镀锡层可焊性下降的原因及对策

• 来源：原创更新时间：2015-10-20点击：1283次

• 影响镀锡层可焊性的因素多且复杂，本文介绍了提高镀锡层可焊性的方法。
      １·影响镀锡层可焊性的因素
      １．１　镀液浑浊
      镀液浑浊是导致镀锡层可焊性下降的主要因素。镀锡电解反应以Ｓｎ２＋／Ｓｎ形式进行。
      （１）在酸性镀锡液中Ｓｎ４＋ 是杂质离子，必须将Ｓｎ４＋ 还原成Ｓｎ２＋。因为Ｓｎ４＋ 水解呈胶体状态，溶液的黏度增加，影响了Ｓｎ２＋／Ｓｎ电化学反应的机制，所以镀层发灰、不光亮。
      （２）在碱性镀锡液中，若有Ｓｎ２＋ 存在，会影响电沉积状态，镀层也会出现发灰等缺陷。必须将Ｓｎ２＋ 氧化成Ｓｎ４＋，否则同样会使镀液浑浊。
      （３）光亮剂用量过多，使极化作用增强，电镀时大量析氢。特别是镀液中Ｓｎ４＋ 水解成锡酸，与光亮剂的分解产物形成胶体而使镀液浑浊，从而使阴极电流效率降低，镀层夹杂的有机物增多。
      （４）镀液中Ｆｅ２＋ 过多，也会影响Ｓｎ４＋ 的产生。在电镀时，Ｆｅ２＋ 被氧化成Ｆｅ３＋，而Ｆｅ３＋ 的氧化性将Ｓｎ２＋ 氧化成Ｓｎ４＋；Ｓｎ４＋ 水解成锡酸，与Ｓｎ２＋ 及有机物形成复杂的胶团结构，使镀液浑浊［１］。
      （５）经常在高温、高负荷下作业，由于槽镀量大，导致溶液温度升高，往往产生Ｓｎ４＋ 的速率加快；同时，Ｓｎ４＋ 的水解速率也会加快，最终使镀液状态变差，这样镀出来的锡层的可焊性就较差。
      １．２　镀层厚度
      通常要求镀锡有一定厚度的、银白色的、均匀的易焊镀层。如果镀层太薄或厚度不均，铜基镀锡或钢基镀铜后镀锡，锡和铜相互接触，存在一个铜／锡界面，两种金属长时间接触就会发生相互渗透的现象，形成合金扩散层。这种情况下，镀锡层太薄，必然导致可焊性下降。
      １．３　结晶状况
      镀液中Ｓｎ２＋ 的质量浓度高或光亮剂不足，镀层结晶粗糙、疏松，光亮性差。这种镀锡层在空气中极易被氧化变色，从而影响可焊性。
      １．４　放置时间
      生产中刚镀好的锡层，其可焊性非常好。经过一段时间（约２个月）的放置，镀层的可焊性就会变差，但厚度在５μｍ 左右的光亮锡层较少变坏。这主要是因为在空气中表面被氧化所致。上述酸性镀锡液中Ｓｎ４＋ 的产生速率，与镀液固有的特性、作业和维护有着密切的关系。
      ２·提高镀锡层可焊性的措施
      ２．１　加强镀液维护
      镀锡液清洁、稳定，是获得可焊性好、耐蚀性强的光亮镀锡层的重要条件。为防止镀锡液中Ｓｎ２＋氧化及Ｓｎ２＋ 和Ｓｎ４＋ 水解等问题的发生，必须及时处理浑浊镀液。可采用如下方法。
      （１）定期分析镀液，一般每周一次或两周一次，至少每月一次。通过分析及时调整主盐。
      （２）经常在班前或班后用大面积阴极板，以小电流进行电解，去除铜等金属杂质离子。
      （３）加入适量絮凝剂，去除Ｓｎ４＋；或者在镀液中放入纯锡块，将Ｓｎ４＋ 还原成Ｓｎ２＋。
      （４）用不含Ｃｌ－ 的活性炭或专用处理机净化镀液，但它会吸附部分光亮剂，故处理后要进行调整。
      （５）选用优质的稳定剂，最好采用组合型稳定剂，它有很好的协调作用，可有效防止溶液中Ｓｎ２＋的自然氧化。
      （６）使用高纯度（９９．５％以上）的锡板作为阳极，可防止阳极钝化；同时要经常刷洗阳极表面，并套上保护袋。
      （７）必须使用未氧化发黄的优质硫酸亚锡作为镀液的主盐，以确保配制的溶液澄清而不浑浊。
      （８）要经常添加稳定剂，一般每月的加入量约为５ｍＬ／Ｌ。光亮剂则以勤加少加为宜，浑浊的光亮剂不能使用。每次净化后要加入配缸剂。
      （９）碱性镀锡液中氢氧化钠的质量浓度的提高，能使锡酸盐的电离度降低，锡的析出电位变负，又能抑制锡酸钠的水解。
      （１０）控制镀液中ＳｎＯ２－３与Ｈ２ＳＯ４的质量比为１∶５左右。
      （１１）保持镀液在低温下作业，即控制温度在１５～２５℃之间，不要超过３０℃。
      （１２）控制阳极电流密度，防止阳极区发生有害的副反应，即Ｓｎ２＋ 氧化成Ｓｎ４＋。
      （１３）镀件入槽要采用冲击电流，特别是形状复杂的工件，以防止强酸腐蚀造成的污染。
      （１４）除必要的冲击电流外，正常的阴极电流密度不宜过高，一般控制在０．５～２．０Ａ／ｄｍ２，以防止溶液氧化。
      （１５）经常检查和维修工装挂具，防止绝缘层破损，并保证镀前工件清洗干净，避免交叉污染。
      （１６）停产时对镀槽加盖，防止溶液过多接触空气，以减少Ｓｎ２＋ 的氧化。
      ２．２　采用二次镀锡［２］
      采用二次镀锡工艺，就是在常规碱性镀锡层上再镀一层酸性光亮锡。此法能满足元器件可焊性的要求。
      碱性镀锡的优点是镀液中没有添加剂、镀层内无有机物夹杂、镀锡层的纯度较高，以及碱性镀锡液的分散能力、覆盖能力较好。但缺点是镀层结晶不致密，锡层在空气中易氧化变色，从而影响可焊性。而酸性光亮镀锡的优点是镀层结晶细致、光亮，一般情况下抗氧化能力较强。它的缺点是镀液中存在大量光亮剂，部分有机物夹杂于镀层中，镀件长期存放也会影响可焊性。如果在碱性镀锡层上叠加酸性光亮锡层，两者“取长补短”，这样镀锡层的可焊性就非常好。
      值得注意的是，双重镀锡后，也就是经酸性光亮镀锡后，需要用碱水脱膜，即在氢氧化钠２５ｇ／Ｌ，５０～６０℃下浸渍处理约１ｍｉｎ，以保持耐久银白色。
      ３·结语
      无论是酸性镀锡还是碱性镀锡，都存在可焊性差的问题。造成镀锡层可焊性下降的主要原因是镀液浑浊、冻结、长期不处理。因此，必须按维护方法予以改善。采用二次镀锡法，维护容易，镀液稳定，镀锡层的可焊性得到提高。此法值得一试。