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活性錫電鍍新技術(shù)
眾所周知，錫鉛(Sn-Pb)合金焊料能優(yōu)異，在電子元器件的組裝領(lǐng)域得廣泛應(yīng)用。但是，Sn-Pb中的鉛對于環(huán)境和人體健康有害，限制使用含鉛電子材料的活動(dòng)已正式啟動(dòng)。在歐洲歐洲委員會已提出電子機(jī)器棄物條令案的第3次草案明文規(guī)定，在2004年的廢棄物中嚴(yán)禁有鉛Pb、鎘Cd、汞Hg和6價(jià)鉻Cr等有害物質(zhì)。在亞洲的日本于1998年已制定出家電產(chǎn)品回收法案，從2001年開始生產(chǎn)廠家對已使用過的廢棄家電產(chǎn)品履行回收義務(wù)。根據(jù)這一法案，日本各個(gè)家電?信息機(jī)器廠家開始勵(lì)行削減鉛使用量的活動(dòng)。
在這樣的背景下，強(qiáng)烈要求開發(fā)無鉛焊接技術(shù)和相應(yīng)的純錫電鍍技術(shù)。
純錫電鍍技術(shù)要求
在錫鍍層和電鍍液中，除了不允許使用含鉛物質(zhì)之外，比較難于實(shí)現(xiàn)的是要求與以往一直使用的Sn-Pb電鍍層有同樣的寶貴特性。具體要求的性能，如下所述：
(1)環(huán)境 不允許有像鉛Pb等有害人體健康和污染環(huán)境的物質(zhì)；
(2）抑制金屬須晶產(chǎn)生；
(3)低成本；
(4)可操作性 指電鍍工藝容易管理；
(5)可靠性 即使是長期使用電解液，也能保證錫鍍層穩(wěn)定；
(6)排水處理 不加特殊的螯合劑(Chelate)，可利用中和凝聚沉淀處理方法清除。
在選擇無鉛純錫電鍍技術(shù)時(shí)，應(yīng)綜合分析上述諸多因素，選擇活性錫電鍍技術(shù)，現(xiàn)已研究很多種，諸如，試圖以Sn-Zn、Sn-Bi、Sb-Ag和Sn-Cu電鍍?nèi)〈恢笔褂玫腟n-Pb電鍍。然而，這些無鉛電鍍技術(shù)也是各有短、長，并非十全十美。例如，Sn電鍍的優(yōu)點(diǎn)是低成本，確有電子元器采用電鍍錫的力方法，因?yàn)槭菃我唤饘馘a，當(dāng)然不存在電鍍合金比率的管理問題。可是，Sn電鍍的缺點(diǎn)突出，如像產(chǎn)生金屬須晶(Whisker)而且焊料潤濕性隨時(shí)間推移發(fā)生劣化。Sn-Zn電鍍的長處于在成本和熔點(diǎn)低，美中不足是大氣中焊接困難，必須在氮?dú)庵袑?shí)現(xiàn)焊接。Sn-Bi電鍍的優(yōu)勢是熔點(diǎn)低而且焊料潤濕性優(yōu)良，其劣勢也不勝枚舉：因?yàn)锽i是脆性金屬，含有Bi的Sn-Bi鍍層容易發(fā)生裂紋，而且組裝后的器件引線和電路板焊接界面剝（Liftoff），更麻煩的是電解液中的Bi3+離子在Sn-Bi合金陽極或電鍍層上置換沉積。Sn-Ag電鍍的優(yōu)點(diǎn)是接合強(qiáng)度以及耐熱疲勞特性都非常好，缺點(diǎn)是成本高，也存在Sn-Ag陽極和Sn-Ag鍍層上出現(xiàn)Ag置換沉積現(xiàn)象。日本上村工業(yè)公司認(rèn)為Sn-Cu電鍍最有希望取代Sn-Pb電鍍，于是開發(fā)了Sn-Cu電解液。關(guān)于Sn-Cu電鍍層特性，它除了熔點(diǎn)稍許偏高(Sn-Cu共晶溫度227℃)之外，潤濕性良好。成本低，對流焊槽無污染，而且可抑制金屬須晶生成。
而東莞市精益電子材料有限公司開發(fā)的“活性錫陽極球”產(chǎn)品，可沿用純錫電鍍工藝，無需改變電鍍液的配方，同樣可抑制錫金屬須的產(chǎn)生，只是在純錫陽極中添加一種可抑制金屬晶粒外長、細(xì)化金屬晶粒，使錫鍍層的金屬晶粒細(xì)致，解決了電鍍純錫工藝中的不足。
眾所周知，錫鉛(Sn-Pb)合金焊料能優(yōu)異，在電子元器件的組裝領(lǐng)域得廣泛應(yīng)用。但是，Sn-Pb中的鉛對于環(huán)境和人體健康有害，限制使用含鉛電子材料的活動(dòng)已正式啟動(dòng)。在歐洲歐洲委員會已提出電子機(jī)器棄物條令案的第3次草案明文規(guī)定，在2004年的廢棄物中嚴(yán)禁有鉛Pb、鎘Cd、汞Hg和6價(jià)鉻Cr等有害物質(zhì)。在亞洲的日本于1998年已制定出家電產(chǎn)品回收法案，從2001年開始生產(chǎn)廠家對已使用過的廢棄家電產(chǎn)品履行回收義務(wù)。根據(jù)這一法案，日本各個(gè)家電?信息機(jī)器廠家開始勵(lì)行削減鉛使用量的活動(dòng)。
在這樣的背景下，強(qiáng)烈要求開發(fā)無鉛焊接技術(shù)和相應(yīng)的純錫電鍍技術(shù)。
純錫電鍍技術(shù)要求
在錫鍍層和電鍍液中，除了不允許使用含鉛物質(zhì)之外，比較難于實(shí)現(xiàn)的是要求與以往一直使用的Sn-Pb電鍍層有同樣的寶貴特性。具體要求的性能，如下所述：
(1)環(huán)境 不允許有像鉛Pb等有害人體健康和污染環(huán)境的物質(zhì)；
(2）抑制金屬須晶產(chǎn)生；
(3)低成本；
(4)可操作性 指電鍍工藝容易管理；
(5)可靠性 即使是長期使用電解液，也能保證錫鍍層穩(wěn)定；
(6)排水處理 不加特殊的螯合劑(Chelate)，可利用中和凝聚沉淀處理方法清除。
在選擇無鉛純錫電鍍技術(shù)時(shí)，應(yīng)綜合分析上述諸多因素，選擇活性錫電鍍技術(shù)，現(xiàn)已研究很多種，諸如，試圖以Sn-Zn、Sn-Bi、Sb-Ag和Sn-Cu電鍍?nèi)〈恢笔褂玫腟n-Pb電鍍。然而，這些無鉛電鍍技術(shù)也是各有短、長，并非十全十美。例如，Sn電鍍的優(yōu)點(diǎn)是低成本，確有電子元器采用電鍍錫的力方法，因?yàn)槭菃我唤饘馘a，當(dāng)然不存在電鍍合金比率的管理問題。可是，Sn電鍍的缺點(diǎn)突出，如像產(chǎn)生金屬須晶(Whisker)而且焊料潤濕性隨時(shí)間推移發(fā)生劣化。Sn-Zn電鍍的長處于在成本和熔點(diǎn)低，美中不足是大氣中焊接困難，必須在氮?dú)庵袑?shí)現(xiàn)焊接。Sn-Bi電鍍的優(yōu)勢是熔點(diǎn)低而且焊料潤濕性優(yōu)良，其劣勢也不勝枚舉：因?yàn)锽i是脆性金屬，含有Bi的Sn-Bi鍍層容易發(fā)生裂紋，而且組裝后的器件引線和電路板焊接界面剝（Liftoff），更麻煩的是電解液中的Bi3+離子在Sn-Bi合金陽極或電鍍層上置換沉積。Sn-Ag電鍍的優(yōu)點(diǎn)是接合強(qiáng)度以及耐熱疲勞特性都非常好，缺點(diǎn)是成本高，也存在Sn-Ag陽極和Sn-Ag鍍層上出現(xiàn)Ag置換沉積現(xiàn)象。日本上村工業(yè)公司認(rèn)為Sn-Cu電鍍最有希望取代Sn-Pb電鍍，于是開發(fā)了Sn-Cu電解液。關(guān)于Sn-Cu電鍍層特性，它除了熔點(diǎn)稍許偏高(Sn-Cu共晶溫度227℃)之外，潤濕性良好。成本低，對流焊槽無污染，而且可抑制金屬須晶生成。
而東莞市精益電子材料有限公司開發(fā)的“活性錫陽極球”產(chǎn)品，可沿用純錫電鍍工藝，無需改變電鍍液的配方，同樣可抑制錫金屬須的產(chǎn)生，只是在純錫陽極中添加一種可抑制金屬晶粒外長、細(xì)化金屬晶粒，使錫鍍層的金屬晶粒細(xì)致，解決了電鍍純錫工藝中的不足。
