CN103352240A - Smd汽车电子元件的电镀锡工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电镀锡工艺,具体涉及一种SMD汽车电子原件的电镀锡工艺。该工艺的具体步骤包括超声波脱脂、电解除油、硫酸中和与活化、镀镍、甲基磺酸活化、电镀锡、锡层保护处理、烘干等工艺流程。本发明在锡层上选择性吸附一层纳米保护膜,该药水为纳米级颗粒的锡层保护剂,可以填充在锡层表面的微细孔,电镀锡层在结晶时堆积过程中有许多的微细孔隙,会残留电镀药水,影响锡层的抗氧化性,在环境因素改变时,容易诱发锡层被氧化,因此在锡层表面吸附一层纳米保护膜可以防止锡层被氧化,该纳米保护膜不影响后工序锡层可焊性。
Description
技术领域
本发明涉及电镀锡工艺,具体涉及一种SMD汽车电子元件的镀锡层新型电镀工艺。
背景技术
使用电镀锡工艺对汽车等设备的电子元件进行焊锡连接,其中的锡镀层形成作为导电材料如铜或铜合金的最外层,由于镀锡层的接触电阻随时间变化很小,因此使用电镀锡工艺对高端的SMD汽车电子元件进行电镀锡焊接,但由于SMD汽车电子元件属于高端的SMD产品,其生产存在很大风险及品质隐患,因此对SMD汽车电子元件进行电镀锡焊接工艺也要求较高。常用SMD汽车电子元件进行电镀锡的工艺流程为超声波脱脂-电解除油-硫酸活化-镀底镍-甲基磺酸活化-镀锡-锡后钝化处理-烘干。由于采用普通的纯碱钝化工艺,电镀锡层在结晶时堆积过程中有许多的微细孔隙,会残留电镀药水,影响锡层的抗氧化性,在环境因素改变时,容易诱发锡层被氧化,导致镀锡层的抗氧化性较差,其表面焊接性能较差,焊接的可靠性不好,容易产生功能性焊锡不良,且现有的镀锡钝化工艺经常会出现浸锡滑锡或沾锡结合力差,焊接点不饱满的现象,导致汽车电子元件进行电镀锡焊接不良,直接影响汽车的电控安全性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有SMD汽车电子元件的电镀锡层在结晶时堆积过程中有许多的微细孔隙,会残留电镀药水,影响电镀锡层的抗氧化性,在环境因素改变时,容易诱发电镀锡层表面氧化,锡层产生发黄,导致功能性焊锡不良、浸锡滑锡或沾锡结合力差、焊接点不饱满的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种SMD汽车电子元件的电镀锡的后处理工艺工艺,解决原有工艺的不足。
本发明所采用的技术方案是:在电镀锡层上选择性吸附一层纳米保护膜,该纳米保护膜采用的配方是纳米级颗粒的锡层保护剂,可以填充在电镀锡层表面的微细孔隙,因此在电镀锡层表面吸附一层纳米保护膜可以防止电镀锡层被氧化,该纳米保护膜不影响后工序锡层可焊性。工艺的具体步骤如下:
(1)超声波脱脂:把SMD电子元件放入温度为45-65℃的溶液A进行超声波脱脂,去除表面的油脂,溶液A中各组份每L含量为:超声波脱脂剂55-65g/L,超声波脱脂时间300S-600S;
(2)电解除油:把SMD电子元件放入温度为45-65℃的溶液B中进行电解除油,去除附着在产品表面的油脂,为后工序提供一个洁净的金属表面,电解电流为4-8A/dm2,电解时间为180S-300S,溶液B中各组份每L含量为:电解除油粉60-80g/L,氢氧化钠12-16 g/L;
(3)硫酸中和与活化:在溶液C里中和去除SMD电子元件表面碱性物质并对产品表面的氧化层进行活化;所述溶液C中各组份每L含量为:硫酸10-30g/L;酸洗时间120S-180S;
(4)镀镍:在温度为45-65℃的溶液D中进行电镀镍,获取一个表面良好的镀镍底层,为电镀锡层作准备,电镀时间为:300S-360S;所述溶液D的各组份每L含量如下:
硫酸镍 225-285g/L,
氯化镍 45-75g/L,
硼酸 55-65g/L,
光泽剂 0.5-1ml/L,
走位水 4-10ml/L;
(5)甲基磺酸活化:在溶液E里对已经镀好底镍的SMD电子元件表面镍层进行活化,为提高镍层与锡层的结合力;采用去离子水水洗SMD电子元件15S-20S;然后浸入溶液E中酸洗120S-180S,溶液E的各组份每L含量为:甲基磺酸30-50g/L;
(6)电镀锡:在常温溶液F中进行电镀锡,电镀锡时间为:600S-900S;所述溶液F的各组份每L含量如下:
甲基磺酸 120-180g/L,
甲基磺酸锡 90-100g/L,
锡添加剂 40-50ml/L,
去离子水 700-900ml/L,
电镀电流为1-2A/dm2,
(7)锡层保护处理:为了获取一个良好的锡层,将电镀锡后的SMD电子元件用纯水清洗30S-60S,再进入溶液G选择性吸附一层纳米药水保护膜,避免锡层氧化而保证其可焊性,溶液G既有中和镀层内残留酸性药水的作用,同时又可以在镀层表面形成纳米保护膜,所述溶液G的各组份每L含量如下:纳米锡层保护剂10-15 ml /L,温度50-55℃,浸泡30-60S,锡层保护处理周期10-15天,
所述纳米锡层保护剂各组分重量份数配比为:磷酸三钠3.5-5.5%,三氧化二铝纳米浆料1-1.5%,其余为去离子水;
(8)吹水烘干:将残留在产品表面的去离子水去处干净进入烘干,确保产品表面的镀锡层干燥洁净。
本发明通过采用上述技术方案,与现有技术相比,具有如下优点:
1、提高焊锡能力:焊锡表面光滑,饱满,由于溶液G采用了以上新配方,与原有旧配方相比:旧配方需要添加纯碱45-60 g/L,而新配方只要添加新药水纳米锡层保护剂10-15 ml /L,不仅既有纯碱中和锡镀层残留的酸性药水的作用,还可以在锡层表面形成一层保护膜,隔离了环境中的氧气和水份,对锡层起到良好的保护作用, 使得锡层与焊接点的结合力更好,极大的提高了可焊性,产品的保质期由3个月延长到12个月;原有的锡层钝化工艺只是中和镀锡残留的酸性物质,没有在锡层表面形成保护膜,锡层表面容易产生氧化层而影响焊接可靠性,导致焊接点与锡层结合力差,在经过后工序焊接时经常产生SMD汽车电子元件的功能性焊锡不良,浸锡滑锡或沾锡结合力差,不饱满等问题;
2、镀锡层与焊接点附着力好(结合力好),抗氧化能力强。溶液G采用新药水纳米锡层保护剂工艺,有效隔离了环境中的氧气和水份,对锡层起到良好的保护作用, 极大地提高了锡镀层抗氧化的能力,不仅使得锡层与焊接点的结合力更好,并且具有耐受高温回流焊不变色的能力;
3、增加镀层保护。由于锡镀层的柔软性,生产、运输和使用过程中容易照成表面擦伤,镀层相互摩擦发黑,作业时接触表面指纹残留等现象,导致局部焊锡能力下降或消失。新增加的纳米保护层有效避免了这些问题的产生,使产品不仅能保持外观良好,同时又具有优越的抗老化能力。
具体实施方式
实施例1:
作为一个具体的实施例,本发明的一种SMD汽车电子元件的电镀锡工艺,工艺流程具体包括以下步骤:
(1)超声波脱脂:把SMD电子元件放入溶液A进行超声波脱脂,去除表面的油脂,溶液A中各组份每L含量为:温度为45℃,超声波脱脂剂55g/L,超声波脱脂时间300S;
(2)电解除油:把SMD电子元件放入温度为45℃的溶液B中进行电解除油,去除附着在产品表面的油脂,为后工序提供一个洁净的金属表面,电解电流为4A/dm2,电解时间为180S,溶液B中各组份每L含量为:电解除油粉60g/L,氢氧化钠12g/L;
(3)硫酸中和与活化:在溶液C里中和去除SMD电子元件表面碱性物质并对产品表面的氧化层进行活化;硫酸10g/L;酸洗时间120S;
(4)镀镍:在温度为45℃的溶液D中进行电镀镍,获取一个表面良好的镀镍底层,为电镀锡层作准备,电镀时间为:300S;所述溶液D的各组份每L含量如下:
硫酸镍 225g/L,
氯化镍 45g/L,
硼酸 55g/L,
光泽剂 0.5ml/L,
走位水 4ml/L;
(5)甲基磺酸活化:在溶液E里对已经镀好底镍的SMD电子元件表面镍层进行活化,为提高镍层与锡层的结合力;采用去离子水水洗SMD电子元件15S;然后浸入溶液E中酸洗120S,溶液E的各组份每L含量为:甲基磺酸30g/L;
(6)电镀锡:在常温溶液F中进行镀锡,电镀锡时间为:600S;所述溶液F的各组份每L含量如下:
甲基磺酸 120g/L,
甲基磺酸锡 90g/L,
锡添加剂 40ml/L,
去离子水 700ml/L,
电镀电流为1A/dm2,
(7)锡层保护处理:为了获取一个良好的锡层,将电镀锡后的SMD电子元件用纯水清洗30S,再进入溶液G选择性吸附一层纳米药水保护膜,避免锡层氧化而保证其可焊性,溶液G既有中和镀层内残留酸性药水的作用,同时又可以在镀层表面形成纳米保护膜,所述溶液G的各组份每L含量如下:纳米锡层保护剂10ml /L,温度50℃,浸泡30S,锡层保护处理周期10天,
所述纳米锡层保护剂各组分重量份数配比为:磷酸三钠3.5%,三氧化二铝纳米浆料1%,其余为去离子水;
(8)吹水烘干:将残留在产品表面的去离子水去处干净进入烘干,确保产品表面的镀锡层干燥洁净。
实施例2:
(1)超声波脱脂:把SMD电子元件放入溶液A进行超声波脱脂,去除表面的油脂,溶液A中各组份每L含量为:温度为65℃,超声波脱脂剂65g/L,超声波脱脂时间600S;
(2)电解除油:把SMD电子元件放入温度为65℃的溶液B中进行电解除油,去除附着在产品表面的油脂,为后工序提供一个洁净的金属表面,电解电流为8A/dm2,电解时间为300S,溶液B中各组份每L含量为:电解除油粉80g/L,氢氧化钠16 g/L;
(3)硫酸中和与活化:在溶液C里中和去除SMD电子元件表面碱性物质并对产品表面的氧化层进行活化;硫酸30g/L;酸洗时间180S;
(4)镀镍:在温度为65℃的溶液D中进行电镀镍,获取一个表面良好的镀镍底层,为电镀锡层作准备,电镀时间为:360S;所述溶液D的各组份每L含量如下:
硫酸镍 285g/L,
氯化镍 75g/L,
硼酸 65g/L,
光泽剂 1ml/L,
走位水 10ml/L;
(5)甲基磺酸活化:在溶液E里对已经镀好底镍的SMD电子元件表面镍层进行活化,为提高镍层与锡层的结合力;采用去离子水水洗SMD电子元件20S;然后浸入溶液E中酸洗180S,溶液E的各组份每L含量为:甲基磺酸50g/L;
(6)电镀锡:在常温溶液F中进行镀锡,电镀锡时间为:900S;所述溶液F的各组份每L含量如下:
甲基磺酸 180g/L,
甲基磺酸锡 100g/L,
锡添加剂 50ml/L,
去离子水 900ml/L,
电镀电流为2A/dm2,
(7)锡层保护处理:为了获取一个良好的锡层,将电镀锡后的SMD电子元件用纯水清洗60S,再进入溶液G选择性吸附一层纳米药水保护膜,避免锡层氧化而保证其可焊性,溶液G既有中和镀层内残留酸性药水的作用,同时又可以在镀层表面形成纳米保护膜,所述溶液G的各组份每L含量如下:纳米锡层保护剂15 ml /L,温度55℃,浸泡60S,锡层保护处理周期10-15天,
所述纳米锡层保护剂各组分重量份数配比为:磷酸三钠5.5%,三氧化二铝纳米浆料1.5%,其余为去离子水;
(8)吹水烘干:将残留在产品表面的去离子水去处干净进入烘干,确保产品表面的镀锡层干燥洁净。
实施例3:
(1)超声波脱脂:把SMD电子元件放入温度为55℃的溶液A进行超声波脱脂,去除表面的油脂,溶液A中各组份每L含量为:超声波脱脂剂60g/L,超声波脱脂时间450S;
(2)电解除油:把SMD电子元件放入温度为55℃的溶液B中进行电解除油,去除附着在产品表面的油脂,为后工序提供一个洁净的金属表面,电解电流为6A/dm2,电解时间为240S,溶液B中各组份每L含量为:电解除油粉70g/L,氢氧化钠14 g/L;
(3)硫酸中和与活化:在溶液C里中和去除SMD电子元件表面碱性物质并对产品表面的氧化层进行活化;硫酸20g/L;酸洗时间150S;
(4)镀镍:在温度为55℃的溶液D中进行电镀镍,获取一个表面良好的镀镍底层,为电镀锡层作准备,电镀时间为:330S;所述溶液D的各组份每L含量如下:
硫酸镍 260g/L,
氯化镍 55g/L,
硼酸 60g/L,
光泽剂 0.8ml/L,
走位水 6ml/L;
(5)甲基磺酸活化:在溶液E里对已经镀好底镍的SMD电子元件表面镍层进行活化,为提高镍层与锡层的结合力;采用去离子水水洗SMD电子元件18S;然后浸入溶液E中酸洗140S,溶液E的各组份每L含量为:甲基磺酸40g/L;
(6)电镀锡:在常温溶液F中进行镀锡,电镀锡时间为:700S;所述溶液F的各组份每L含量如下:
甲基磺酸 160g/L,
甲基磺酸锡 95g/L,
锡添加剂 40ml/L,
去离子水 800ml/L,
电镀电流为1.5A/dm2,
(7)锡层保护处理:为了获取一个良好的锡层,将电镀锡后的SMD电子元件用纯水清洗45S,再进入溶液G选择性吸附一层纳米药水保护膜,避免锡层氧化而保证其可焊性,溶液G既有中和镀层内残留酸性药水的作用,同时又可以在镀层表面形成纳米保护膜,所述溶液G的各组份每L含量如下:纳米锡层保护剂13 ml /L,温度52℃,浸泡45S,锡层保护处理周期12天,
所述纳米锡层保护剂各组分重量份数配比为:磷酸三钠4.5%,三氧化二铝纳米浆料1.2%,其余为去离子水;
(8)吹水烘干:将残留在产品表面的去离子水去处干净进入烘干,确保产品表面的镀锡层干燥洁净。
表1:表示上述各实施例所得到的电镀锡层参数分析结果:
分析项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
结晶颗粒大小 | 最细 | 适中 | 较大 |
电镀锡层厚度 | 1.3-1.4um | 1.5-2.0um | 1.4-1.6um |
Claims (4)
1.一种SMD汽车电子元件的电镀锡工艺,其特征在于:该工艺的具体步骤如下
超声波脱脂:把SMD电子元件放入温度为45-65℃的溶液A进行超声波脱脂,去除表面的油脂,溶液A中各组份每L含量为:超声波脱脂剂55-65g/L,超声波脱脂时间300S-600S;
电解除油:把SMD电子元件放入温度为45-65℃的溶液B中进行电解除油,电解电流为4-8A/dm2,电解时间为180S-300S,溶液B中各组份每L含量为:电解除油粉60-80g/L,氢氧化钠12-16 g/L;
硫酸中和与活化:在溶液C里中和去除SMD电子元件表面碱性物质并对产品表面的氧化层进行活化;所述溶液C中各组份每L含量为:硫酸10-30g/L;酸洗时间120S-180S;
镀镍:在温度为45-65℃的溶液D中进行电镀镍,获取一个表面良好的镀镍底层,为电镀锡层作准备,电镀时间为:300S-360S;所述溶液D的各组份每L含量如下:
硫酸镍 225-285g/L,
氯化镍 45-75g/L,
硼酸 55-65g/L,
光泽剂 0.5-1ml/L,
走位水 4-10ml/L;
甲基磺酸活化:在溶液E里对已经镀好底镍的SMD电子元件表面镍层进行活化;采用去离子水水洗SMD电子元件15S-20S;然后浸入溶液E中酸洗120S-180S,溶液E的各组份每L含量为:甲基磺酸30-50g/L;
电镀锡:在常温溶液F中进行电镀锡,电镀锡时间为:600S-900S;所述溶液F的各组份每L含量如下:
甲基磺酸 120-180g/L,
甲基磺酸锡 90-100g/L,
锡添加剂 40-50ml/L,
去离子水 700-900ml/L,
电镀电流为1-2A/dm2,
锡层保护处理:将电镀锡后的SMD电子元件用纯水清洗30S-60S,再进入溶液G选择性吸附一层纳米药水保护膜,所述溶液G的各组份每L含量如下:纳米锡层保护剂10-15 ml /L,温度50-55℃,浸泡30-60S,锡层保护处理周期10-15天,所述纳米锡层保护剂各组重量份数配比为:磷酸三钠3.5-5.5%,三氧化二铝纳米浆料1-1.5%,其余为去离子水;
吹水烘干:将残留在产品表面的去离子水去处干净进入烘干,确保产品表面的镀锡层干燥洁净。
2.根据权利要求1所述的一种SMD汽车电子元件的电镀锡工艺,其特征在于:
所述步骤(1)中,溶液A中各组份每L含量为:超声波脱脂剂55g/L,超声波脱脂时间300S;
所述步骤(2)中,的溶液B的温度为45℃,电解电流为4A/dm2,电解时间为180SS,溶液B中各组份每L含量为:电解除油粉60g/L,氢氧化钠12g/L;
所述步骤(3)中,所述溶液C中各组份每L含量为:硫酸10g/L;酸洗时间120SS;
所述步骤(4)中,电镀时间为:300SS;所述溶液D的各组份每L含量如下:
硫酸镍 225g/L,
氯化镍 45g/L,
硼酸 55g/L,
光泽剂 0.5ml/L,
走位水 4ml/L;
所述步骤(5)中,采用去离子水水洗SMD电子元件15S;然后浸入溶液E中酸洗120S,溶液E的各组份每L含量为:甲基磺酸30g/L;
所述步骤(6)中,在常温溶液F中进行镀锡,电镀锡时间为:600S;所述溶液F的各组份每L含量如下:
甲基磺酸 120g/L,
甲基磺酸锡 90g/L,
锡添加剂 40ml/L,
去离子水 700ml/L,
电镀电流为1A/dm2,
所述步骤(7)中,纯水清洗30S,纳米锡层保护剂10 ml /L,温度50℃,浸泡30S,所述纳米锡层保护剂各组分重量份数配比为:磷酸三钠3.5%,三氧化二铝纳米浆料1%,其余为去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种SMD汽车电子元件的电镀锡工艺,其特征在于:
所述步骤(1)中,溶液A中各组份每L含量为:超声波脱脂剂65g/L,超声波脱脂时间600S;
所述步骤(2)中,的溶液B的温度为65℃,电解电流为8A/dm2,电解时间为300S,溶液B中各组份每L含量为:电解除油粉80g/L,氢氧化钠16 g/L;
所述步骤(3)中,所述溶液C中各组份每L含量为:硫酸30g/L;酸洗时间180S;
所述步骤(4)中,电镀时间为: 360S;所述溶液D的各组份每L含量如下:
硫酸镍 285g/L,
氯化镍 75g/L,
硼酸 65g/L,
光泽剂 1ml/L,
走位水 4ml/L;
所述步骤(5)中,采用去离子水水洗SMD电子元件20S;然后浸入溶液E中酸洗180S,溶液E的各组份每L含量为:甲基磺酸50g/L;
所述步骤(6)中,在常温溶液F中进行镀锡,电镀锡时间为: 900S;所述溶液F的各组份每L含量如下:
甲基磺酸 180g/L,
甲基磺酸锡 100g/L,
锡添加剂 40ml/L,
去离子水 900ml/L,
电镀电流为2A/dm2,
所述步骤(7)中,纯水清洗60S,纳米锡层保护剂15 ml /L,温度55℃,浸泡60S,所述纳米锡层保护剂各组分重量份数配比为:磷酸三钠5.5%,三氧化二铝纳米浆料1.5%,其余为去离子水。
4.根据权利要求1所述的一种SMD汽车电子元件的电镀锡工艺,其特征在于:
所述步骤(1)中,溶液A中各组份每L含量为:超声波脱脂剂60g/L,超声波脱脂时间450S;
所述步骤(2)中,的溶液B的温度为55℃,电解电流为6A/dm2,电解时间为240S,溶液B中各组份每L含量为:电解除油粉70g/L,氢氧化钠14g/L;
所述步骤(3)中,所述溶液C中各组份每L含量为:硫酸20g/L;酸洗时间150S;
所述步骤(4)中,电镀时间为: 330S;所述溶液D的各组份每L含量如下:
硫酸镍 260g/L,
氯化镍 55g/L,
硼酸 60g/L,
光泽剂 0.8ml/L,
走位水 4ml/L;
所述步骤(5)中,采用去离子水水洗SMD电子元件18S;然后浸入溶液E中酸洗140S,溶液E的各组份每L含量为:甲基磺酸40g/L;
所述步骤(6)中,在常温溶液F中进行镀锡,电镀锡时间为:700S;所述溶液F的各组份每L含量如下:
甲基磺酸 160g/L,
甲基磺酸锡 95g/L,
锡添加剂 40ml/L,
去离子水 800ml/L,
电镀电流为1.5A/dm2,
所述步骤(7)中,纯水清洗45S,纳米锡层保护剂13 ml /L,温度52℃,浸泡45S,所述纳米锡层保护剂各组分重量份数配比为:磷酸三钠4.5%,三氧化二铝纳米浆料1.2%,其余为去离子水。
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