[发明专利]电镀液、其制备方法及应用此电镀液的镀锡工艺

说明书

技术领域

本发明涉及对金属工件进行电镀表面处理的溶液，还涉及此溶液的制备方法以及应用此溶液的镀锡工艺。

背景技术

近年来,由于电子工业的高速发展,对可焊性镀层的要求也越来越高，特别是最近由于铅的使用受到限制,所以，作为可焊性镀层的电镀锡工业得到更进一步的发展。

目前应用的镀锡工艺主要有氟硼酸镀锡、碱性镀锡、硫酸盐镀锡和甲基磺酸盐镀锡等。氟硼酸盐镀锡的优点是能够在较高的电流密度下电镀、具有较好的均镀能力和深镀能力、阴极和阳极电流效率都比较高，但是氟硼酸腐蚀性非常强，镀液中的硼离子和氟离子污染环境，因此处理电镀废水成本高。碱性镀锡体系的沉积速度较慢、阴极电流效率比较低，为获得较高的阴极电流效率，对碱的浓度要求较高，而碱的浓度过高，导致析氢反应相对变得更严重，从而降低了电沉积锡的阴极电流效率；另外，高浓度的碱对锡阳极也会有影响，使锡阳极不易保持金黄色的状态，阳极锡溶解产生Sn²⁺，使得镀液不稳定，导致镀层质量也会变差。硫酸盐镀锡体系的缺点是在电流密度较高时锡阳极易发生钝化；二价锡易被氧化成四价，使镀液浑浊影响镀层质量，镀液对设备的腐蚀较大。US3951750和US4021316中公开了基于焦磷酸钾并使用有机硫化物等作为晶粒细化剂的碱浴镀液，该镀液的缺点在于亚锡离子在该碱性浴中不稳定并能快速氧化为Sn⁴⁺而使镀液不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电镀液，以解决上述技术问题中的至少一个方面。

本发明的第二个目的在于提供一种电镀液的制备方法，以解决上述技术问题中的至少一个方面。

本发明的第三个目的在于提供一种应用上述电镀液的镀锡工艺，以解决上述技术问题中的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种电镀液，为包括以下物质的水溶液：二价锡离子、自由酸、湿润剂和光亮剂。其中，湿润剂用于降低水的表面张力或界面张力,使工件表面能被水所润湿；光亮剂主要作用表现在通过活性表面除去停留在金属表面的油污、氧化及未氧化的表面杂质，保持物体外部的洁净、光泽度、色牢度。

本发明利用独特而稳定的添加剂体系制备了金属工件用的电镀液，该电镀液制备方法简单，该电镀液在电镀过程中不易产生四价锡，同时表现出较少的变色。本发明的电镀液具有以下优点：

1、具有宽广的操作范围（现有的镀锡工艺电流密度为5～25安培/平方分米、温度为15～25℃，本发明的镀锡工艺电流密度为5～40安培/平方分米、温度为12～25℃），能在宽广的操作范围内得到光亮的镀层；

2、含碳量极低，电镀后的工件具有优良的可焊性；

3、储存、蒸汽老化及热测试后表现出较少的变色；

4、电镀液中稳定的添加剂体系有效减少添加剂的消耗；

5、电镀液中独特的添加剂体系间的协同作用降低了镀层间的压应力，从而抑制锡须生长，符合JESD201要求（锡和锡合金表面涂层的锡须灵敏度环境验收要求）；

6、电镀液具有一定的抗氧化性，使电镀液中不易产生四价锡，减小维护费用；

7、电镀液具有抑泡功能（使电镀液属于低泡型），可以有效减少药水外溢；

8、电镀液为简单的两剂型（湿润剂和光亮剂），操作简单、容易控制。

在一些实施方式中，本发明的电镀液可以为包括以下浓度物质的水溶液：二价锡离子20～50g/L、自由酸120～180ml/L、湿润剂40～60ml/L和光亮剂8～15ml/L，电镀液的总酸量为185～285ml/L。。由此，可以使得电镀液更加稳定，得到的镀层效果更佳，添加剂的消耗更加少，更容易维护。

上述各物质浓度可以优选为：二价锡离子25～35g/L、自由酸140～180ml/L、湿润剂45～55ml/L和光亮剂8～12ml/L，电镀液的总酸量为200～250ml/L。由此，可以使得电镀液更加稳定，得到的镀层效果更佳，添加剂的消耗更加少，更容易维护。

上述各物质浓度可以进一步优选为：二价锡离子30g/L、自由酸160ml/L、湿润剂50ml/L、光亮剂10ml/L，电镀液的总酸量为160ml/L。由此，可以使得电镀液更加稳定，得到的镀层效果更佳，添加剂的消耗更加少，更容易维护。