[发明专利]用于抑制印制电路板锡须生长的化学浸锡镀液及施镀方法

说明书

本发明属于印制电路板制备领域，提供一种用于抑制印制电路板锡须生长的化学浸锡镀液及施镀方法，通过化学浸锡过程中共沉积起到阻挡作用的金属，抑制铜锡合金的生成，达到消除锡须的目的。本发明中化学浸锡镀液包括：浓度为20‑30g/L的锡盐、浓度为10～40g/L的镍盐、钴盐中的至少一种、浓度为20～50g/L的还原剂、浓度为0.1～50g/L的络合剂、浓度为1～10g/L的稳定剂及pH调节剂。与传统印制电路板表面终饰技术相比，使用本发明能够大大降低了锡须的生长速率，达到抑制锡须生长的目的，极大程度上减少了器件表面锡须的生长，有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于印制电路板制备领域，涉及一种印制电路板(PCB)最外层铜线路表面化学浸锡的镀液和施镀方法，特别是一种能够抑制锡须生长的PCB最外层铜线路表面化学浸锡的镀液以及施镀方法。

背景技术

在印制电路板制备的过程中，为了保证印制电路板在之后的装配和使用过程中的可焊性等性能，需要对线路表面进行最后的表面终饰处理。常见的表面终饰方法有热风整平、化学镀镍金、有机保焊膜、化学浸锡、化学浸银等方法；其中，化学浸锡和其他表面终饰方法及电镀相比，具有以下特点：1.溶液成分简单，镀液较稳定；2.操作简便易行，能在较低温度下进行施镀；3.镀层厚度均匀，不发生溢镀，能够进行精细线路的加工；4.镀液中含有的物质毒性较小，废液较易处理；5.锡具有惰性，不和空气、水反应，所以镀锡层稳定性较好；6.通过化学镀锡获得的锡层具有可多次焊镀的焊接性能；7.无铅表面处理，具有极大环保优势，成本较低。

但是，目前化学浸锡仍然存在许多需要改进的地方，比如镀层表面发花，镀层厚度较薄，较长时间的存放会生长锡须等问题。目前化学浸锡得到的镀层存放时间(shelftime)一般只能达到6个月，但未来的需求是要达到12个月；长时间存放容易产生锡须的生长问题会对线路造成极大的影响，直径较大的锡须会导致电路永久性短路造成器件失效，而较小直径的锡须会被电流熔断造成短暂性短路或间断性短路，当器件受到外力冲击时，锡须从镀面脱落形成残屑，影响器件正常运行。因此必须采用可行的办法消除锡须或者极力抑制其生长。

锡须生长的主要原因是由于镀层内存在应压力，应压力的产生使锡原子沿着晶体边缘进行扩散，产生了点阵缺陷，这种点阵缺陷导致锡原子扩散过程中在螺旋位错处形成了锡须，并开始不间断地生长，只要应压力存在锡须就不会停止生长，应压力主要是以锡须的形式进行能量的释放。针对锡须产生的原因，目前人们已经发明了一些抑制锡须生长的方法，意法半导体公司的Michael Hundt在《无铅组装中控制锡须》中通过对镀锡板进行退火处理释放应压力以达到抑制锡须生长的目的，研究发现，经过高温处理一定时间后的镀层在室温下储存400天不会出现锡须，但在高温处理之后，会使可焊层厚度降低，降低印制电路板的可焊性；贺岩峰,孙江燕等研究者在《无铅纯锡电镀添加剂的研究》中提出加入特定的精细添加剂，通过改变锡层的结构以阻止锡原子沿着晶体扩散从而抑制锡须的产生，这种方法也能较有效地抑制锡须的生长，但使用添加剂后，镀层的表面较暗并影响镀层的可焊性等性能；机械压力会使镀层内部产生压应力，因此需要保护器械不受受到机械压力或者刮擦等外力的作用在一定程度上也能抑制锡须的生长；Lee B等研究者在《Spontaneous growth mechanism of tin whiskers》文献中表明镀层内的应压力来自于铜锡之间形成的铜锡共化物，于是有研究者在美国专利US5858074公开了一种加入有机金属添加剂的镀液，通过在裸铜待焊面上浸渍处理一层无色的含苯络合物膜在铜锡之间形成保护层来避免铜锡间形成合金化合物进而有效抑制锡须的产生，这种方法确实起到了阻挡铜锡间合金化合物的生成，但是在退膜之后，铜表面可能会遗留薄膜残留物，经过几个热循环之后焊料很难有效地浸流过孔，且OSP活性成份咪唑在经过几次热循环之后会退化，分解，从而影响其保护铜面的性能和可焊性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种用于抑制印制电路板上锡须生长的化学浸锡镀液及施镀方法，本发明通过化学浸锡过程中共沉积起到阻挡作用的金属，抑制铜锡合金的生成，达到消除锡须的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：