活性锡电镀新技术众所周知,锡铅(sn-pb)合金焊料能优异,在电子元器件的组装领域得广泛应用。但是,sn-pb中的铅对于环境和人体健康有害,限制使用含铅电子材料的活动已正式启动。在欧洲欧洲委员会已提出电子机器弃物条令案的第3次草案明文规定,在2004年的废弃物中严禁有铅pb、镉cd、汞hg和6价铬cr等有害物质。在亚洲的日本于1998年已制定出家电产品回收法案,从2001年开始生产厂家对已使用过的废弃家电产品履行回收义务。根据这一法案,日本各个家电?信息机器厂家开始励行削减铅使用量的活动。 在这样的背景下,强烈要求开发无铅焊接技术和相应的纯锡电镀技术。 纯锡电镀技术要求在锡镀层和电镀液中,除了不允许使用含铅物质之外,比较难于实现的是要求与以往一直使用的sn-pb电镀层有同样的宝贵特性。具体要求的性能,如下所述: (1)环境 不允许有像铅pb等有害人体健康和污染环境的物质;(2)抑制金属须晶产生;(3)低成本;(4)可操作性 指电镀工艺容易管理;(5)可靠性 即使是长期使用电解液,也能保证锡镀层稳定;(6)排水处理 不加特殊的螯合剂(chelate),可利用中和凝聚沉淀处理方法清除。 在选择无铅纯锡电镀技术时,应综合分析上述诸多因素,选择活性锡电镀技术,现已研究很多种,诸如,试图以sn-zn、sn-bi、sb-ag和sn-cu电镀取代一直使用的sn-pb电镀。然而,这些无铅电镀技术也是各有短、长,并非十全十美。例如,sn电镀的优点是低成本,确有电子元器采用电镀锡的力方法,因为是单一金属锡,当然不存在电镀合金比率的管理问题。可是,sn电镀的缺点突出,如像产生金属须晶(whisker)而且焊料润湿性随时间推移发生劣化。sn-zn电镀的长处于在成本和熔点低,美中不足是大气中焊接困难,必须在氮气中实现焊接。sn-bi电镀的优势是熔点低而且焊料润湿性优良,其劣势也不胜枚举:因为bi是脆性金属,含有bi的sn-bi镀层容易发生裂纹,而且组装后的器件引线和电路板焊接界面剥(liftoff),更麻烦的是电解液中的bi3+离子在sn-bi合金阳极或电镀层上置换沉积。sn-ag电镀的优点是接合强度以及耐热疲劳特性都非常好,缺点是成本高,也存在sn-ag阳极和sn-ag镀层上出现ag置换沉积现象。日本上村工业公司认为sn-cu电镀有希望取代sn-pb电镀,于是开发了sn-cu电解液。关于sn-cu电镀层特性,它除了熔点稍许偏高(sn-cu共晶温度227℃)之外,润湿性良好。成本低,对流焊槽无污染,而且可抑制金属须晶生成。 |