[发明专利]电镀锡铋合金络合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电镀锡铋合金络合剂及其制备方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，多引线的表面安装器件的应用越来越多，引线间距不断减小(≤0.1mm)，浸焊料已不能满足质量要求，焊料镀将成为标准引线复涂工艺。此外，镀层焊接性能的优劣与镀层表面生成的氧化物厚度有关。氧化物厚度越大，镀层的可焊性就越差。由于光亮镀层较致密，所以其表面氧化物厚度较小，焊接性能就好。非光亮镀层表面氧化层较厚，因此焊接性能就差；如果非光亮镀层经热熔后，其焊接性能下降的程度会减少。

锡是发现较早并且应用较广泛的金属之一。作为焊接性锡镀层存在着易产生晶须和低温时向灰锡转变的缺点，这是由于它具有α和β两种同素异形体，13.2℃以上稳定存在的是β型，称为白锡，较柔软；13.2℃以下稳定存在的是α型，称为灰锡。锡在略低于熔点温度时变脆，因β型锡的密度比α型大，在低于13.2℃时，β型锡向α型锡转变时体积变大，产生的应力使其碎裂为粉末。但这种转变非常缓慢，只有在-40℃以下时才显著。这种变化由一点开始迅速蔓延，最后导致整块锡碎裂称为“锡疫”，当锡中加入铋、镍、锑时可抑制这种变化。

由于电子技术的迅速发展，对分立元件的焊接要求越来越高，因此对镀层的焊接性能提出了更高要求。另外由于纯锡熔点较高(232℃)，焊接时对基体的热损伤也较严重，且抗氧化性也不如其合金好，所以现在广泛应用锡基合金作为焊接性镀层；如组成为含锡60％、铅40％的Sn-Pb合金，其熔点为183℃，现正广泛应用。但是由于镀层中含铅，所以无论在电镀操作过程还是产品在使用后，都会对环境造成污染。随着人们环保意识的增强，越来越要求取代有毒的Sn-Pb合金镀层。Ag-Sn合金和Au-Sn合金也可以作为焊接性镀层，但由于成本较高，应用不广。

Sn-Bi合金由于其可焊性较好，且熔点更低(低于160℃)，因此逐渐引起了人们的重视。虽然铋的价格略高于铅，但由于Sn-Bi合金的可焊性较好，一方面可以保持合金较好的焊接性能，另一方面在Sn-Pb镀层中引入铋后可以取代铅的使用，所以降低铅的使用量或取代现有的含铅镀层将会成为电镀焊接性镀层的发展趋势。

镀锡与锡合金体系有硫酸型、焦磷酸盐型、甲基磺酸盐型和锡酸盐型等。以往工艺存在无论是硫酸体系，氟硼酸体系，还是甲基磺酸盐型体系，它们共同的一个问题是Sn²⁺的氧化和水解：在水溶液中Sn²⁺离子易被氧化为Sn⁴⁺，Sn⁴⁺在pH＞0.5时水解并吸附Sn²⁺形成一种黄色胶体，从而导致镀液的不稳定，使镀液不能正常工作。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种能阻止锡离子水解，提高镀液稳定性的电镀锡铋合金络合剂及其制备方法。

本发明提供的技术方案是：一种电镀锡铋合金络合剂，其基本组成为：柠檬酸三钠(Na₃C₆H₇O₅·2H₂O)120～180克/升水溶液、乙二胺四乙酸二钠(Na₂EDTA)30～60克/升水溶液、硼酸(H₃BO₃)30～45克/升水溶液、氯化铵(NH₄Cl)50～100克/升水溶液。

上述电镀锡铋合金络合剂的制备方法，将硼酸溶于热水中，然后冷却到室温后溶入柠檬酸三钠、乙二胺四乙酸二钠、氯化铵即得电镀锡铋合金络合剂。

本发明所得电镀锡铋合金络合剂用于电镀锡铋合金镀液中与镀液中的锡离子和铋离子形成络合物，阻止锡离子水解，从而提高镀液的稳定性。

具体实施方式

实施例一：电镀锡铋合金络合剂其基本组成为柠檬酸三钠120克/升水溶液、乙二胺四乙酸二钠30克/升水溶液、硼酸30克/升水溶液、氯化铵50克/升水溶液。

实施例二：电镀锡铋合金络合剂其基本组成为柠檬酸三钠120克/升水溶液、乙二胺四乙酸二钠60克/升水溶液、硼酸40克/升水溶液、氯化铵80克/升水溶液。

实施例三：电镀锡铋合金络合剂其基本组成为柠檬酸三钠180克/升水溶液、乙二胺四乙酸二钠50克/升水溶液、硼酸45克/升水溶液、氯化铵100克/升水溶液。

实施例四：电镀锡铋合金络合剂其基本组成为柠檬酸三钠150克/升水溶液、乙二胺四乙酸二钠45克/升水溶液、硼酸35克/升水溶液、氯化铵65克/升水溶液。