專利名稱：一種低溫化學(xué)鍍錫溶液及鍍錫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)金屬材料表面的化學(xué)鍍覆，具體是一種用于銅或銅合金基材表面的
低溫化學(xué)鍍錫溶液及鍍錫方法。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品小型化，作為微細(xì)線路和微電子器件載體的印刷線路板(PCB)也日趨小型化，傳統(tǒng)的熱風(fēng)整平工藝(HASL)已經(jīng)不能滿足電子工業(yè)的要求。而化學(xué)鍍錫工藝由于其優(yōu)良的多次可焊性、鍍層均勻致密、工藝操作簡單、安全性好等優(yōu)點(diǎn)越來越受到重視。如果能找到一種成本低廉、簡便快捷、節(jié)能環(huán)保的化學(xué)鍍錫方法更是人們所期待的。
關(guān)于化學(xué)鍍錫，目前國內(nèi)外主要采用主鹽+還原劑+配位劑(促進(jìn)劑)+其它添加劑(絡(luò)合劑、抗氧化劑及表面活性劑等)的方法進(jìn)行化學(xué)鍍錫的研究。其中主鹽主要采用無機(jī)錫鹽體系(氯化亞錫或硫酸亞錫或氟硼酸鹽)和有機(jī)錫鹽體系(甲烷基磺酸錫或乙烷磺酸錫)；還原劑主要采用次亞磷酸、次亞磷酸鹽、甲醛、硼氫化鈉等；配位劑主要采用硫脲及其衍生物，目的是有效降低銅的氧化還原電位，使Sn"與銅發(fā)生置換反應(yīng)而生成錫鍍層；絡(luò)合劑和抗氧化劑是提高Sn2+的穩(wěn)定性，防止Sn"氧化成Sn4+ ;表面活性劑可以使鍍層更平整細(xì)膩。 中國專利申請(qǐng)CN101403112A "銅及銅合金的化學(xué)鍍錫液"公開了包括甲磺酸錫、甲磺酸、硫脲及其衍生物、次亞磷酸鈉、對(duì)苯二酚及0P-10等有機(jī)錫鹽體系的鍍錫液。
中國專利CN100547111C "—種化學(xué)鍍錫溶液"公開了包括硫酸亞錫、濃硫酸、次亞磷酸鈉、鹽酸吡硫醇、4， 4' -(2-吡啶亞甲基)二苯酚、Schiff堿、脒基硫脲、聚乙二醇6000等無機(jī)錫鹽體系的鍍錫液。 陳春成(銅基上化學(xué)鍍錫工藝研究電鍍與精飾2002年第5期)，提供了包括甲烷基磺酸錫、甲烷基磺酸、還原劑(次亞磷酸鈉、水合肼)、促進(jìn)劑(硫脲、烯丙基硫脲等)、絡(luò)合劑(檸檬酸、葡萄糖酸、EDTA等)、抗氧化劑等有機(jī)錫鹽體系的鍍錫液，施鍍溫度50 70°C。 孫武等(低溫化學(xué)鍍錫工藝條件對(duì)錫層厚度的影響電鍍與環(huán)保 2006年5月)，提供了包括硫酸亞錫、濃硫酸、配位劑、次亞磷酸鈉等無機(jī)錫鹽體系的鍍錫液，施鍍溫度45。C。 以上鍍錫方法，或者工作溫度較高，需要提供更多的能量；或者添加劑的種類繁多，增加了鍍錫成本；或者使用了較高濃度的次亞磷酸鹽，增加廢鍍液處理的費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低溫化學(xué)鍍錫溶液及鍍錫方法，該鍍錫溶液及鍍錫方法成本低、能耗低、溶液穩(wěn)定性好，可以在銅及其合金的表面獲得銀白色光亮鍍錫層，同時(shí)可有效降低環(huán)保負(fù)荷。 本發(fā)明提供的一種低溫化學(xué)鍍錫溶液，分為A溶液和B溶液，其組分及配比分別為
A溶液
硫酸亞錫
B溶液
硫脲
98%濃硫酸
其余為去離子水或蒸餾水
三乙醇胺平平加O
98%濃硫酸聚乙二醇6000
0. 05 0. 25g/L0. 1 0. 4g/L0-0. 02g/L
20 45g/L20 50mL/L
100g/L50mL/L 其余為去離子水或蒸餾水。 所述的硫酸亞錫可以用氯化亞錫或四氯化錫五水合物代替。
所述的三乙醇胺可用二乙醇胺或乙醇胺代替。 所述的低溫化學(xué)鍍錫溶液的制備方法，包括如下步驟A溶液的配制(按上述組分及配比)首先將濃硫酸緩慢加入部分去離子水或蒸餾水中，然后依次將硫酸亞錫、聚乙二醇6000、三乙醇胺、平平加0加入，充分溶解后用去離子水或蒸餾水配至規(guī)定體積。B溶液的配制(按上述組分及配比)將濃硫酸緩慢加入部分去離子水或蒸餾水中，然后加入硫脲，充分溶解后用去離子水或蒸餾水配至規(guī)定體積。 本發(fā)明提供的一種用上述低溫化學(xué)鍍錫溶液鍍錫的方法，將施鍍材料銅或銅合金先在A溶液中浸泡30 180秒，再在B溶液中浸泡60 300秒，即可完成施鍍，A溶液、B溶液工作溫度10 35°C。 與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果本發(fā)明采用A、 B兩組溶液進(jìn)行施鍍，實(shí)現(xiàn)了低溫(10 35°C)鍍錫的可能。施鍍材料在A溶液中通過靜電、范德華力、氫鍵的作用多層吸附Sn2+ (或Sn4+)離子，在B溶液中通過硫脲及其衍生物降低銅的氧化還原電位，使吸附的錫離子通過近距離置換反應(yīng)還原成錫，這樣使鍍錫在低溫下就可快速進(jìn)行。在A溶液中由于不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以溶液可長時(shí)間保存，即便是在空氣中有少量Sn2+被氧化成Sn4+，Sn4+也可在B溶液中還原成金屬錫。錫鹽的水解反應(yīng)屬吸熱反應(yīng)，由于本方法施鍍溫度低，適當(dāng)?shù)乃岫染涂梢种棋a鹽的水解，不必另加絡(luò)合劑；由于Sn4+利用本方法也較易還原成錫，所以A溶液也不必加入抗氧劑；在B溶液中，沒有或有少量Sn2+或Sn4+，有適量的酸存在就不會(huì)發(fā)生水解，溶液也可長期保存。在A、B兩組溶液中均未加入還原劑、抗氧化劑、絡(luò)合劑，其它添加劑的量很小，所以廢鍍液的處理要容易的多。 總之，本發(fā)明的鍍錫溶液化學(xué)材料種類少，成本低；施鍍方法溫度低，耗能少，工藝過程易于控制；廢鍍液容易處理。鍍錫表面致密、平整、光亮，具有實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
A溶液 硫酸亞錫 20g/L
98 %濃硫酸 20mL/L 聚乙二醇6000 0. 05g/L 三乙醇胺 0. lg/L 平平加0 0. 02g/L 其余為去離子水或蒸餾水。 B溶液 硫脲 50g/L 98%濃硫酸 40mL/L 其余為去離子水或蒸餾水。 施鍍方法先將紫銅片在A溶液中浸泡180秒，再在B溶液中浸泡300秒，即可完成施鍍，獲得銀白色光亮鍍錫層，溶液工作溫度20°C。 實(shí)施例2 A溶液 硫酸亞錫 45g/L 98%濃硫酸 50mL/L 聚乙二醇6000 0.25g/L 三乙醇胺 0. 4g/L 平平加0 Og/L 其余為去離子水或蒸餾水。 B溶液 硫脲 20g/L 98 %濃硫酸 20mL/L 其余為去離子水或蒸餾水。 施鍍方法先將紫銅片在A溶液中浸泡30秒，再在B溶液中浸泡60秒，即可完成施鍍，溶液工作溫度15°C。 實(shí)施例3 A溶 夜 硫酸亞錫 30g/L 98%濃硫酸 30mL/L 聚乙二醇6000 0. lg/L 三乙醇胺 0. 2g/L 平平加0 0. Olg/L 其余為去離子水或蒸餾水。 B溶液 硫脲 40g/L 98%濃硫酸 30mL/L 其余為去離子水或蒸餾水。 施鍍方法先將銅合金在A溶液中浸泡90秒，再在B溶液中浸泡180秒，即可完成施鍍，溶液工作溫度25°C。[0067:[0068:[0069:[0070:
[0071:
[0072:[0073:[0074:[0075:[0076:[0077:[0078:[0079:
施鍍，
[0080:
[0081:
[0082:[0083:[0084:[0085:[0086:[0087:[0088:[0089:[0090:
[0091:
[0092:
施鍍，
40g/L45mL/L0. 2g/L0. 3g/L0.005g/L
實(shí)施例4A溶液硫酸亞錫98%濃硫酸聚乙二醇6000三乙醇胺平平加0其余為去離子水或蒸餾水。B溶液
硫脲 100g/L98%濃硫酸 50mL/L其余為去離子水或蒸餾水。
施鍍方法先將紫銅片在A溶液中浸泡90秒，再在B溶液中浸泡300秒，即可完成溶液工作溫度10°C。實(shí)施例5A溶液硫酸亞錫98%濃硫酸聚乙二醇6000三乙醇胺平平加0
其余為去離子水或蒸餾水-B溶液硫脲
98%濃硫酸其余為去離子水或蒸餾水。
施鍍方法先將銅合金在A溶液中浸泡80秒，再在B溶液中浸泡200秒，即可完成溶液工作溫度35°C。
30g/L30mL/L0. 15g/L0. 25g/L0. Olg/L
20g/L20mL/L
權(quán)利要求
一種低溫化學(xué)鍍錫溶液，其特征在于分為A溶液和B溶液，其組分及配比分別為A溶液硫酸亞錫20～45g/L98％濃硫酸 20～50mL/L聚乙二醇60000.05～0.25g/L三乙醇胺0.1～0.4g/L平平加O 0-0.02g/L其余為去離子水或蒸餾水；B溶液硫脲20～100g/L98％濃硫酸 20～50mL/L其余為去離子水或蒸餾水。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種低溫化學(xué)鍍錫溶液，其特征在于，所述的硫酸亞錫用氯化亞錫或四氯化錫五水合物代替。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種低溫化學(xué)鍍錫溶液，其特征在于，所述的三乙醇胺用二乙醇胺或乙醇胺代替。
4. 一種用權(quán)利要求1所述的低溫化學(xué)鍍錫溶液鍍錫的方法，將施鍍材料銅或銅合金先在A溶液中浸泡30 180秒，再在B溶液中浸泡60 300秒，即完成施鍍，A溶液、B溶液工作溫度10 35°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低溫化學(xué)鍍錫溶液及鍍錫方法，鍍錫溶液分為A、B兩組溶液，A溶液包括硫酸亞錫或氯化亞錫或四氯化錫、濃硫酸、聚乙二醇、三乙醇胺等，B溶液包括硫脲和濃硫酸。鍍錫方法先將銅或銅合金浸入A溶液中30～180秒，再浸入B溶液中60～300秒，即可完成施鍍，獲得銀白色光亮鍍錫層，溶液工作溫度10～35℃。本發(fā)明鍍液穩(wěn)定、鍍錫速度快，成本低，節(jié)能環(huán)保，具有實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C23C18/31GK101760730SQ20101011353
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月21日
發(fā)明者李文娟, 盛若虹, 鄭慧敏, 韓紅斐 申請(qǐng)人:太原師范學(xué)院