浅谈硫酸盐镀锡

李 玉

（昆山市贝加尔电子材料有限公司，江苏 昆山 215300）

1 概述

（1）锡是一种广泛应用于各种用途的金属，具有银白色的外观，原子量为118.7，密度为7.3g/cm3，原子价为二价和四价，锡还具有良好的均一性、耐蚀性、无毒、延展性好等优点，因具有抗碱性蚀刻能力，可以选用合适剥锡配方进行剥锡且对铜面侵蚀效果小，锡成本低廉，所以被广泛用于二次铜蚀刻阻剂。

（2）电镀锡工艺可分为碱性体系和酸性体系，PCB均采用酸性镀锡。酸性镀锡主要有硫酸盐、磺酸盐、氟硼酸盐体系，因氟离子对人体危害大，废水难处理，目前已基本被淘汰。

（3）硫酸盐镀液成本低，镀层质量优，缺点为镀液稳定性较差，易水解，槽液寿命短，经常需要对镀液维护。甲基磺酸盐溶解度大，使用电流密度高，沉积速度快，络合能力强，不宜水解，缺点为成本较高。

2 制程原理

2.1 基本计算

电镀锡的阳极反应：Sn→Sn2+＋2e

电镀锡的阴极反应：Sn2+＋2e→Sn

电镀锡厚度计算公式：电流密度（A/dm2）×时间（min）×（电流效率）=466（镀锡参数）×厚度（mm）

2.2 镀锡添加剂

为了得到良好的镀锡层，使镀层结晶致密，必须降低锡离子还原速度，且避免产生氢气，添加剂选用非常重要。添加剂依照种类和功能可分为：光泽剂、分散剂、抗氧化剂、絮凝剂。

（1）光泽剂：使镀层结晶致密，使不同的晶面在各点的电位接近，避免电镀时形成单向生长，达到抑制结晶生长，促进晶核生长的目的。以芳香醛、不饱和酮及胺做光泽剂较常见。

（2）分散剂：由于多数光泽剂不溶于水，有的在电镀中因发生氧化、聚会等反应易从镀液中析出，需要加入分散剂增溶，同时它还有润湿及细化结晶等功能。一般以聚乙二醇为代表的非离子型表面活性剂比较常用。

（3）抗氧化剂：以亚锡盐为主盐的酸性镀锡液，管理上最困难的问题是镀液混浊，如果不抗氧化剂三个月内就会发生镀液混浊，这种混浊物是锡盐水解而成的锡酸，这些胶态的水解物不易沉淀、不易过滤，在镀液中悬浮影响镀锡品质。欲解决亚锡的氧化和水解问题，必须使用抗氧化剂，抗氧化剂主要以苯酚类为主。

表1 硫酸亚锡镀液成分及功用与管理

表2 槽液混浊原因与改善对策

3 硫酸亚锡镀液各成分功用及管理（表1）

4 镀锡常见问题解析

4.1 槽液混浊（表2）

槽液混浊沉降试验：

（1）生产中镀锡槽液混浊，电流效率下降，镀层高电流区暗黑，镀层厚度不均，抗蚀刻能力差。

（2）用250 mm的量杯取镀锡槽液5杯，分别加入沉降剂2.5 ml/l 、5 ml/l 、7.5 ml/l、10 ml/l 、12.5 ml/l，搅拌20 min，静止8 h，槽液变澄清的最低添加量即为沉降剂的最佳添加量，过量添加造成成本增加，槽液中沉降剂的存在对镀层品质不宜。

（3）将镀锡槽液移入沉降处理池，在机械搅拌的情况下（不可打气），加入适量的沉降剂，持续搅拌30 min，静止8 h。在此期间对镀锡槽清洗槽体、阳极篮、阳极袋、检查阳极袋有无破损并及时更换。

（4）通过过滤机将处理后的槽液移入镀锡槽，分析调整浓度、液位，补加锡球，打哈氏片补加调整镀锡光泽剂。

（5）试产，确认镀锡品质，外观及抗蚀效果，电流效率是否提升。

4.2 独立线路或独立孔环被蚀刻（图1、表3）

图1 独立孔环被攻击

表3 独立线路(孔环)被蚀刻原因与改善对策

4.3 镀锡厚度不均（表4）

表4 镀锡厚度不均原因与改善对策

4.4 通孔孔破（表5）

表5 通孔孔破原因与改善对策

5 总结

电镀锡经过几十年不断发展，目前硫酸盐、烷基磺酸盐镀锡已处于绝对主导地位，镀锡光泽剂配方已经成熟。生产中镀锡制程问题相对较少，减少镀锡问题没有捷径，认真细致的保养是唯一的方法，包括设备保养及药水保养，生产中镀锡镀锡不良发生的几率可有效降低，镀锡槽液寿命会延长。

图2 震动不良气泡型孔破

图3 孔镀锡不良渐薄型孔破

[1]黄祖仪. 电路板湿制程全书,电镀锡制程.

[2]张允诚,胡如南,向荣. 电镀手册,第2版,酸性镀锡.