锡铜合金电镀新技术

(1)电解液构成及作业条件

  关于Soft Alloy GTC的标准电解液构成和作业条件,详见表1所示。Soft Alloy GTC产品系列对应由滚筒式电镀直到高速电镀的宽阴极电流密度范围应用,同时,用户可根据用途选择电解液,例如,对于耐药性方面有问题的电子元器件可选用中性的电解液。

  (2)良好镀层外观

  关于Sn-Cu电镀层的表面形状当放大1000倍时观察各种电解液构成的镀层(包括滚筒式电镀、支架式电镀和高速电镀电解液形成的镀层),均都致密且呈现半光泽状。

  (3)析出比率

  电镀层的析出比率、可作出定量分析。具体作法是使用SUS作为基底进行电镀,把其电镀层溶解到1:1硝酸溶液中,通过原子吸收光;谱分析将获得定量分析结果。例如,在支架电镀的电解液里金属比率和镀层里铜Cu含有率之间的关系如图1所示。在电解液里Cu的含有率增加的情况下,镀层里的铜Cu含有率也几乎成正比地增长,根据这种近似的线性关系很容易管理合金比例;电解液中Cu的含有率与1wt%时的阴极电流密度和镀层中Cu含有率的关系如图2所示,从中不难看出除了在低电流密度时镀层中的Cu含有率偏高—些之外,基本上与电流密度无关,比较稳定。也就是说,电流密度超过2A/cm2以后,基本上镀层中的含Cu率不再受阴极电流密度左右。

   (4)关于电镀层的熔点

  关于Sn-Cu电镀层的熔点测试方法如下,取10mg的Sn-Cu镀层,在流动氮气流速为50mL/分的环境下,将温度由室温开始,以10℃份的升温速度加温到300C,测量其熔点。测试结果,以差示扫描热量分析曲线表示,详见图4所示。对三种样品实测结果,它们的熔融峰值温度都处于Sn-Cu合金的共晶温度227℃附近(详见图4);即使是电镀层样品中的Cu含有率有差异,但是,熔融峰值温度几乎是相同的。

  (5)焊料润湿性优秀

  有比较才能有鉴别,为了证实Sn-Cu焊料镀层的润湿性是否优秀,采用Meniscograph方法构成的Zero CrossTime对各种焊料镀层断评比。具体作法是以Soft Alloy GTC-20电解液用支架式电镀方法制造出多种焊料镀层样品,通过高温高湿处理(温度:60℃相对湿度:95%,处理时间:168小时)后,进行润湿性评比。具体的Menis-cograph测试条件如表2所示。测试样品的制作过程如下:在铜基础材料上先电镀一层Ni,再在其表面上电镀所要测试的Sn-Cu镀层。用作对比的镀层样品是Sn和Sn-Pb镀尾测试条件完全相同。

  评比测试的结果,如图4所示。测试样品和对比用样品,当它们在高温高湿处理之前,各个焊料镀层的润湿性几乎是相同的。但是,经过高温高湿处理之后,利用Zero Cross Time进行比较,结果显示在图4里,一目了然。

  评比结果,除Sn-3.5wt%Cu镀层的润湿性比Sn-Pb镀层表2Meniscograph测试条件有所劣化之外,其它含铜率不同的Sn-Cu焊料镀层的润湿性劣化程度很小,堪称Sn-Cu焊料镀层润湿性优秀。