CN110760826B - 一种铜基金属表面浸锡液及其应用 - Google Patents

一种铜基金属表面浸锡液及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铜基金属表面浸锡液及其应用。所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：锡盐10‑200g/L、络合剂50‑300g/L、有机酸10‑400g/L、表面活性剂1‑100g/L、抗氧化剂10‑100g/L和贵金属1‑100ppm，所述络合剂为柠檬酸、硫脲、异硫脲和硫醇的组合。本发明所述铜基金属表面浸锡液配方简单，并适用于水平或垂直生产工艺，易于控制，操作简易，得到的锡面均匀致密，并具有良好的多次可焊性。

Description

一种铜基金属表面浸锡液及其应用
技术领域
本发明属于化学镀锡领域，具体涉及一种铜基金属表面浸锡液及其应用。
背景技术
锡是一种具有良好可焊性和抗蚀性的金属，在电子工业中应用广泛。随着电子发展的微型化，印刷电路板(PCB)上的线路、BGA点越做越小，锡作为可焊性镀层已被广泛应用，而传统的热风整平工艺已经不能满足现有工艺要求。而化学浸锡工艺具有优良的多次可焊性、镀层致密、工艺流程简易、环保等优点应用广泛。但因为锡的析氢电位高，催化活性低，若单独使用次亚磷酸钠、硼氢化物、Ti3+等还原剂，都不能较好的实现锡的连续自催化沉积，无法获得较厚的镀层。
目前，铜基体上的化学浸锡指的是锡与铜离子发生置换反应，然后经过锡铜共沉积和自催化沉积两个阶段全部反应。镀液一般包括二价锡作离子源、硫脲等络合剂、有机酸、表面活性剂、光亮剂、抗氧化剂、次磷酸盐、贵金属等等。然而，目前所提供的浸锡工艺中存在一些问题，如侵蚀绿油、锡面发黑、锡须太长、贾凡尼效应。相对化学镍金、化学镀银的贾凡尼现象，化学浸锡在以往的粗线路、大焊盘(pad)位对电气性能的影响较小，因而未引起足够的重视。现今对高介电常数、高频材料或小pad位上化学沉锡，此类材料上要求在信号传输衰减小。此时，化学浸锡的贾凡尼效应将会对信号传输和稳定产生一定影响。
CN101705482A公开了一种烷基磺酸化学镀锡液，其包括以下含量的组分：有机磺酸锡盐1-40g/L、有机酸5-250g/L、络合剂5-300g/L、还原剂20-150g/L、表面活性剂0.5-50g/L、抗氧化剂0.1-25g/L、贵金属盐1-500mg/L和光亮剂0.5-3g/L，该烷基磺酸化学镀锡液添加大量的还原剂和光亮剂，因此制备得到的镀层中有机物含量较高，镀层脆性较大，不能达到电子器件对镀层柔软性的需要，因此对高介电常数、高频材料或小pad位上化学沉锡不适用。
CN107365986A公开了一种化学锡处理剂及应用该化学锡处理剂的镀锡工艺，该化学锡处理剂包括如下含量的原料：有机锡盐100-150g/L、有机酸30-50mL/L、络合剂50-100g/L、还原剂50-100g/L、螯合剂1-10g/L、表面活性剂5-30g/L、抗氧化剂1-10g/L、有机酸银1-10g/L、光泽剂1-5g/L和腐蚀抑制剂5-50g/L，该化学锡处理剂在镀锡工艺中易发生锡迁移，产生较长锡须，影响了线路板的加工和使用。
因此，开发一种能够很好的实现锡的连续自催化沉积的浸锡液是本领域目前研究的重点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铜基金属表面浸锡液及其应用，所述铜基金属表面浸锡液配方简单，并适用于水平或垂直生产工艺，易于控制，操作参数宽，得到的锡面均匀致密，并具有良好的多次可焊性。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供铜基金属表面浸锡液，所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：锡盐10-200g/L、络合剂50-300g/L、有机酸10-400g/L、表面活性剂1-100g/L、抗氧化剂10-100g/L、贵金属1-100ppm；所述络合剂为柠檬酸、硫脲、异硫脲和硫醇的组合。
在本发明中，所述锡盐的质量浓度为10-200g/L，例如可以是10g/L、20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L、100g/L、110g/L、120g/L、130g/L、140g/L、150g/L、160g/L、170g/L、180g/L、190g/L、200g/L。
在本发明中，所述络合剂的质量浓度为50-300g/L，例如可以是50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L、100g/L、110g/L、120g/L、130g/L、140g/L、150g/L、160g/L、170g/L、180g/L、190g/L、200g/L、210g/L、220g/L、230g/L、240g/L、250g/L、260g/L、270g/L、280g/L、290g/L、300g/L。
在本发明中，所述有机酸的质量浓度为10-400g/L，例如可以是10g/L、20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L、100g/L、110g/L、120g/L、130g/L、140g/L、150g/L、160g/L、170g/L、180g/L、190g/L、200g/L、210g/L、220g/L、230g/L、240g/L、250g/L、260g/L、270g/L、280g/L、290g/L、300g/L、310g/L、320g/L、330g/L、340g/L、350g/L、360g/L、370g/L、380g/L、390g/L、400g/L。
在本发明中，所述表面活性剂的质量浓度为1-100g/L，例如可以是1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L、80g/L、85g/L、90g/L、95g/L、100g/L。
在本发明中，所述抗氧化剂的质量浓度为10-100g/L，例如可以是10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L、80g/L、85g/L、90g/L、95g/L、100g/L。
在本发明中，所述抗氧化剂的质量浓度为贵金属1-100ppm，例如可以是1ppm、2ppm、3ppm、4ppm、5ppm、6ppm、7ppm、8ppm、9ppm、10ppm、12ppm、14ppm、16ppm、18ppm、20ppm、22ppm、24ppm、26ppm、28ppm、30ppm、32ppm、34ppm、36ppm、38ppm、40ppm、45ppm、50ppm、55ppm、60ppm、65ppm、70ppm、75ppm、80ppm、85ppm、90ppm、95ppm、100ppm。
在本发明中，所述锡盐提供锡源。所述络合剂为柠檬酸、硫脲、异硫脲和硫醇的组合，四种络合剂相互配合，具有协同增效的作用，能够提高络合剂络合金属离子的能力，从而进一步降低铜离子的氧化还原电位。所述表面活性剂能够控制贾凡尼效应，降低溶液表面张力，提高锡层均匀性和致密性。所述抗氧化剂防止二价锡被氧化至四价锡。所述贵金属抑制锡须生长。
优选地，所述锡盐包括甲基磺酸亚锡、氨基磺酸亚锡、硫酸亚锡或氯化亚锡中的任意一种或至少两种的组合，优选为氨基磺酸亚锡和/或硫酸亚锡。
优选地，所述络合剂中柠檬酸、硫脲、异硫脲和硫醇的质量比为(0.5-1):(5-10):(4-8):(2-3)，例如可以是0.5:5:4:2、0.5:6:4:2、0.5:8:4:2、0.5:10:4:2、1:5:4:2、1:6:4:2、1:7:4:2、1:8:4:2、1:9:4:2、1:10:4:2、1:5:5:2、1:6:5:2、1:7:5:2、1:8:7:2、1:9:7:2、1:10:7:2、1:5:4:3、1:6:4:3、1:7:4:3、1:8:4:3、1:9:4:3、1:10:4:3。
优选地，所述有机酸包括甲基磺酸、氨基磺酸、苹果酸或葡萄糖酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、多支链烷基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧丙烯醚、聚乙二醇、聚丙二醇或醇醚磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合，优选为脂肪醇聚氧乙烯醚、多支链烷基聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。
贾凡尼效应通常出现在阻焊膜和铜面之间的裂缝下。在沉锡过程中，当裂缝的缝隙非常小，限制了沉锡液对此处的锡离子供应，但是此处的铜可以被腐蚀为铜离子，然后在裂缝外的铜表面上发生沉锡反应。而本发明所述表面活性剂能够在镀锡过程中控制贾凡尼效应，降低溶液表面张力，提高锡层均匀性和致密性。
在本发明中，所述多支链烷基聚氧乙烯醚为至少含一个支链烷基的聚氧乙烯醚。其支链例如可以是乙基己基、异癸基、丁基十二烷基、庚基十一烷基、异庚基十一烷基、异庚基异十一烷基、十二烷基己基或辛基十二烷基等。
作为本发明的优选技术方案，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、多支链烷基聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的组合。三种表面活性剂相互配合具有协同增效的作用，能够进一步抑制贾凡尼效应，降低溶液表面张力，这样氢气泡更难以在阴极表面停留，很好地避免了镀层出现的凹痕和针孔，从而进一步提高镀液的分散能力、抗泡能力以及镀液的走位性能。
优选地，所述表面活性剂中脂肪醇聚氧乙烯醚、多支链烷基聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为(1-5):(2-4):(3-5)，例如可以是1:2:3、1:3:3、1:4:3、2:2:3、2:3:3、2:4:3、3:2:3、4:3:3、4:4:3、5:2:3、5:2:4、5:2:5、5:3:3、5:3:4、5:3:5。
优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的EO数为3-9，例如可以是3、4、5、6、7、8或9。
优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括异构十醇聚氧乙烯醚、异构十五醇聚氧乙烯醚或月桂醇聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述多支链烷基聚氧乙烯醚的EO数为5-10，例如可以是5、6、7、8、9、10。
优选地，所述多支链烷基聚氧乙烯醚包括聚氧乙烯辛基十二烷基醚、聚氧乙烯辛基十四烷基醚、聚氧乙烯辛基十六烷基醚、聚氧乙烯癸基十四烷基醚或聚氧乙烯癸基十六烷基醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚的EO数为2-10，例如可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10。
优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚包括壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚或二壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述抗氧化剂包括苯二酚、叔丁基对苯二酚、亚磷酸盐、抗坏血酸、二丁基羟基甲苯或尿酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述贵金属包括银、金、铱、铑、铼、锇或钯中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的铜基金属表面浸锡液在印制电路板加工中的应用。
优选地，所述印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：将印刷电路板进行除油处理、微蚀处理；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板置于如第一方面所述的铜基金属表面浸锡液中，在所述印刷电路板的铜基表面形成预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板再次置于如第一方面所述的铜基金属表面浸锡液中，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层浸锡镀锡层。
优选地，步骤(1)所述除油处理为采用酸性除油液对印制电路板进行浸泡。
优选地，所述酸性除油液为硫酸溶液。
优选地，步骤(1)所述除油处理的温度40-60℃，例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃。
优选地，步骤(1)所述除油处理的时间1-5min，例如可以是1min、2min、3min、4min、5min。
优选地，步骤(1)所述微蚀处理为采用微蚀液对印制电路板进行浸泡。
优选地，所述微蚀液包括过硫酸钠、过硫酸铵或双氧水的硫酸溶液中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述微蚀处理的温度10-40℃，例如可以是10℃、12℃、14℃、16℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃。
优选地，步骤(1)所述微蚀处理的时间1-5min，例如可以是1min、2min、3min、4min、5min。
优选地，步骤(1)所述微蚀处理的微蚀量为0.5-2μm，例如可以是0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm。
优选地，步骤(2)所述预浸的时间为1-5min，例如可以是1min、2min、3min、4min、5min。
优选地，步骤(2)所述预浸的温度为20-30℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃。
优选地，步骤(2)所述预浸镀锡层的厚度为0.1-0.3μm，例如可以是0.1μm、0.12μm、0.14μm、0.16μm、0.18μm、0.2μm、0.22μm、0.24μm、0.26μm、0.28μm、0.3μm。
优选地，步骤(3)所述浸锡的时间为15-30min，例如可以是15min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min、30min。
优选地，步骤(3)所述浸锡的温度为65-75℃，例如可以是65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃。
优选地，步骤(3)所述浸锡镀锡层的厚度为0.5-1.5μm，例如可以是0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm。
优选地，步骤(3)后还包括步骤(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板水洗后烘干。
优选地，所述水洗的温度为40-60℃，例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃。
优选地，所述水洗的时间为1-5min，例如可以是1min、2min、3min、4min、5min。
优选地，所述烘干的温度为40-80℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃。
优选地，所述烘干的时间为10-20min，例如可以是10min、12min、14min、16min、18min、20min。
优选，所述印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40-60℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡1-5min进行除油处理后，再在10-40℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡1-5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为0.5-2μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20-30℃下，置于所述铜基金属表面浸锡液中1-5min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.1-0.3μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在65-75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中15-30min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层0.5-1.5μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在40-60℃下水洗1-5min后，再在40-80℃下烘干10-20min
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述铜基金属表面浸锡液能有效改善镀液的活性和稳定性，同时还能保证镀液的长时间稳定性，使得后续化学镀时镀速得到提高，形成的化学镀锡层致密性高、表层光亮，解决了现有化学镀锡液镀速慢、镀层稀松且易发暗的问题。
(2)本发明所述铜基金属表面浸锡液配方简单，易于控制，浸锡得到的锡层厚度为1μm以上，绿油覆盖的线路板的孔环、侧蚀位置的贾凡尼效应在3μm以下，并且三次回流焊后保持良好可焊性，锡面不发黄。
附图说明
图1为实施例1加工的印制电路板镀锡层的扫描电子显微镜谱图。
图2为实施例1加工的印制电路板镀锡层的元素分析谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000091
本实施例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在60℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡1min进行除油处理后，再在40℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡2min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.2μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中2min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.2μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在65℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中30min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层1.2μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在60℃下水洗2min后，再在80℃下烘干10min。
取上述烘干后的印刷电路板进行SEM/EDS分析(SEM/EDS是扫描电子显微镜和X-射线能量色散谱仪的简称，具体型号为日立-3400N)，本实施例制备的PCB板镀锡层的扫描电镜谱图如图1所示，本实施例制备的PCB板镀锡层的元素分析谱图如图2所示。从图1可以看出镀层致密，从图2可以看出锡含量高。
实施例2
本实施例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000101
Figure BDA0002295323920000111
本实施例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中3min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.3μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层1.35μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
实施例3
本实施例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000112
Figure BDA0002295323920000121
本实施例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.2μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层1.3μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
实施例4
本实施例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000122
Figure BDA0002295323920000131
本实施例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.1μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层1μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
实施例5
本实施例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000132
本实施例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.2μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层1.05μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
实施例6
本实施例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000141
本实施例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.2μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层1.3μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
实施例7
本实施例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000151
本实施例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.2μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层1μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
实施例8
本实施例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000161
本实施例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.2μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层1.3μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
对比例1
本对比例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000171
本对比例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.05μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层0.7μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
对比例2
本对比例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000181
本对比例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.05μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层0.6μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
对比例3
本对比例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000191
本对比例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.05μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层0.7μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
对比例4
本对比例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000201
本对比例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.05μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层0.65μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
对比例5
本对比例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000211
本对比例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.05μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层0.6μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
对比例6
本实施例提供一种铜基金属表面浸锡液，及印制电路板的加工方法：
所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure BDA0002295323920000221
本实施例提供的印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡5min进行除油处理后，再在30℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为1.5μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20℃下，置于上述铜基金属表面浸锡液中1min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.2μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中20min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层1μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在50℃下水洗5min后，再在60℃下烘干20min。
试验例1
镀锡层元素分析
取上述实施例1-8加工的印刷电路板和对比例1-6加工的印刷电路板作为测试样品，用SEM/EDS分析仪对其表面镀锡层进行元素分析，具体测试结果如表1所示(表中“重量”代表该元素重量百分比，“原子”代表该元素的原子百分比)：
表1
Figure BDA0002295323920000231
从上述测试数据可知，本实施例1-8加工的印刷电路板其表面镀锡层的锡元素重量百分比含量在97％以上，铜元素重量百分比含量在0.04％以下，这充分说明了本发明所述铜基金属表面浸锡液能有效改善镀液的活性和稳定性，使得后续化学镀时镀速得到提高，形成的化学镀锡层致密性高，锡含量高，漏铜现象大幅降低。
试验例2
贾凡尼效应测试：分别测试覆盖的实施例1-8加工的印刷电路板和比例1-6加工的印刷电路板的孔环、侧蚀位置的贾凡尼效应尺寸，使用扫描电镜(日立3400N)观察被腐蚀微蚀。具体测试结果如表2所示：
表2
Figure BDA0002295323920000241
Figure BDA0002295323920000251
从上述的测试数据可知，本发明提供的实施例1-8加工的印刷电路板绿油覆盖的线路板的孔环和侧蚀位置的贾凡尼效应在4.1μm以下，这充分说明了本发明所述铜基金属表面浸锡液各组分相互配合，能够在镀锡过程中控制贾凡尼效应，降低溶液表面张力，提高锡层均匀性和致密性。
试验例3
回流焊性能测试
将上述所述实施例1-8加工的印刷电路板和比例1-6加工的印刷电路板经过回流炉分别烘烤1、2、3次，在所述烘烤后的制件表面浸上本发明所述铜基金属表面浸锡液进行回流焊，观察焊接性能(挂锡率)，结果如下表3所示：
表3
Figure BDA0002295323920000252
Figure BDA0002295323920000261
从上述的测试数据可知，本发明提供的实施例1-8加工的印刷电路板，1次回流焊挂锡率在95％以上，2次回流焊挂锡率在94％以上，3次回流焊挂锡率在93％以上，每次挂锡率下降极少，三次回流焊后保持良好可焊性，而且加工的印刷电路板的锡面不发黄，镀锡层致密性高、表层光亮。而对比例制备的印刷电路板虽然第一次挂锡率较高，但是回流焊后很难保持较高可焊性，三次挂锡率下降较为明显。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的铜基金属表面浸锡液及其应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (39)

1.一种铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述铜基金属表面浸锡液按质量浓度计包含如下组分：
Figure FDA0003068976270000011
所述络合剂为质量比为(0.5-1):(5-10):(4-8):(2-3)的柠檬酸、硫脲、异硫脲和硫醇的组合。
2.根据权利要求1所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述锡盐包括甲基磺酸亚锡、氨基磺酸亚锡、硫酸亚锡或氯化亚锡中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述锡盐为氨基磺酸亚锡和/或硫酸亚锡。
4.根据权利要求1所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述有机酸包括甲基磺酸、氨基磺酸、苹果酸或葡萄糖酸中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、多支链烷基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧丙烯醚、聚乙二醇、聚丙二醇或醇醚磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求5所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、多支链烷基聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求6所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、多支链烷基聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的组合。
8.根据权利要求7所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述表面活性剂中脂肪醇聚氧乙烯醚、多支链烷基聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为(1-5):(2-4):(3-5)。
9.根据权利要求5所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的EO数为3-9。
10.根据权利要求5所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括异构十醇聚氧乙烯醚、异构十五醇聚氧乙烯醚或月桂醇聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。
11.根据权利要求5所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述多支链烷基聚氧乙烯醚的EO数为5-10。
12.根据权利要求5所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述多支链烷基聚氧乙烯醚包括聚氧乙烯辛基十二烷基醚、聚氧乙烯辛基十四烷基醚、聚氧乙烯辛基十六烷基醚、聚氧乙烯癸基十四烷基醚或聚氧乙烯癸基十六烷基醚中的任意一种或至少两种的组合。
13.根据权利要求5所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚的EO数为2-10。
14.根据权利要求5所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚包括壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚或二壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。
15.根据权利要求1所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述抗氧化剂包括苯二酚、叔丁基对苯二酚、亚磷酸盐、抗坏血酸、二丁基羟基甲苯或尿酸中的任意一种或至少两种的组合。
16.根据权利要求1所述的铜基金属表面浸锡液，其特征在于，所述贵金属包括银、金、铱、铑、铼、锇或钯中的任意一种或至少两种的组合。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的铜基金属表面浸锡液在印制电路板加工中的应用。
18.根据权利要求17所述的应用，其特征在于，所述印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：将印刷电路板进行除油处理、微蚀处理；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板置于所述铜基金属表面浸锡液中，在所述印刷电路板的铜基表面形成预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板再次置于所述铜基金属表面浸锡液中，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层浸锡镀锡层。
19.根据权利要求18所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述除油处理为采用酸性除油液对印制电路板进行浸泡。
20.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，所述酸性除油液为硫酸溶液。
21.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述除油处理的温度40-60℃。
22.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述除油处理的时间1-5min。
23.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述微蚀处理为采用微蚀液对印制电路板进行浸泡。
24.根据权利要求23所述的应用，其特征在于，所述微蚀液包括过硫酸钠、过硫酸铵或双氧水的硫酸溶液中的任意一种或至少两种的组合。
25.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述微蚀处理的温度10-40℃。
26.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述微蚀处理的时间1-5min。
27.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述微蚀处理的微蚀量为0.5-2μm。
28.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(2)所述预浸的时间为1-5min。
29.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(2)所述预浸的温度为20-30℃。
30.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(2)所述预浸镀锡层的厚度为0.1-0.3μm。
31.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(3)所述浸锡的时间为15-30min。
32.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(3)所述浸锡的温度为65-75℃。
33.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(3)所述浸锡镀锡层的厚度为0.5-1.5μm。
34.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，步骤(3)后还包括步骤(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板水洗后烘干。
35.根据权利要求34所述的应用，其特征在于，所述水洗的温度为40-60℃。
36.根据权利要求34所述的应用，其特征在于，所述水洗的时间为1-5min。
37.根据权利要求34所述的应用，其特征在于，所述烘干的温度为40-80℃。
38.根据权利要求34所述的应用，其特征在于，所述烘干的时间为10-20min。
39.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，所述印制电路板的加工方法具体包括如下步骤：
(1)预处理：在40-60℃下，采用酸性除油液对印制电路板浸泡1-5min进行除油处理后，再在10-40℃下，采用微蚀液对印制电路板浸泡1-5min进行微蚀处理，并控制微蚀量为0.5-2μm；
(2)预浸：将步骤(1)预处理后的印刷电路板在20-30℃下，置于所述铜基金属表面浸锡液中1-5min，在所述印刷电路板的铜基表面形成0.1-0.3μm的预浸镀锡层；
(3)浸锡：将步骤(2)预浸处理后的印刷电路板在65-75℃下，再次置于所述铜基金属表面浸锡液中15-30min，在所述印刷电路板的铜基表面预浸镀锡层上再沉上一层0.5-1.5μm的浸锡镀锡层；
(4)清洗：将步骤(3)浸锡后得到的印刷电路板在40-60℃下水洗1-5min后，再在40-80℃下烘干10-20min。
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