PCB电镀焊料[锡铅合金]工艺介绍.docVIP

1．作用和特性　　焊料（60％）的锡和40％的铅）镀层应具有双重目的。它既用来作为金属抗蚀层，也用来作为以后要焊接元、器件的可焊性基体。因为这种镀出的合金近于锡/铅的低共熔点（63的锡/37的铅，熔点为367℉）；因此它是很容易热熔的，这就使得它很可焊。大多数PCB制造厂商，要电镀金属化孔。当为了保证焊接一致而要求合金成分不变时，就采用焊料镀层。美国军用技术规范MIL-P-81728，电镀锡-铅指出：　　除非另有规定，电子元、器件（PCB，尤其是那些用金属化孔互连的、接线柱和空心铆钉的）用的锡/铅镀层的厚度，当以至少相隔0.1英寸的四点测量时，平均最小厚度应为0.0003英寸（0.3毫英寸）　　MIL-STD-202的方法208叙述了一个用来确定镀层可焊性的机理。要得到认可，测试时，镀层应很容易和完全被焊料所覆盖。　　电镀锡铅金一般采用氟硼酸盐镀液，这与镀液具有的成份简单、阴极和阳极电流效率高，可以获得含锡、铅为任何比例的合金镀层有关。　　锡铅合金电镀镀液主要由氟硼酸锡、氟硼酸铅、氟硼酸和添加剂所组成。金属的氟硼酸盐可以买到浓液，然后再用水稀释到所要求的金属含量。下表列出了可以买到的浓缩液的金属含量，配成镀液的各种含量列在下表中，其中有金属化孔电镀用的高分散性镀液配方。　　1）镀液各组分的作用：氟硼酸亚锡和氟硼酸铅是金属的来源。镀液金属组分的变化，将会影响合金淀积层的成分。锡和铅金属浓液的组成氟硼酸铅浓液组分重量%克/升盎司/加仑氟硼酸铅pb(BF4)250.0877.5117.0铅金属Pb27.2475.563.4游离的氟硼酸HBF40.610.51.4游离的硼酸H3BO33.0486.4氟硼酸亚锡浓液组分重量%克/升盎司/加仑氟硼酸亚锡，Sn(BF4)250.0800106.6锡金属，Sn20.332543.3游离的氟硼酸，HBF43.0486.4游离的硼酸3.0486.4焊料（60%Sn，40%Pb）电镀槽液的技术规范配制100加仑标准槽液组分重量氟硼酸亚锡浓液17.2加仑氟硼酸铅浓液5.25加仑硼酸9磅氟硼酸，48%15加仑胨4磅水62.5加仑　　先在热水中溶解硼酸，再加到镀槽中。在冷水中先使胨溶胀，然后将水加热，同时强力搅拌。应先将氟硼酸加到水中，然后再加入硼酸和金属盐浓液。标准槽液的组成组分克/升盎司/加仑亚锡56.27.5铅26.23.5游离的氟硼酸100.013.3游离的硼酸26.23.5胨5.20.7配制高分散性槽液配方组分克/升盎司/加仑亚锡15.02.0铅10.01.3游离的氟硼酸400.053.3游离硼酸21.62.9胨5.27操作条件温度（℉）60~100阴极电流密度（安/平方英尺）10~25低金属含量25~40高金属含量搅拌慢速阴极棒阳极与阴极比2∶1阳极60Sn,40Pb　　高分散性槽液配方：这种镀液具有分散能力高、覆盖能力好、镀液成份简单、维护方便，成本低，热熔时的润湿性能好等伏点。缺点是镀层较软，易在生产过程中划痕。通过热熔可以改变晶体结构，提高镀层的抗蚀性能。　　游离氟硼酸对镀层成份影响不大，而对镀层的结晶颗粒大小有影响。它能提高槽液的导电率和槽液的分散性，在氟硼酸浓度高的情况下，淀积层的晶粒尺寸变得细而平滑。同时保证阳极中Sn/Pb的正常溶解、抑制Sn2+的水解，提高镀液的稳定性。　　硼酸在电镀中通常起缓冲剂作用，是为了抑制氟硼酸盐的水解而保持槽液的稳定性。同时又阻止了氟化轻气体的逸出，抑制了氟化铅沉淀的产生。但硼酸的加入会降低镀液的电导率，应加以控制。　　胨是改促进生成平滑、晶粒细而无树枝状的镀层。但易分解，造成有机污染，增加运行维护的负担，影响生产效率。明胶等非胨类添加剂具有相同的作用，并且已成功地用来代替胨，有利于降低有机污染，提高生产效率。　　专利性的添加剂起着胨相同的作用，并可买到浓液，使用很方便。现在可以买到的多数光亮剂，能获得镜面光亮焊料镀层。已经指出这种镜面光亮的镀层不需要热熔。　　胶体添加剂的加入，可改善镀液的分散能力，使镀层结晶细致。但镀液中胶体的含量对镀层中锡的含量有显著的影响，随着胶体含量的增加，镀层中锡含量亦增加。因为，这些添加剂对铅的电沉积有效强的抑制作用；另一方面，胶体含量过多，生产过程中胶体在镀层表面吸附而夹杂于镀层中使镀层脆性增加，所以在生产过程中，一定要适当控制镀液中胶体含量。　　2）影响淀积层金属成份的一些因素：　　锡是很容易发生变化的主要组分，镀液在某些情况下，会导致锡组分的增加或降低。长期放置，亚锡会氧化。分析会说明，槽液中的亚锡是否仍在工作参数范围之内。温度过高时，镀液中的二价锡离子易氧化成四价锡离子。温度高于100℉，沉积层中的锡会稍微偏高。合金镀层中的锡含量，随电流密度增加而增加。高于推荐的电流密度，淀积层中的锡会增加（通常选取1.5-2A/