎曲實(shí)驗(yàn),結(jié)果良好。IC封裝引線上的焊料鍍層,必須具備柔韌性。 (7)加工性良好 作為對(duì)比的樣品,它是在引線框架上電鍍有Sn鍍層,也上摟按上述條件存放3個(gè)月。 (6)抑制金屬須晶但是,經(jīng)過高溫高濕處理之后,利用Zero Cross Time進(jìn)行比較,結(jié)果顯示在圖4里,一目了然。 評(píng)比測(cè)試的結(jié)果,如圖4所示。測(cè)試樣品的制作過程如下:在銅基礎(chǔ)材料上先電鍍一層Ni,再在其表面上電鍍所要測(cè)試的SnCu鍍層。具體作法是以Soft Alloy GTC20電解液用支架式電鍍方法制造出多種焊料鍍層樣品,通過高溫高濕處理(溫度:60℃相對(duì)濕度:95%,處理時(shí)間:168小時(shí))后,進(jìn)行潤(rùn)濕性評(píng)比。 (5)焊料潤(rùn)濕性優(yōu)秀測(cè)試結(jié)果,以差示掃描熱量分析曲線表示,詳見圖4所示。也就是說,電流密度超過2A/cm2以后,基本上鍍層中的含Cu率不再受陰極電流密度左右。例如,在支架電鍍的電解液里金屬比率和鍍層里銅Cu含有率之間的關(guān)系如圖1所示。電鍍層的析出比率、可作出定量分析。 (3)析出比率 Soft Alloy GTC產(chǎn)品系列對(duì)應(yīng)由滾筒式電鍍直到高速電鍍的寬陰極電流密度范圍應(yīng)用,同時(shí),用戶可根據(jù)用途選擇電解液,例如,對(duì)于耐藥性方面有問題的電子元器件可選用中性的電解液。在這種電解液的基礎(chǔ)出上,開發(fā)出鍍層特性優(yōu)良的SnCu合金電解液“Soft Alloy GTC”,將在下文詳細(xì)介紹。因此,把電解液中的Sn2+和Cu2+的析出電位搞得相接近,需要有抑制銅Cu優(yōu)析出的絡(luò)合劑。SnCu合金焊料的開發(fā)Sn/Sn2+的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是0.136Vvs.SHE(25℃),然而Cu/Cu2+是+0.33V,兩者之間的電位差比較大,在—般的單純鹽類電解液里,銅Cu很容易優(yōu)先析出。關(guān)于SnCu電鍍層特性,它除了熔點(diǎn)稍許偏高(SnCu共晶溫度227℃)之外,潤(rùn)濕性良好。上述的無鉛電鍍技術(shù)都有優(yōu)異的特性,同時(shí)也存在很多有待進(jìn)一步研究的課題,實(shí)用化為時(shí)尚早。SnAg電鍍的優(yōu)點(diǎn)是接合強(qiáng)度以及耐熱疲勞特性都非常好,缺點(diǎn)是成本高,也存在SnAg陽(yáng)極和SnAg鍍層上出現(xiàn)Ag置換沉積現(xiàn)象。SnZn電鍍的長(zhǎng)處于在成本和熔點(diǎn)低,美中不足是大氣中焊接困難,必須在氮?dú)庵袑?shí)現(xiàn)焊接。例如,Sn電鍍的優(yōu)點(diǎn)是低成本,確有電子元器采用電鍍錫的力方法,因?yàn)槭菃我唤饘馘a,當(dāng)然不存在電鍍合金比率的管理問題。在選擇無鉛焊料電鍍技術(shù)時(shí),應(yīng)當(dāng)綜合分析權(quán)衡上述諸多因素,選SnPb電鍍性能的無鉛焊料電鍍技術(shù),選擇SnCu(合金焊料)電解液的原因作為無鉛焊料電鍍技術(shù),現(xiàn)已研究很多種,諸如,試圖以SnZn、SnBi、SbAg和SnCu電鍍?nèi)〈恢笔褂玫腟nPb電鍍。 (8)低成本;(9)良好的可作業(yè)性——主要是指電解容易管理;(10)長(zhǎng)期可靠性——即使是長(zhǎng)期使用電解液,也能保證電鍍層穩(wěn)定;(11)排水處理——不加特殊的螯合劑(Chelate),可利用中和凝聚沉淀處理方法清除重金屬。關(guān)于無鉛焊料電鍍層和電解液,除了不允許使用含鉛物質(zhì)之外比較難于實(shí)現(xiàn)的是要求與以往一直使用的SnPb電鍍層有同樣的寶貴特性。 在這樣的背景下,強(qiáng)烈要求開發(fā)無鉛焊接技術(shù)和相應(yīng)的錫銅SnCu合金電鍍技術(shù)。日本各個(gè)家電根據(jù)這一法案,在歐洲歐洲委員會(huì)已提出電子機(jī)器棄物條令案的第3次草案明文規(guī)定,在2004年的廢棄物中嚴(yán)禁有鉛Pb、鎘Cd、汞Hg和6價(jià)鉻Cr等有害物質(zhì)。 電鍍錫銅合金技術(shù)介紹眾所周知,錫鉛(SnPb)合金焊料能優(yōu)異,在電子元器件的組裝領(lǐng)域得廣泛應(yīng)用。分為電鍍硬金(金合金)和水金(純金)工藝,鍍硬金與軟金槽液組成基本一致,只不過硬金槽內(nèi)多了一些微量金屬鎳或鈷或鐵等元素;① 目的與作用:金作為一種貴金屬,具有良好的可焊性,耐氧化性,抗蝕性,接觸電阻小,合金耐磨性好等等優(yōu)良特點(diǎn);② 目前線路板電鍍金主要為檸檬酸金槽浴,以其維護(hù)簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)單方便而得到廣泛應(yīng)用;③ 水金金含量控制在1克/升左右,PH值4。5ASD的電流密度進(jìn)行電解處理1020分鐘活化一下陽(yáng)極;;⑤補(bǔ)充藥品時(shí),如添加量較大如硫酸鎳或氨基磺酸鎳,氯化鎳時(shí),添加后應(yīng)低電流電解一下;補(bǔ)加硼酸時(shí)應(yīng)將補(bǔ)充量的硼酸裝入一干凈陽(yáng)極袋掛入鎳缸內(nèi)即可,不可直接加入槽內(nèi);⑥鍍鎳后建議加一回收水洗,用純水開缸,可以用來補(bǔ)充鎳缸因加溫而揮發(fā)的液位,回收水洗后接二級(jí)逆流漂洗;⑦藥品添加計(jì)算公式: 硫酸鎳(單位:公斤)=(280X)槽體積(升)/1000氯化鎳(單位:公斤)=(45X)槽體積(升)/1000硼酸(單位:公斤)=(45X)槽體積(升)/1000(九)電鍍金:20。2?0。5ASD電流密度低電流電解6?8小時(shí),調(diào)整槽中的硫酸,硫酸亞錫含量至正常操作范圍內(nèi);根據(jù)霍爾槽試驗(yàn)結(jié)果補(bǔ)充鍍錫添加劑;,即停止電解。5ASD電解6?8小時(shí);每月應(yīng)檢查陽(yáng)極袋有無破損,破損者應(yīng)及時(shí)更換;并檢查陽(yáng)極袋底部是否堆積有陽(yáng)極泥,如有應(yīng)及時(shí)清理干凈;每月用碳芯連續(xù)過濾6?8小時(shí),同時(shí)低電流電解除雜;每半年左右具體根據(jù)槽液污染狀況決定是否需要大處理(活性炭粉);每?jī)芍芤鼡Q過濾泵的濾芯;④ 大處理程序:,取下陽(yáng)極袋,用銅刷清洗陽(yáng)極表面,水洗沖干后,裝入陽(yáng)極袋內(nèi),%堿液浸泡6?8小時(shí),水洗沖干,再用5%稀硫酸浸泡,水洗沖干后備用;,按3?5克/升將活性碳粉緩慢溶解到槽液中,待溶解徹底后,吸附46小時(shí)候,用10um的PP濾芯加助濾粉過濾槽液至清洗干凈的工作槽內(nèi),放入陽(yáng)極,掛入電解板,按0。5安/平方分米乘以板上可電鍍面積;錫缸溫度維持在室溫狀態(tài),一般溫度不超過30度,多控制在22度,因此在夏季因溫度太高,錫缸建議加裝冷卻溫控系統(tǒng);③工藝維護(hù):每日根據(jù)千安小時(shí)來及時(shí)補(bǔ)充鍍錫添加劑劑;檢查過濾泵是否工作正常,有無漏氣現(xiàn)象;每個(gè)23小時(shí)應(yīng)用干凈的濕抹布將陰極導(dǎo)電桿擦洗干凈;每周要定期分析錫缸硫酸亞錫(1次/周),硫酸(1次/周),并通過霍爾槽試驗(yàn)來調(diào)整鍍錫添加劑含量,并及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)原料;每周要清洗陽(yáng)極導(dǎo)電桿,槽體兩端電接頭;每周用低電流0。8L;(四)微蝕:① 目的與作用:清
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