甲醛和OP乳化劑對印刷電路板酸性半光亮鍍錫的影響

【簡介】

甲醛和OP乳化劑對印刷電路板酸性半光亮鍍錫的影響

肖發(fā)新，危亞軍，李飛飛，趙新超，劉濤

(河南科技大學(xué)a．材料科學(xué)與工程學(xué)院，b．河南省有色金屬材料科學(xué)與加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南洛陽471003）

[摘要]  印刷電路板( PCB)鍍錫鋁工序必不可少，但其對環(huán)境有污染，受到了各國的限制。以錫基液加表面活性劑對PCB電鍍錫，采用SEM、法拉第定律、穩(wěn)態(tài)極化曲線分別研究了甲醛、OP乳化劑對鍍錫層形貌、鍍液電流效率、錫電沉積陰極極化的影響。結(jié)果表明：甲醛和OP乳化劑均能顯著細(xì)化晶粒和改變鍍層形貌，當(dāng)甲醛含量太低時，鍍層顆粒呈鵝卵石狀，隨著其含量的增大，鍍層形貌向片狀和方塊狀轉(zhuǎn)變，而OP乳化劑含量過低時，鍍層呈條柱狀和方塊狀，隨其含量的增大，鍍層向片狀轉(zhuǎn)變；隨甲醛及OP乳化劑含量增大，錫電沉積電流效率增大；甲醛使錫沉積陰極峰電流略有增大，過電位增大，OP乳化劑使錫電沉積峰電位顯著負(fù)移，陰極峰電流顯著降低；甲醛和OP乳化劑濃度分別為1.0 mL/L和0.1 mL/L，施鍍15 min時，鍍層平整、半光亮、結(jié)晶細(xì)致均勻，鍍液分散能力和效率效率分別達(dá)到99.39%和97.80%。本研究成果可用于PCB酸性半光亮鍍錫。

[關(guān)鍵詞]  酸性半光亮鍍錫；印刷電路板；甲醛；OP乳化劑；鍍層形貌；電流效率

[中圖分類號]TG 153.1⁺3[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A  [文章編號]1001 -1560(2011)01 -0001—05

O前言

印刷電路板( PCB)是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵性互連件，被稱為“電子系統(tǒng)產(chǎn)品之母”^[1,2]。為了避免PCB上圖形在蝕刻過程中出現(xiàn)破蝕、斷線而導(dǎo)致報廢，通常先在圖形上鍍錫鉛，完成圖形制作后再將其退耐糾。由于氟和鉛都會污染環(huán)境，美、日、歐等國已明令禁止用鉛^[4.5]。采用酸性鍍亞光純錫可以取代鉛的鍍覆，根據(jù)鍍液主成分有硫酸鹽、氟硼酸和甲基磺酸3種體系^[6-8]，其中硫酸鹽型工藝具有析氫少、沉積速度快、工作電流密度范圍寬、操作溫度低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛^[9.10]。由于錫電沉積過電位很小，陰極還原交換電流很大，電極反應(yīng)速度過快，在酸性溶液中只能得到粗糙、樹枝狀或針狀的沉積層，且電流效率低^[10,11]。在光亮酸性鍍錫液中加入含羰基和乙烯基的添加劑可以獲

得光亮細(xì)致的錫鍍層^[12，13]，但其對PCB酸性亞光鍍錫有何作用則鮮見報道。本工作研究了添加甲醛和OP對PCB亞光酸性鍍錫層形貌、電流效率及陰極電沉積的影響，優(yōu)選了最佳工作條件，獲得了結(jié)晶細(xì)致、光滑平整的鍍層，電流效率高，具有一定的生產(chǎn)指導(dǎo)意義。1試驗(yàn)

1.1基材處理

將一FR-4型PCB切成2 cm x5 cm，作前處理如下：(1)65℃，8%DZ-701C，除油5 min；(2)45℃，8%H₂0₂,8% H₂S0₄，粗化5 min; (3) 35℃,200 g/LDZ -701P,50 ml/L HC1，粗化3 min;(4)35℃,200 g/LDZ - 701P,50 mL/L HC1,30 mL/L DZ -701A，活化5min; (5)30℃,10% DZ -701J，解膠3 min; (6)9.0 g/L CuS0₄·5H₂0，12.0 g/L EDTA·2Na，9.6 g/L酒石酸鉀鈉，12.0 ml/L HC1  HCHO，10.0 mg/L聯(lián)吡啶，20.0 mg/L PEG，20.0 mg/L亞鐵氰化鉀，pH=12.8，化學(xué)鍍銅，厚約3μm；(7)水洗后75.0 g/L CuS0₄·5H₂0，180.0g/L硫酸，20.0 mg/L 2-巰基苯駢咪唑，0.6 mg/L乙撐硫脲，60.0 mg/L PEG，60.0 mg/L Clˉ電鍍銅，厚約10μm；(8)100 g/L硫酸酸洗后水洗，吹干。

1.2鍍層制備

將硫酸亞錫攪拌加至硫酸溶液中，溶解后過濾，配成28.00 g/L SnS0₄ +185.00 g/L H₂S0₄電鍍基液；加入0.50—2.00 mL/L甲醛、0.02—0.15 mUL OP乳化劑及20.00 mg/L FX1（主光劑，結(jié)構(gòu)式為R- CHO，R為烷基或苯環(huán)）、1.00 g/L FX2（晶粒細(xì)化劑，結(jié)構(gòu)式為R₁- NHR₂ -COOH，R₁為氨基酸多肽大分子，R₂為C_l一6烷基）配成電鍍液。在50 mL槽中，采用水浴(DF-101S電子恒溫不銹鋼水浴鍋)控制鍍液溫度為30℃。陰極為待鍍件，陽極為純錫板。在電流強(qiáng)度為0.3 A（WYK -305直流穩(wěn)壓電源）下施鍍15 min，電鍍結(jié)束后酸洗( 100 g/L H₂S0₄)、水洗、吹干。

1.3測試分析

(1)鍍層形貌采用掃描電鏡（JSM -5610LV）觀察

鍍錫層的表面形貌及顆粒大小。

(2)電流效率以法拉第定律測試：