1. 作用和特性

焊料(60%)的錫和40%的鉛)鍍層應(yīng)具有雙重目的。它既用來(lái)作為金屬抗蝕層，也用來(lái)作為以后要焊接元、器件的可焊性基體。因?yàn)檫@種鍍出的合金近于錫/鉛的低共熔點(diǎn)(63的錫/37的鉛，熔點(diǎn)為367℉);因此它是很容易熱熔的，這就使得它很可焊。大多數(shù)PCB制造廠商，要電鍍金屬化孔。當(dāng)為了保證焊接一致而要求合金成分不變時(shí)，就采用焊料鍍層。美國(guó)軍用技術(shù)規(guī)范"MIL-P-81728，電鍍錫-鉛"指出：

除非另有規(guī)定，電子元、器件(PCB，尤其是那些用金屬化孔互連的、接線柱和空心鉚釘?shù)?用的錫/鉛鍍層的厚度，當(dāng)以至少相隔0.1 英寸的四點(diǎn)測(cè)量時(shí)，平均最小厚度應(yīng)為0.0003英寸(0.3毫英寸)

MIL-STD-202的方法208敘述了一個(gè)用來(lái)確定鍍層可焊性的機(jī)理。要得到認(rèn)可，測(cè)試時(shí)，鍍層應(yīng)很容易和完全被焊料所覆蓋。

電鍍錫鉛金一般采用氟硼酸鹽鍍液，這與鍍液具有的成份簡(jiǎn)單、陰極和陽(yáng)極電流效率高，可以獲得含錫、鉛為任何比例的合金鍍層有關(guān)。

錫鉛合金電鍍鍍液主要由氟硼酸錫、氟硼酸鉛、氟硼酸和添加劑所組成。金屬的氟硼酸鹽可以買(mǎi)到濃液，然后再用水稀釋到所要求的金屬含量。下表列出了可以買(mǎi)到的濃縮液的金屬含量，配成鍍液的各種含量列在下表中，其中有金屬化孔電鍍用的高分散性鍍液配方。

1) 鍍液各組分的作用： 氟硼酸亞錫和氟硼酸鉛是金屬的來(lái)源。鍍液金屬組分的變化，將會(huì)影響合金淀積層的成分。

先在熱水中溶解硼酸，再加到鍍槽中。在冷水中先使胨溶脹，然后將水加熱，同時(shí)強(qiáng)力攪拌。應(yīng)先將氟硼酸加到水中，然后再加入硼酸和金屬鹽濃液。

高分散性槽液配方：這種鍍液具有分散能力高、覆蓋能力好、鍍液成份簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，成本低，熱熔時(shí)的潤(rùn)濕性能好等伏點(diǎn)。缺點(diǎn)是鍍層較軟，易在生產(chǎn)過(guò)程中劃痕。通過(guò)熱熔可以改變晶體結(jié)構(gòu)，提高鍍層的抗蝕性能。

游離氟硼酸對(duì)鍍層成份影響不大，而對(duì)鍍層的結(jié)晶顆粒大小有影響。它能提高槽液的導(dǎo)電率和槽液的分散性，在氟硼酸濃度高的情況下，淀積層的晶粒尺寸變得細(xì)而平滑。同時(shí)保證陽(yáng)極中Sn/Pb的正常溶解、抑制Sn2+的水解，提高鍍液的穩(wěn)定性。

硼酸在電鍍中通常起緩沖劑作用，是為了抑制氟硼酸鹽的水解而保持槽液的穩(wěn)定性。同時(shí)又阻止了氟化輕氣體的逸出，抑制了氟化鉛沉淀的產(chǎn)生。但硼酸的加入會(huì)降低鍍液的電導(dǎo)率，應(yīng)加以控制。

胨是改促進(jìn)生成平滑、晶粒細(xì)而無(wú)"樹(shù)枝狀"的鍍層。但易分解，造成有機(jī)污染，增加運(yùn)行維護(hù)的負(fù)擔(dān)，影響生產(chǎn)效率。明膠等非胨類(lèi)添加劑具有相同的作用，并且已成功地用來(lái)代替胨，有利于降低有機(jī)污染，提高生產(chǎn)效率。

專(zhuān)利性的添加劑起著胨相同的作用，并可買(mǎi)到濃液，使用很方便?，F(xiàn)在可以買(mǎi)到的多數(shù)光亮劑，能獲得鏡面光亮焊料鍍層。已經(jīng)指出這種鏡面光亮的鍍層不需要熱熔。

膠體添加劑的加入，可改善鍍液的分散能力，使鍍層結(jié)晶細(xì)致。但鍍液中膠體的含量對(duì)鍍層中錫的含量有顯著的影響，隨著膠體含量的增加，鍍層中錫含量亦增加。因?yàn)椋@些添加劑對(duì)鉛的電沉積有效強(qiáng)的抑制作用;另一方面，膠體含量過(guò)多，生產(chǎn)過(guò)程中膠體在鍍層表面吸附而夾雜于鍍層中使鍍層脆性增加，所以在生產(chǎn)過(guò)程中，一定要適當(dāng)控制鍍液中膠體含量。

2) 影響淀積層金屬成份的一些因素 ：

錫是很容易發(fā)生變化的主要組分，鍍液在某些情況下，會(huì)導(dǎo)致錫組分的增加或降低。

長(zhǎng)期放置，亞錫會(huì)氧化。分析會(huì)說(shuō)明，槽液中的亞錫是否仍在工作參數(shù)范圍之內(nèi)。

溫度過(guò)高時(shí)，鍍液中的二價(jià)錫離子易氧化成四價(jià)錫離子。溫度高于100℉，沉積層中的錫會(huì)稍微偏高。

合金鍍層中的錫含量，隨電流密度增加而增加。高于推薦的電流密度，淀積層中的錫會(huì)增加(通常選取1.5-2A/dm2)。為了保證鍍層錫/鉛=60/40的比例，維持其可焊性，正確計(jì)算施鍍面積、比較準(zhǔn)確的控制電流密度至關(guān)重要。

過(guò)度攪拌會(huì)使槽液中的亞錫氧化加快，隨后將會(huì)使淀積層中的錫含量下降。

在槽液中添加濃度為0.5~1.0 克/升的間苯二酚，是為了抑制錫氧化。使用間苯二酚，淀積層中的錫含量會(huì)提高，這將迫使槽液中的亞錫含量下降。

3) 槽液的維護(hù)

溫度 ：溫度過(guò)低，電極過(guò)程進(jìn)行太慢，鍍層粗糙，高電流區(qū)易燒焦，嚴(yán)重時(shí)間苯二酚和硼酸等會(huì)結(jié)晶析出。隨溫度增加電流密度上限直將提高，一般來(lái)說(shuō)，溫度上升，鍍層中錫含量會(huì)降低。在采用胨或類(lèi)似添加劑的一些槽液，其溫度并不是很?chē)?yán)格的。但采用專(zhuān)利性光亮劑的一些槽液，則要求嚴(yán)格控制溫度在70~80℉，以防止光亮劑降解。

過(guò)濾與攪拌 ：槽液應(yīng)該采用連續(xù)過(guò)濾，以維持槽液澄清和防止鍍層粗糙(實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)需與攪拌相結(jié)合)。為了去除來(lái)自添加劑 的降解產(chǎn)物，槽液必須定期用活性炭處理。任何一種凈化處理中，都不應(yīng)該使用過(guò)氧化氫。攪拌可以消除濃度差，使電極過(guò)程順利進(jìn)行，更重要的是增加金屬化孔內(nèi)的鍍液流通量，提高深鍍能力。一般采用掛板孔方向陰極板面移動(dòng)，移動(dòng)頻率為15-20次/分鐘;振幅20-50毫米

分析 ：應(yīng)該經(jīng)常分析亞錫，鉛和氟硼酸。首先應(yīng)該分析空著不用的槽液，以保證各組成都處在工作參數(shù)的范圍之內(nèi)。此外，淀積層的分析應(yīng)與溶液的分析結(jié)合進(jìn)行，化驗(yàn)分析應(yīng)制訂嚴(yán)格的規(guī)程由工藝控制部分掌握，以保證鍍液的穩(wěn)定性與鍍層質(zhì)量。

陽(yáng)極：電鍍錫/鉛合金用的陽(yáng)極，常用60/40的錫/鉛合金做可溶性陽(yáng)極。放入不銹鋼或蒙乃爾合金做成的專(zhuān)用陽(yáng)極籃。目的是，使陽(yáng)極面積常定，電力線分布均勻、提高陽(yáng)極利用率與降低成本。陽(yáng)極與陰極的面積比為2比1。陽(yáng)極應(yīng)套入用聚丙烯材料做成的陽(yáng)極袋，應(yīng)定期清洗陽(yáng)極袋或檢查孔眼是否暢通。

4)氟硼酸鹽鍍錫/鉛鍍液的缺陷排除

有機(jī)污染 大多數(shù)有機(jī)污染的影響，可以通過(guò)活性炭定期地處理來(lái)避免。有機(jī)污染的一些癥狀是淀積層出現(xiàn)白斑或錫花紋、鍍層的分散性降低和鍍層的可焊性差，嚴(yán)重時(shí)局部無(wú)鍍層。有機(jī)物的主要來(lái)源是添加劑的降解和電鍍抗蝕劑。

金屬污染因?yàn)殡?a href="http://www.ijami.cn/zhuanti/dutong/" target="_blank">鍍銅在電鍍焊料之前，銅鍍液帶入錫/鉛鍍液中，隨后就造成金屬污染。金屬污染是以分散性降低和晶粒尺寸增大來(lái)表征的。銅等金屬雜質(zhì)應(yīng)該在0.2-0.5/dm2電流密度下，使用波紋鋼瓦楞陰極來(lái)空鍍?nèi)コ?/p>

氯化物 氟化物會(huì)降低分散性，影響晶粒結(jié)構(gòu)，使合金淀積層的成分偏離要求。要避免氯化物，不應(yīng)使用含有氯化物的水來(lái)配制和補(bǔ)加槽液。在鍍焊料前，不用鹽酸而推薦用氟硼酸浸。

空氣 不允許把空氣引入槽液，它會(huì)使亞錫迅速氧化。要避免使用有泄漏的過(guò)濾泵，當(dāng)過(guò)濾時(shí)，要保證流出物在槽液的液面下引入，這樣就使之與空氣的接觸減少到最低程度。

可焊性差：除了鍍層中錫/鉛比例不合適與槽液中的有機(jī)污染是可焊性差的原因之外，淀積層中的夾雜物也會(huì)引起嚴(yán)重的半潤(rùn)濕現(xiàn)象。但專(zhuān)利性的化合物完全可以去除蝕刻液的付產(chǎn)物;一般說(shuō)來(lái)，還會(huì)改善沉積層的美觀度。雖然擦刷可獲得半光亮的焊料淀積層，但是當(dāng)裝配時(shí)，擦刷所嵌入焊料淀積層表面的雜質(zhì)或其它材料，會(huì)引起嚴(yán)重的焊接問(wèn)題?？梢再I(mǎi)到許多光亮浸劑，可以起到與熱熔相同的作用，并仍能保持其可焊性。

實(shí)踐證明，有些可焊性鍍層，隨著貯存期的延長(zhǎng)，可焊性逐漸變差。據(jù)報(bào)導(dǎo)，研究者認(rèn)為可焊性降低與鍍層氧化和基體(銅或銅合金)與鍍層之間形成合金層(擴(kuò)散)等因素有關(guān)。如果鍍層很薄，該合金層(主要是銅錫合金)會(huì)暴露于鍍件表面，而難以焊接。所以錫/鉛合金層必須有足夠的厚度，此厚度應(yīng)大于因基體和鍍層擴(kuò)散而形成合金的厚度。據(jù)介紹在貯存或高溫老化過(guò)程中形成的合金厚度大約為1.5-2μm。實(shí)踐得出錫/鉛合金的厚度為6-8μm合適。

操作工藝與鍍液維護(hù)：電鍍操作與鍍液運(yùn)行維護(hù)，最好進(jìn)行責(zé)任制分工。鍍液與整工藝流程的化學(xué)藥水從配制、添加、運(yùn)行維護(hù)與品質(zhì)保證，由化驗(yàn)室全面負(fù)責(zé)制。操作工負(fù)責(zé)工藝操作過(guò)程與質(zhì)量檢查。目的，是提高整工藝流程的工作質(zhì)量，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性。據(jù)實(shí)際調(diào)查，鍍液工藝方面的質(zhì)量占30%;而工藝操作與前工藝不良造成的質(zhì)量問(wèn)題占70%。實(shí)際上由于管理的問(wèn)題就占80%而設(shè)計(jì)與技術(shù)的問(wèn)題只占20%(因?yàn)楝F(xiàn)在的設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)已很成熟)。所以希望引起各管理層的重視。