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湖北工业大学 硕士学位论文 PCB上镀锡工艺研究及其电化学过程探讨 姓名：程骄 申请学位级别：硕士 专业：材料物理与化学 指导教师：胡立新 湖 北 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘 要 本文通过大量实验研究了甲基磺酸型电镀锡和化学镀锡工艺配方，分析了镀 液组成和工艺条件对镀层及镀液性能的影响，得到了一种新的镀锡体系，满足PCB 中不同工序的要求，并对甲基磺酸镀锡中添加剂的作用机理进行了探讨。 确定了一种甲基磺酸型电镀工艺配方，其组成和工艺条件为：甲基磺酸亚锡 8.0ml/L~10.0ml/L、甲基磺酸96ml/L~112ml/L、hg11添加剂0.16g/L~0.24g/L、酚酞 0.8ml/L~1.2ml/L、稳定剂0.8g/L~1.5g/L、分散剂1.0ml/L~1.4ml/L、温度为 15℃~30℃、电流密度1.0A/dm2~3.0A/dm2、机械搅拌。采用SEM、AFM、金相显 微镜、电化学工作站和其他检测方法，结果表明：该镀液分散能力和覆盖能力好， 镀层厚度能达到3μm以上；形成了晶粒细致、平滑致密的镀层，与基体的结合强 度高，能满足PCB上图形电镀的基本要求。并探讨了镀液中甲基磺酸、ｈｇ１１、酚 酞和分散剂对锡沉积的作用机理。 确定了一种甲基磺酸型化学镀工艺配方。首先通过单因素实验，研究了各因 素对镀锡层厚度及微观形貌的影响，阐述了各组成的作用，之后通过正交试验得 到了一个最优工艺配方。该镀锡液性能稳定，镀层银白细致，结合能力强，厚度 能达到０．８μm以上，适合ＰＣＢ板材焊锡的需要。AFM和SEM结果说明：随着温 度和时间的增加，镀锡层的厚度逐渐增加，但是表面晶粒度越来越大，造成粗糙 度随之增大；另外镀液中的ＰＨ值（甲基磺酸含量）也对镀层厚度和表观质量有影响。　 通过极化曲线与ＳＥＭ相结合的方式研究了镀液中添加剂的作用机理。hg22能 够在抑制亚锡离子在凸点的还原，减小基体附近的金属离子匮乏区的厚度，提高 了镀液的分散能力和镀层表面质量，从而得到光亮镀层。XRD分析结果说明温度 和时间对镀锡层的择优取向没有影响，晶面结构都是以Ｓｎ（２２０）和Ｓｎ（２１１）生长占 优势，而次亚磷酸钠有利于晶面Ｓｎ（１０１）的形成。　 　 关键词：甲基磺酸，电镀，化学镀，添加剂 I 湖 北 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract In this research, by large number of experiments, the process formula of electroplating and electroless plating tin in methane sulfonic acid bath was studied, the effect of bath composition and process conditions on coating and plating solution was analysed. And then, got a new tin-plating technology can reach the different requirement of PCB. meanwhile, function and electrodeposition mechanism of addtives was disscussed. A new process of electroplating tin in methane sulfonic acid bath was established, which process contained that: Stannous methanesulfonate 8.0ml/L~10.0ml/L、 methanesulfonate 96ml/L~112ml/L、hg11 0.16g/L~0.24g/L、phenolphthalein 0.8ml/L ~1.2ml/L、stablizing agent 0.8g/L~1.5g/L、dispersing agent 1.0ml/L~1.4ml/L、 temperature 15℃~30℃、current density 1.0A/dm2~3.0A/dm2、mechanical agitation. Tested by SEM、AFM、Metalloscope、electrochemical measurement and other methods, the results showed the dispersion ability