[发明专利]一种半光亮酸性镀锡的电解质组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解质组合物，特别涉及一种半光亮酸性镀锡的电解质组合物。

背景技术

印制电路板(Printed circuit board，简称PCB)是组装电子零件用的基板，是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。PCB的主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接，起中继传输的作用，是电子产品的关键电子互连件，因此被称为“电子系统产品之母”。在PCB制造中，有一道蚀刻工序是将多余的铜箔去掉，留下印刷线路的图形，为了避免图形在蚀刻过程被破蚀、断线等而导致线路板报废，通常需要在图形上镀锡或铅锡合金，在完成图形制作后再退除。此外，锡镀层对铜是阳极性镀层，能有效保护铜基体不受腐蚀，而且锡层具有优良的可焊性。因此，许多铜合金制的电子元器件都用镀锡或铅锡合金层作为保护性的可焊性镀层。但铅及铅化合物属剧毒物质，且铅是不可降解的污染物，对人体具有极大的毒性，对环境有极大的污染。新世纪起，美国、日本、欧洲都出台了相关指令，包括(如WEEE和ROHS)或法规(如《绿色采购法》和《资源有效利用促进法》)，要求本土的电子电镀行业明令禁止用铅。因此采用无氟无铅电镀工艺已经是必然的趋势。酸性纯锡电镀具有优良的分散能力和覆盖能力，不含氟和铅，废水容易处理，是一种清洁生产工艺，是未来酸性镀锡的重要发展方向。根据镀层的光亮度，酸性镀锡可分为光亮镀层和半光亮镀层。后者也称为暗锡、雾锡和亚光锡，相比前者，半光亮锡镀层对碱性蚀刻液有更好的抗蚀性，可焊性更好，且因此更加适宜用于印制线路板的碱性蚀刻保护层，及电子元器件的可焊性镀层。

常用的酸性半光亮镀锡工艺分为硫酸型和磺酸型两种。后者镀液稳定性好，电流密度较高，适合于高速电镀使用，但镀液的成本很高。相比而言，前者虽然稳定性相对较低，但其成本低，且具有优良的覆盖能力和分散能力，镀液中不含铅和其他有害物质，是一种环保型绿色产品，在电子元器件可焊性镀层及保护性镀层应用广泛。

光亮度是金属表面的一种性质，决定这一性质的表面结构因素是表面凹凸度。凹凸度是表面最突出处与最凹陷处的金属厚度之差。一般认为，镀层表面的凹凸度取决于平滑程度，而平滑程度又是由多种因素决定的，如晶粒的大小、晶粒的取向和择优取向的程度，以及外来杂质的共沉积等。这些因素中，最重要的是晶粒的大小。只有细小的晶粒才能填平微观凹凸的表面，而又不产生凹凸度超过0.15μm的新表面。因此，要获得光亮的镀层，晶粒尺寸通常应小于0.2μm，而半光亮镀层晶粒通常在几个微米左右。

现有的酸性光亮镀锡技术非常成熟。1994年天津大学唐致远、郭鹤桐在专利CN1094099A中公布了一种光亮硫酸盐酸性镀锡的方法，所公布的配方中加入了0.2-1.8g/L苄叉丙酮、2-20mL/L甲醛及10-20g/L乳化剂，三者是获得光亮锡镀层的关键性因素。2001年美国朗讯科技公司的ANTHONY等在US 6267863中公布了一种高速、高温、高电流密度、高电流效率且具高可焊性的磺酸型酸性镀锡、铅和锡铅的新工艺。该工艺所用的非离子表面活性剂为OP-10，用量为2-2.5g/L，晶粒细化剂为酚酞，光亮剂为氯苯甲醛和甲基丙烯酸，用量分别为0.1-0.25g/L和0.8-1.2g/L。2003年希普列公司J·N·克罗斯比在专利CN1390985A中提供了一种在基板中沉积锡和锡合金的电解质组合物。在该组合物中，加入光泽剂以改善沉积物的外观和反射性，加入聚乙二醇作为表面活性剂。光泽剂包括芳族醛类(如氯苯甲醛)、芳族醛类衍生物(如苄叉丙酮)以及脂族醛类(如乙醛或戊二醛)，其用量为0.5-3g/L，优选1-2g/L；聚乙二醇用量选用0.25-10g/L。2006年天津大学单忠强等在专利CN1804142A中在电镀锡和锡镍合金溶液中加入一种或几种添加剂，这些添加剂为含有单羟基羧酸或单羟基多羧酸或多羟基羧酸或多羟基多羧酸或它们的碱土金属盐类，羧酸或多元羧酸或其碱土金属盐类、不含硫氨基酸或其碱土金属盐类，多氨基羧酸或其碱土金属盐类，添加剂的使用量为每升镀液添加剂添加每种5-100克。2007年伊森彻在CN101035929A及WO2006/068046中制备锡和锡合金的电镀液时加入了一种含有咪唑基和羟基的化合物，其可以改良电镀锡和电镀锡合金的纤料润湿性，以提高钎焊后的可依赖性。美国专利7,160,629、6,797,142中加入了光亮剂芳香醛如氯苯芳香醛，芳香醛衍生物如苯亚甲基丙酮，脂肪醛如乙醛或戊二醛，以改善外观质量和沉积层的反射率，光亮剂使用量在0.5-3g/L，优选1至2g/L。