[转帖]纯锡电镀新技术

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电镀最有希望取代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。
而东莞市精益电子材料有限公司开发的“活性锡阳极球”产品，可沿用纯锡电镀工艺，无需改变电镀液的配方，同样可抑制锡金属须的产生，只是在纯锡阳极中添加一种可抑制金属晶粒外长、细化金属晶粒，使锡镀层的金属晶粒细致，解决了电镀纯锡工艺中的不足。