CN101403112B - 铜及铜合金的化学镀锡液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜及铜合金的化学镀锡液，每升化学镀锡液由下述组分的原料组成：有机混合酸：150g/L-500g/L；有机锡盐：50g/L-100g/L；有机银盐：1g/L-5g/L；络合剂：45g/L-200g/L；次亚磷酸还原剂或次亚磷酸钠还原剂：30g/L-60g/L；稳定剂：10g/L-80g/L；乳化剂：5g/L-20g/L；光亮剂：3g/L-20g/L和余量的去离子水。使用上述化学镀锡液，铜及其合金只需经4-8分钟化学镀锡处理，就可简便、快捷地在其表面获得光亮、平整、不会产生锡须的具有一定厚度的锡层。本发明不仅适用于敷铜或铜合金的线路板，也适用于其它铜材的镀锡防腐等。

Description

铜及铜合金的化学镀锡液

技术领域

本发明涉及一种适用于铜及铜合金表面直接化学镀锡的镀锡液。 

背景技术

电子产品用的印制线路板(PCB)的生产工艺中，传统方式多采用热风整平(HASL)工艺，俗称“喷锡”，在覆铜板表面喷上一层焊料，保证PCB在组装过程中电子元器件有好的可焊性等特性。 

近年来随着人们环保意识的增强，环保法规的日趋完善和严格，虽然锡铅焊料具有优异的润湿性、焊接性、良好的力学性能以及价格便宜等优点，但是铅及其化合物是危害人类健康及污染环境的有毒有害物质。加之欧盟2006年7月1日以后，中国2007年3月1日以后，开始强制执行电子产品的无铅化法令。因此，在电子工业中需要以无铅焊料来代替传统的锡铅焊料。无铅焊料和锡铅焊料相比，明显的特点就是熔点升高，这样在线路板(PCB)喷锡时必须提高操作温度，才能达到满足要求的镀锡效果，由于操作温度的提升，对线路板(PCB)提出更高的要求。另外，随着电子产品的轻量化、小型化、微型化的提升，其线路板和电子元器件的尺寸也相应不断变小，应用热风整平(HASL)工艺进行上锡易出现桥连、堵孔等不良现象。因此，研究新型的生产工艺来替代热风整平(HASL)工艺是满足组装的的必然趋势。

日本东日电工在专利CN1694604(同族专利US2005244620)《布线电路板及其制造方法》中，采用溅射法在线路板表面上一层很薄的镍/铬后，再在其上布铜线电路，随后化学镀锡，从而获得精细的不产生锡须的线路板(PCB)。美国恩索恩公司的专利CN1387465《铜或铜合金非电镀锡的方法》是用甲磺酸及其锡盐、络合剂和不少于一种外加金属组成化学镀锡液，用此法克服镀锡层产生锡须的问题。以上发明在实施中有诸多不便，操作步骤多，而日本石原药品公司在日本公开特许公报特开20042777814《化学镀锡液分开保存法》中发明的化学镀锡液是双组份镀液，只能分别保存，用时再混合调制才能保证其镀液的存放性能和使用性能。 

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供的一种化学镀锡液，可以简便、快捷地在铜及其合金的表面获得光亮、平整、不产生锡须的镀锡层。 

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种化学镀锡液，每升化学镀锡液由下述组分的原料组成：有机混合酸：150g/L-500g/L；有机锡盐：50g/L-100g/L；有机银盐：1g/L-5g/L；络合剂：45g/L-200g/L；次亚磷酸还原剂或次亚磷酸钠还原剂：30g/L-60g/L；稳定剂：10g/L-80g/L；乳化剂：5g/L-20g/L；光亮剂：3g/L-20g/L和余量的去离子水。 

所述的有机混合酸至少为甲磺酸、乙磺酸、2-羟基乙磺酸、2-羟基丙磺酸、3-羟基丙磺酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、葡萄糖酸、对甲酚磺酸、对氨基苯磺酸、磺基水杨酸和草酸中的两种。 

所述的有机锡盐为有机酸的锡二价盐：至少为甲磺酸锡、 2-羟基乙磺酸锡和2-羟基丙磺酸锡中的一种。 

所述的有机银盐至少为甲磺酸银、2-羟基乙磺酸银、2-羟基丙磺酸银和对甲酚磺酸银中的一种。 

所述的络合剂至少为硫脲、1，3-二甲基硫脲、2，4-二硫缩二脲、2，4，6-三硫缩三脲、2，2-二硫吡啶、2，2-二硫苯胺、甲基胍和胍基乙酸中的一种。 

所述的稳定剂至少为抗败血酸、氨基苯酚、对苯二酚、邻苯二酚和麝香草酚中的一种与β-环糊精的组合物。 

所述的乳化剂是至少为溴化十六烷基吡啶、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基三甲铵、氯化十六烷基三甲铵和辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10乳化剂)中的一种。 

所述的光亮剂至少为咪唑、a-吡啶甲酸、苯甲醛和2，4，6-三氯苯甲醛中的一种。 

本发明的原理是利用络合剂与锡二价离子形成的配合物来降低铜的电极电位，通过置换反应铜被锡置换出来，当铜表面全被锡覆盖后，再在其表面通过自催化还原沉积锡，使镀锡层不断增厚；同时加入有机混合酸、有机银盐、β-环糊精来有效克服镀锡层产生锡须。加入稳定剂不仅可以防止镀锡液产生沉淀，同时具有防止镀锡层表面氧化的特性。 

本发明的有益效果是：铜及其合金只需经4-8分钟化学镀锡处理，就可简便、快捷地在其表面获得光亮、平整、不会产生锡须的具有一定厚度的锡层。本发明不仅适用于敷铜或铜合金的线路板(PCB)；也适用于其它电子元件、黄铜、红铜等铜合金(Cu％＞70％)的铜件的化学镀锡，各种铜线材、气缸活塞、活塞环等的镀锡，铜材料的镀锡防腐等。 

具体实施方式

实施例一 

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

甲磺酸锡                         77.2g 

甲磺酸银                         2.01g 

甲磺酸                           144g 

柠檬酸                           153g 

对甲酚磺酸                       94g 

β-环糊精                         15g 

硫脲                             76g 

1，3-二甲基硫脲                  60g 

次亚磷酸钠                       45g 

对苯二酚                         15g 

咪唑                             5g 

辛基酚聚氧乙烯醚(OP—10乳化剂)   7g 

去离子水                         余量。 

实施例二 

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

甲磺酸锡                   50g 

甲磺酸银                   1g 

甲磺酸                     144g 

2-羟基乙磺酸               63g 

柠檬酸                     153g 

β-环糊精                   5g 

硫脲                       45g 

次亚磷酸                   30g

邻苯二酚                   5g 

α-吡啶甲酸                 3g 

溴化十六烷基吡啶           5g 

去离子水                   余量。 

实施例三 

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

2-羟基乙磺酸锡              84g 

2-羟基乙磺酸银              1.2g 

柠檬酸                      195g 

乳酸                        75g 

2-羟基乙磺酸                230g 

β-环糊精                    15g 

硫脲                        98g 

2，4，6-三硫缩三脲          102g 

次亚磷酸钠                  45g 

抗败血酸                    24g 

苯甲醛                      4g 

氯化十六烷基吡啶            10g 

去离子水                    余量。 

实施例四 

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

甲磺酸锡                  77g 

2-羟基丙磺酸银            1.3g 

2-羟基丙磺酸              210g 

酒石酸                    120g

对甲酚磺酸                      94g 

β-环糊精                        15g 

2，2-二硫吡啶                   30g 

硫脲                            76g 

次亚磷酸钠                      45g 

麝香草酚                        20g 

苯甲醛                          4g 

辛基酚聚氧乙烯醚(OP—10乳化剂)  7g 

去离子水                        余量。 

实施例五 

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

2-羟基丙磺酸锡                  100g 

2-羟基丙磺酸银                  5g 

β-环糊精                        15g 

3-羟基丙磺酸                    210g 

柠檬酸                          153g 

磺基水杨酸                      62g 

硫脲                            76g 

甲基胍                          26g 

次亚磷酸                        44g 

抗败血酸                        24g 

2，4，6-三氯苯甲醛              4g 

氯化十六烷基三甲铵              10g 

去离子水                        余量。 

实施例六

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

甲磺酸锡                          77g 

对甲酚磺酸银                      1.3g 

甲磺酸                            144g 

对甲酚磺酸                        94g 

葡萄糖酸                          145g 

β-环糊精                          15g 

硫脲                              76g 

2，2-二硫苯胺                     52g 

次亚磷酸钠                        45g 

抗败血酸                          24g 

α-吡啶甲酸                        4g 

氯化十六烷基三甲铵                10g 

去离子水                          余量。 

实施例七 

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

甲磺酸锡                          77g 

甲磺酸银                          2.01g 

对氨基苯磺酸                      48g 

磺基水杨酸                        56g 

甲磺酸                            144g 

β-环糊精                          20g 

氨基苯酚                          60g 

硫脲                              76g 

2，4-二硫缩二脲                   35g 

次亚磷酸钠                        60g

苯甲醛                            9g 

辛基酚聚氧乙烯醚(OP—10乳化剂)    7g 

去离子水                          余量。 

实施例八 

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

2-羟基乙磺酸锡                    84g 

2-羟基乙磺酸银                    1.2g 

2-羟基乙磺酸                      188g 

葡萄糖酸                          122g 

对氨基苯磺酸                      65g 

β-环糊精                          15g 

硫脲                              76g 

1，3-二甲基硫脲                   60g 

次亚磷酸钠                        45g 

邻苯二酚                          15g 

2，4，6-三氯苯甲醛                4g 

溴化十六烷基三甲铵                10g 

去离子水                          余量。 

实施例九 

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

2-羟基丙磺酸锡                    99g 

2-羟基丙磺酸银                    1.3g 

2-羟基丙磺酸                      210g 

柠檬酸                            153g 

草酸                              35g

β-环糊精                                15g 

对苯二酚                                15g 

硫脲                                    76g 

甲基胍                                  46g 

次亚磷酸钠                              45g 

α-吡啶甲酸                              20g 

氯化十六烷基三甲铵                      20g 

去离子水                                余量。 

实施例十 

本发明的组成及每升中组份含量如下： 

甲磺酸锡                                77g 

甲磺酸银                                2.01g 

甲磺酸                                  50g 

乙磺酸                                  25g 

葡萄糖酸                                75g 

β-环糊精                                15g 

硫脲                                    76g 

胍基乙酸                                42g 

次亚磷酸钠                              45g 

氨基苯酚                                18g 

苯甲醛                                  4g 

辛基酚聚氧乙烯醚(OP—10乳化剂)          7g 

去离子水                                余量。

Claims (8)

1.一种铜及铜合金的化学镀锡液，其特征是：每升化学镀锡液由下述组分的原料组成：有机混合酸：150g/L-500g/L；有机锡盐：50g/L-100g/L；有机银盐：1g/L-5g/L；络合剂：45g/L-200g/L；次亚磷酸还原剂或次亚磷酸钠还原剂：30g/L-60g/L；稳定剂：10g/L-80g/L；乳化剂：5g/L-20g/L；光亮剂：3g/L-20g/L和余量的去离子水。

2.根据权利要求1所述的铜及铜合金的化学镀锡液，其特征是：所述的有机混合酸至少为甲磺酸、乙磺酸、2-羟基乙磺酸、2-羟基丙磺酸、3-羟基丙磺酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、葡萄糖酸、对甲酚磺酸、对氨基苯磺酸、磺基水杨酸和草酸中的两种。

3.根据权利要求1所述的铜及铜合金的化学镀锡液，其特征是：所述的有机锡盐为有机酸的锡二价盐：至少为甲磺酸锡、2-羟基乙磺酸锡和2-羟基丙磺酸锡中的一种。

4.根据权利要求1所述的铜及铜合金的化学镀锡液，其特征是：所述的有机银盐至少为甲磺酸银、2-羟基乙磺酸银、2-羟基丙磺酸银和对甲酚磺酸银中的一种。

5.根据权利要求1所述的铜及铜合金的化学镀锡液，其特征是：所述的络合剂至少为硫脲、1，3-二甲基硫脲、2，4-二硫缩二脲、2，4，6-三硫缩三脲、2，2-二硫吡啶、2，2-二硫苯胺、甲基胍和胍基乙酸中的一种。

6.根据权利要求1所述的铜及铜合金的化学镀锡液，其特征是：所述的稳定剂至少为抗败血酸、氨基苯酚、对苯二酚、邻苯二酚和麝香草酚中的一种与β-环糊精的组合物。

7.根据权利要求1所述的铜及铜合金的化学镀锡液，其特征是：所述的乳化剂至少为溴化十六烷基吡啶、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基三甲铵、氯化十六烷基三甲铵和辛基酚聚氧乙烯醚中的一种。

8.根据权利要求1所述的铜及铜合金的化学镀锡液，其特征是：所述的光亮剂至少为咪唑、a-吡啶甲酸、苯甲醛和2，4，6-三氯苯甲醛中的一种。