电镀锡铜合金技术介绍
电镀锡铜合金技术介绍
2010-11-22 15:19  点击:67
[摘要]  在选择无铅焊料电镀技术时,应当综合分析权衡上述诸多因素,选Sn-Pb电镀性能的无铅焊料电镀技术,选择Sn-Cu(合金焊料)电解液

  在选择无铅焊料电镀技术时,应当综合分析权衡上述诸多因素,选Sn-Pb电镀性能的无铅焊料电镀技术,选择Sn-Cu(合金焊料)电解液的原因作为无铅焊料电镀技术,现已研究很多种,诸如,试图以Sn-Zn、Sn-Bi、Sb-Ag和Sn-Cu电镀取代一直使用的Sn-Pb电镀。然而,这些无铅电镀技术也是各有短、长,并非十全十美。例如,Sn电镀的优点是低成本,确有电子元器采用电镀锡的力方法,因为是单一金属锡,当然不存在电镀合金比率的管理问题。可是,Sn电镀的缺点突出,如像产生金属须晶(Whisker)而且焊料润湿性随时间推移发生劣化。Sn-Zn电镀的长处于在成本和熔点低,美中不足是大气中焊接困难,必须在氮气中实现焊接。Sn-Bi电镀的优势是熔点低而且焊料润湿性优良,其劣势也不胜枚举:因为Bi是脆性金属,含有Bi的Sn-Bi镀层容易发生裂纹,而且组装后的器件引线和电路板焊接界面剥(Liftoff),更麻烦的是电解液中的Bi3+离子在Sn-Bi合金阳极或电镀层上置换沉积。Sn-Ag电镀的优点是接合强度以及耐热疲劳特性都非常好,缺点是成本高,也存在Sn-Ag阳极和Sn-Ag镀层上出现Ag置换沉积现象。

  上述的无铅电镀技术都有优异的特性,同时也存在很多有待进一步研究的课题,实用化为时尚早。为此,日本上村工业公司认为Sn-Cu电镀最有希望取代Sn-Pb电镀,可以发展成实用化技术,于是决定开发Sn-Cu电解液。关于Sn-Cu电镀层特性,它除了熔点稍许偏高(Sn-Cu共晶温度227℃)之外,润湿性良好。成本低,对流焊槽无污染,而且可抑制金属须晶生成。

  Sn-Cu合金焊料的开发Sn/Sn2+的标准电极电位是-0.136Vvs.SHE(25℃),然而Cu/Cu2+是+0.33V,两者之间的电位差比较大,在—般的单纯盐类电解液里,铜Cu很容易优先析出。

  而且,当用可溶性Sn阳极或者Sn-Cu合金阳极的时候,由于电解液中的Cu2+离子和阳极的Sn之间置换反应产生析出沉表1标准电解液和作业条件(获得sn-lwt%Cu镀层的情况积。因此,把电解液中的Sn2+和Cu2+的析出电位搞得相接近,需要有抑制铜Cu优析出的络合剂。通过研究各种各样的络合剂,最后终于找到Sn-Cu电解液配方,它能使Sn和Cu形成合金并可抑制在铜Cu阳极上的置换沉积。在这种电解液的基础出上,开发出镀层特性优良的Sn-Cu合金电解液“Soft Alloy GTC”,将在下文详细介绍。

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