电镀实用技术培训(5)

这里要提到的电子元器件与接线端中电镀发展用Real to Real的选择性电镀，仅浙江宁波就有25条电子电镀自动线。我国深圳、东莞、上海郊区的松江、江苏昆山、浙江宁波乐清等地电子电镀十分发达。

高速镀Sn-Pb、高速镀Sn、厚金等工艺均获得普遍应用，卷对卷的自动线多为台湾、香港所造，添加剂大多数是使用进口的。 4.2.2 微电子元器件电镀

在片式元器件的生产工艺中，表面处理占有十分重要的地位。用于贴装焊接在印刷电路板上的元器件的端电极需要用三层镀技术来制作，其电镀生产线（震动镀）技术和电镀原材料均从国外进口。其中最外层铅锡合金电镀工艺是采用低污染，低酸度的甲基磺酸体系，德国Schlotter公司是世界上著名的镀Sn、Sn-Pb公司，直到近年来才逐步实现国产化。

无引线片式电子元件（电容、电阻、电感）的生产中，最后一道工序是通过三层镀制作元件的端电极。因此，三层镀技术及镀液材料的性能直接而又重要是影响元件的性能，如电性能、焊接性能等等。

片式电子元件的三层镀是制作电子元件端电极的重要工序。片式元件在贴片安装后通过波峰焊将电子元件端电极与线路结合成一体。因此，三层镀的好坏直接影响元件的性能。三层镀的第一层由银浆烧成制作，其作用是将元件叠层中的电极引出，制成端电极。第二层是在银层上电镀镍，其作用是封闭银层，保护银层在以后的焊接等工序中不受影响。第三层是电镀锡（铅），其作用主要是保证元件的优良焊接性能。因此，在三层镀中实际上电镀只有二层。

在烧结的银电极上电镀镍，目的是保护银层。要求具有低应力的镍镀层（当然最佳是零应力）。否则，电镀镍后，会由于镍镀层的应力作用而将银层从瓷体上剥开，而破坏了端电极。氨基磺酸镀镍体系是所有镀镍体系中能获得低应力镀层的最理想的体系，而且还具有电镀速度快，镀液分散能力好的优点。国外用于片式元件三层镀的体系中，较多采用了氨基磺酸盐体系。为了确保镀镍层内应力小，除了电镀工艺加以控制之外，还控制电镀参数，如50～55°C的电镀温度， 4.0～4.5的PH值，控制阴极电流密度等，此外，还加入降低应力的添加剂。

4.2.3 镀锡

我国的镀锡工艺主要用于电子工业，仍以酸性光亮镀锡使用最广泛，主要组成是硫酸亚锡和硫酸，早期采用的是浙江黄岩萤光厂的SS—820，SS—821，早期镀锡光亮剂大多数以TX-10、OP21为光

亮剂载体，主光亮剂不是苄叉丙酮就是芳香醛还加入一定的抗氧剂帮助Sn2+稳定，但生产了一段时间后，镀液混浊，需要用水处理絮凝剂来清除水解生成的Sn4+。

南京大学、复旦大学对酸性镀锡光亮剂进行了研发，技术上要求镀液分散能力好，稳定性高，长期使用不浑浊，整平能力强，光亮速度快，容易管理，对工艺与镀锡层的要求（1）可焊性良好：镀锡件经高温老化或时效影响仍能保持良好的可焊性。（2）光亮电流宽广：在宽广的阴极电流密度范围内，镀锡层均光亮，特别是在低电流区也应光亮。（3）稳定性能高，镀锡电解液长期使用无变浊之忧。如复旦大学的TB（普通型）和STB（专用型）酸性镀锡添加剂，能与许多进口镀锡添加剂750，760，Atotech的161具有良好的兼容性，综合性能上也接近国外产品的性能。它们可以较好地服务于电子工业的晶体管和印刷电路板等电子元器件的光亮镀锡。 4.2.4 甲基磺酸镀锡铅合金

锡铅合金有优良的可焊性、耐蚀性，在印刷板和电子元器件、接插件的电镀生产中已应用多年。过去一直应用的氟硼酸盐镀液含氟并有强的腐蚀性，氟化物污水治理难度较大，含氟镀液腐蚀陶瓷基板，近年来非氟体系镀锡铅合金发展很快。应用最多的非氟体系是甲基磺酸体系。通过控制镀液成分，可以得到含Sn90%或60%的锡铅合金镀层。 4.2.4.1 甲基磺酸镀锡铅合金溶液的原材料

1）甲基磺酸：也称甲烷磺酸，甲基磺酸分子式为CH3SO3H，市售的甲基磺酸多为70%的水溶液，外观为无色或微黄色的透明液体。70%水溶液的比重约1.35，冰点-70℃，电导率0.076Ω2cm-1。 甲基磺酸在镀液中提供可溶性锡盐与铅盐的强酸性的稳定介质，络合作用不明显。由于Sn2+和Pb2+的电极电位很接近，很容易实现正常共沉积。

2）甲基磺酸亚锡：是作为镀液中的主盐，其分子式为Sn(CH3SO3)2。市售的甲基磺酸亚锡一般为无色或微黄色澄清的水溶液（含Sn300g/l，比重1.55），为维持Sn2+的稳定，溶液中含有一定量的游离甲基磺酸。

3）甲基磺酸铅：也是作为镀液的主盐，其分子式为Pb(CH3SO3)2。市售的甲基磺酸铅为无色澄清水溶液，含Pb450g/l，比重（20℃）1.65。溶液中也含有一定量的游离甲磺酸。 4.2.4.2 镀液配方及操作条件

下表叙述了应用甲基磺酸电镀不同含Sn量的Sn-Pb合金和纯Sn镀层的配方及操作条件。用于印制板图形电镀的Sn-Pb合金，可以选择90/10的Sn-Pb镀层；如果蚀刻后还需热熔的，则应选60/40的Sn-Pb镀层。镀层应是半光亮的、均匀、细致的镀层。

表 甲烷磺酸镀Sn-Pb工艺

Sn-Pb90/10 Sn-Pb60/40 纯Sn

Sn2+(以甲基磺酸盐加入) （g/l）

Pb2+(以甲基磺酸盐加入) 甲烷磺酸 (g/l)

添加剂* 13～20

1.5～2.5

80～200

适量 13～20

5～12

80～200

适量 15～20

80～200

适量

温度 （℃）

g/l）

（阴极电流密度 （A/dm2）

阴极移动 （m/min）

SA:SK

阳极 15～30

1～8

13

1～3：1

Sn-Pb 9:1合金 15～30

1～8

13

1～3：1

Sn-Pb6:4 合金 15～30

1～8

纯Sn

4.2.5 无铅钎焊电镀工艺的发展

如上述，Sn-Pb钎焊镀层是一种最为广泛的用于电子零部件电镀、印制电路板（PCB）电镀及汽车工业内部连线的镀层。1996年日本统计，用于电子电镀及汽车工业的铅大约20，000吨/年，这对生态环境带来沉重的负担。最近，欧洲、美国和日本已经提出了工业上控制铅使用量的新法律。世界各国正在努力开发Sn-Pb钎焊镀层的新的替代镀层。我国的电镀工作者已经注意到这一动向，纷纷进行预研工作

较为集中的研究对象是Sn-Bi（含Bi 0.3-0.5%），Sn-Ag（含Ag3.5%），Sn-Cu（含Cu1.3%）三个合金工艺，还未投入工业应用。（在日本Sn-Ag、Sn-Bi两种钎焊合金已获实际应用）。 化学镀镍

化学镀镍以它优良的镀层性能，如硬度高、耐磨性、耐蚀性都很优异，越来越为生产家所接受。以中磷化学镀层为例，看看它的镀层性能：

磷含量 6-9% (wt)

显微结构

非晶态Ni-P合金，非磁性

熔点 860-880°C

硬度 镀态

450-550VHN （45-48 RCH）

热处理后 950-1050 VHN

结合力

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