CN101538726A - 一种电镀锡铋金属的方法 - Google Patents

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Abstract

一种电镀锡铋金属的方法，其特征在于电镀液的配方为：分别按质量体积比含有甲基磺酸锡40～80g/l、甲基磺酸铋1～3g/l，分别按体积比含有甲基磺酸100～280ml/l，添加剂SNB31(德国施洛特公司生产)30～100ml/l，添加剂SNB14(德国施洛特公司生产)5～15ml/l，余量为水；所述电镀液进行电镀的电流密度为10～20安培/平方分米，温度为35～65℃，电镀时间为1.5～2.5分钟。放置上述电镀液的电镀槽中的阴极板为传输钢带，电镀件距两阳极板的距离相等或相近。本发明电镀的锡铋金属层厚度均匀，铋成分分布均匀，而且具有良好的可焊性。

Description

一种电镀锡铋金属的方法
技术领域：
本技术涉及电镀复合金属层的方法，尤其涉及集成电路外引线脚电镀复合金属层的方法。
背景技术：
锡铋电镀技术广泛应用于PCB板(印制电路板)、集成电路外引线的电镀。与锡铅电镀相比，锡铋电镀无毒、腐蚀性低且镀层光亮，可焊性好，废水处理简单等特点，是当前世界各国致力于推广及使用的绿色环保电镀体系。锡铋电镀层中铋成份为1～3％，其中镀层厚度的均匀性是影响产品质量的重要指标，其中包括镀层厚度的均匀性以及铋成分在锡铋电镀层中的均匀性。
目前，锡铋电镀的生产普遍采用挂镀方式，其方法主要是采用低电流密度1～3安培/平方分米进行电镀，电镀时间比较长，大约20分钟左右。由于挂镀方式的镀槽中阴阳极距离较大，待电镀件悬挂于阴极上，使得待电镀件的表面各处与阳极之间的距离不一样，最大的距离约300mm，最小的距离约280mm，如此使电流密度分布不匀，造成电镀层厚度不均匀，如图1所示。
发明内容：
本发明针对现有技术中锡铋电镀层的上述不均匀性问题进行了研究改进，提供一种电镀锡铋金属层的方法，该方法电镀的锡铋金属层能满足均匀性要求，而且工艺简单、制造成本低，电镀速度快。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种电镀锡铋金属层的方法，电镀液的配方为：分别按质量体积比含有甲基磺酸锡40～80g/l、甲基磺酸铋1～3g/l，分别按体积比含有甲基磺酸100～280ml/l，添加剂SNB31(德国施洛特公司生产)30～100ml/l，添加剂SNB14(德国施洛特公司生产)5～15ml/l，余量为水。
用所述电镀液进行电镀的电流密度为10～20安培/平方分米，温度为35～65℃，电镀时间为1.5～2.5分钟。
放置上述电镀液的电镀槽中的阴极板为传输钢带，位于两阳极板之间，电镀件固定在所述传输钢带上，电镀件距两阳极板的距离相等或相近。
所述两阳极板分别为锡板，所述锡板的尺寸为：长500毫米，宽30毫米，高100毫米。
所述的传输钢带的传输速率为4.5～5.5米/分钟。
本发明克服了以往技术的不足，具有以下优点：
1.采用本发明中电镀液的配方以及电镀工艺条件，得到的锡铋金属层厚度均匀，铋成分分布也均匀，而且具有良好的可焊性。
2.本发明用于集成电路的外引线，电镀锡铋金属层替代现有技术中锡铅金属层，避免了铅污染，达到环保要求。
3.工艺简单，采用高电流密度短时间进行电镀，电镀速度快，生产效率高。
4.采用了合适的添加剂，产品结晶致密，晶须小于40um。
附图说明
图1为现有技术中待电镀件用吊篮悬挂于阴极上进行电镀的示意图；
图2为本发明中电镀件固定于阴极上进行电镀的示意图。
具体实施方式：
本发明通过以下实施例来进一步说明。
本电镀锡铋金属层的方法包括前处理、电镀、后处理等工序。具体工艺流程如下：
上料→电解脱脂→水洗→活化(去氧化皮)→水洗→预浸→锡铋电镀→水洗→中和→热水洗→烘干→下料
具体工艺步骤如下：
1.前处理：包括电解脱脂、活化、预浸三个工序，目的是将需要电镀的制品表面的油脂及氧化物去除干净。
前处理所用化学品和工艺条件见下表1：
  工序  化学品   浓度   温度   电流/电压
电解脱脂 FR-200M   100～300g/l 30～60℃   200～500安培
活化  商品活化酸(主要成分为硫酸) 30～70ml/l 室温 无
预浸 甲基磺酸   50～150ml/l 室温   电压：1～5伏
上表中FR-200M为一种商品电解脱脂液，其主要成分为氢氧化钾。上表中预浸的作用在于在电镀前将待电镀件再活化，去除表面氧化层。
2.锡铋电镀
锡铋电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程，其反应如下：
阳极(锡板)    Sn-2e→Sn2+  Bi-3e→Bi3+氧化反应
阴极(待电镀件)Sn2++2e→Sn  Bi3++3e→Bi还原反应
3.后处理
中和：将产品表面的酸性溶液清除干净，处理时间30秒，化学药水为碱性的溶液。
所用化学品和工艺条件见下表2：
  工序   化学品   浓度   温度
  中和   磷酸钠   20～40g/l   30～60℃
现对三批待电镀的制品进行锡铋金属层电镀的实施例进行说明：
实施例1
取50条待电镀的制品(TSOP48集成电路封装外壳及其外引线)，如图2用弹簧夹贴附固定于阴极传输钢带上，该钢带距两阳极板的距离相等，都是100mm。阳极板的材料为锡板，尺寸分别为：长500毫米，宽30毫米，高100毫米。
阴极传输钢带速度：4.5m/min。
电镀液的配方、电镀工艺步骤及工艺条件如下表。
Figure A20081023437000051
Figure A20081023437000061
上表的电镀液配方中添加剂SNB31可以避免二价锡氧化，防止铋和阳极锡的置换反应；添加剂SNB14可以使镀层光亮，结晶细致。
取吊篮中间位置的集成电路外壳的引线电镀样品10条，测试锡铋电镀层的厚度以及铋成分的含量，在每条集成电路外壳的引线上测试3个点，共测试30个点。其中锡铋电镀层的厚度以及铋成分的含量采用德国Fischer公司生产的X-Ray测量仪器，型号：XULM-XYM，测量仪器标准样片型号：603-001。
其测量数据如下：
Figure A20081023437000062
上表中，CPK(过程能力指数)值为电镀层均匀性的表示值，其标准值大于1.67为行业公认标准值。
实施例2
阴极传输钢带速度：5m/min。
电镀液的配方、电镀工艺步骤及工艺条件如下表，其他工艺说明同实施例1。
Figure A20081023437000072
其测量数据如下：
Figure A20081023437000082
实施例3
阴极传输钢带速度：5.5m/min。
电镀液的配方、电镀工艺步骤及工艺条件如下表，其他工艺说明同实施例1。
Figure A20081023437000091
其测量数据如下：
Figure A20081023437000092
由上述实施例数据可见，经过本发明方法电镀出的产品的镀层厚度均匀，铋成分含量均匀。

Claims (5)

1.一种电镀锡铋金属层的方法，其特征在于电镀液的配方为：分别按质量体积比含有甲基磺酸锡40～80g/l、甲基磺酸铋1～3g/l；分别按体积比含有甲基磺酸100～280ml/l、添加剂SNB31(德国施洛特公司生产)30～100ml/l、添加剂SNB14(德国施洛特公司生产)5～15ml/l；余量为水。
2.根据权利要求1所述的电镀锡铋金属层的方法，其特征在于用所述电镀液进行电镀的电流密度为10～20安培/平方分米，温度为35～65℃，电镀时间为1.5～2.5分钟。
3.根据权利要求1所述的电镀锡铋金属层的方法，其特征在于：放置所述电镀液的电镀槽中的阴极板为传输钢带，所述传输钢带位于两阳极板之间，电镀件固定在所述传输钢带上，电镀件距两阳极板的距离相等或相近。
4.根据权利要求3所述的电镀锡铋金属层的方法，其特征在于：所述两阳极板分别为锡板，所述锡板的尺寸为：长500毫米，宽30毫米，高100毫米。
5.根据权利要求3所述的电镀锡铋金属层的方法，其特征在于：所述的传输钢带的传输速率为4.5～5.5米/分钟。
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