本发明专利技术公开了一种电镀Ｓｎ－Ｃｕ合金的装置及其方法，该装置包括电解槽和给电解槽的阴阳极施加电流的双脉冲电源，所述电解槽包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室的中间由离子选择性膜隔开，所述阳极室中包括阳极和阳极电解液，所述阴极室中包括阴极和阴极电解液，所述阳极室和阴极室之间设置有通道。本发明专利技术提供的利用上述装置电镀Ｓｎ－Ｃｕ合金的方法，包括以下步骤：（１）预处理待镀工件；（２）配制阳极电解液和阴极电解液；（３）将待镀工件放入电解槽的阴极室，在阴阳极上施加不同波形的双脉冲电流，即可在阴极上获得可焊性Ｓｎ－Ｃｕ合金镀层。本发明专利技术具有良好可焊性，较强的抗须晶生长能力，成本低，工艺稳定，合金比例易控制等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电镀Sn-Cu合金的装置，本专利技术同时还涉及一种电镀Sn-Cu 合金的的方法，具体通过在电子元器件表面电镀一层Sn-Cu合金，以确保金属表 面具有良好的可焊性。
技术介绍
电子零部件上往往要镀覆可焊性镀层，以确保良好的焊接性能，Sn和Sn-Pb 合金镀层具有优良的可焊性，已经广泛地应用于电子工业领域中，但是Sn-Pb合 金镀层中含有污染环境的铅，锡镀层容易产生导致电路短路的晶须。近年来随着人们环保意识的增强和对于自身健康的关注，铅污染越来越受到 人们的重视，越来越多的研究表明，铅对人类和环境构成了严重的威胁。2003 年7月13日，欧盟正式颁布WEEE/RoHS法令，并明确要求其所有成员国必须 在2004年8月13日以前将此指导法令纳入其法律条文中。该法令严格要求在电 子信息产品中不得含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯(PBB)及多溴二苯醚(PBDE)。 严格的禁铅条例使电子封装产业对无铅材料提出了更高的要求，已经成熟的锡铅 合金必须被性能相近或更高的无铅材料所替代。现在已经开发了Sn、 Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-In合金、Sn-Zn和Sn-Cu 合金等可焊性镀层，纯Sn电镀的优点是低成本，不存在电镀合金比率的管理问 题。可是，Sn容易产生金属须晶而且焊料润湿性随时间推移发生劣化；Sn-Ag 电镀的优点是接合强度以及耐热疲劳特性都非常好，缺点是成本高，存在Sn阳 极上易出现Ag置换沉积现象；Sn-Bi电镀的优势是熔点低而且焊料润湿性优良， 但是Bi是脆性金属，含有Bi的Sn-Bi镀层容易发生裂纹，而且组装后的器件引 线和电路板焊接界面剥离，电解液中的B产离子在Sn-Bi合金阳极或电镀层上置 换沉积，难以确保电子部件之间的可靠焊接；Sn-In合金镀层的熔点低于Sn-Pb 合金镀层的熔点，降低了焊接接合时的焊接强度，铟的价格也较贵；Sn-Zn电镀 的长处于在成本和熔点低，但是由于Sn-Zn合金镀层容易氧化，难以在空气中进 行可靠的焊接；Sn-Cu合金镀层成本低，镀层延展性好，结合强度高，能够有效的抑制金属晶须，在波峰焊过程中不污染焊料，既适宜于表面贴装型的再流焊， 也适用于接插型的波峰焊，但目前已开发的Sn-Cu电镀工艺中，有机添加剂较多， 镀层存在夹杂物，导致镀层可焊性降低，同时，Sn-Cu合金电解液里，使用可溶 性阳极时在其表面上会置换沉积出Cu金属。因此，这些电解液中的金属比率的 平衡遭到破坏，电镀层的合金比率管理很困难，与此同时还必须维护电镀用阳极， 如像清除阳极上置换出来的金属等都是很麻烦的作业。若用不溶性Pt/Ti板等不 溶性阳极时，需要补充药液费等导致生产成本大增。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有良好可焊性，较强的抗须晶生长能力，成本 低，工艺稳定，合金比例易控制的Sn-Cu合金电镀装置及其方法。本专利技术提供的电镀Sn-Cu合金的装置包括电解槽和给电解槽的阴阳极施加 电流的双脉冲电源，所述电解槽包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室的中间由 离子选择性膜隔开，所述阳极室中包括阳极和阳极电解液，所述阴极室中包括阴 极和阴极电解液，所述阳极室和阴极室之间设置有通道。在电镀过程中，阴极室 的水可以通过离子选择性膜渗入阳极室，阳极室液面升高，阳极电解液通过通道 流入阴极室；在阴阳极上施加不同波形的双脉冲电流，在阴极上即可获得可焊性 镀层。在上述装置中，所述离子选择性膜为阳离子膜或阴离子膜； 所述阳极室中的阳极材料为99.99%的纯锡；所述阳极电解液包括甲基磺酸、二价锡离子、抗氧化剂和絮凝剂，其余为水； 所述阴极电解液包括甲基磺酸、二价锡离子、抗氧化剂、絮凝剂、铜离子、 分散剂和有机酸，其余为水。本专利技术提供的利用上述装置电镀Sn-Cu合金的方法，包括以下步骤(1) 预处理待镀工件；(2) 配制阳极电解液和阴极电解液，其中阳极电解液包括甲基磺酸、二价锡 离子、抗氧化剂和絮凝剂，其余为水；阴极电解液包括甲基磺酸、二价锡离子、 抗氧化剂、絮凝剂、铜离子、分散剂和有机酸，其余为水；(3) 将待镀工件放入电解槽的阴极室，在阴阳极上施加不同波形的双脉冲电流，即可在阴极上获得可焊性Sn-Cu合金镀层。 在上述步骤中，步骤(l)所述的预处理工序包括除油、抛光、活化和预浸。步骤(2)所述的阳极电解液中所述二价锡离子为甲基磺酸亚锡，其浓度为30 150g/L，所述甲基磺酸的浓度为100 300g/L，所述抗氧化剂为间苯二酚、 邻苯二酚、对苯二酚、抗坏血酸、硫酸肼、苯酚或苯酚磺酸，其浓度为1 25g/L， 所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、淀粉衍生物或壳聚糖，其浓度为0.1 10g/L。步骤(2)所述的阴极电解液中所述二价锡离子为甲基磺酸亚锡，其浓度为 15 100g/L，所述甲基磺酸的浓度为100~300g/L，所述抗氧化剂为间苯二酚、 邻苯二酚、对苯二酚、抗坏血酸、硫酸肼、苯酚或苯酚磺酸，其浓度为1 25g/L， 所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、淀粉衍生物或壳聚糖，其浓度为0.1 10g/L，所述铜离子的浓度为0.1 10g/L，所述分散剂为垸基酚聚氧乙烯醚、聚 乙烯亚胺、聚氧乙烯和聚氧丙烯共聚物、聚氧乙烯脂肪醇醚或聚乙二醇，其浓度 为2~18g/L，所述有机酸为甲基丙烯酸、酒石酸、葡萄糖酸、富马酸或草酸， 其浓度为1 5g/L。步骤(3)所述的双脉冲电流的波形为方波，正向导通时间0.1 0.5ms，反向导 通时间0.1 0.2ms，正向关断时间0.8 1.0ms，反向关断时间0.9 1.2ms，正向 工作时间100ms，反向工作时间10ms,正向占空比10 30%，反向占空比10 30%,正向平均电流密度1 2A/dm2，反向电流密度0.1 0.5A/dm2，脉冲频率 500 3000Hz。利用本专利技术装置及其方法，可以最大限度的降低和去除镀层潜在的须晶生 长；镀液中不含对环境有害、难处理的络合剂和螯合剂；在电镀过程中使用可溶 性锡阳极，电解液中的二价锡离子不会在可溶性阳极上发生置换反应，降低了生 产成本；采用双脉冲电流来减少有机添加剂的用量，同时减少镀层中有机杂质的 夹杂，减小和消除氢脆降低镀层的内应力，提高镀层的可焊性。本专利技术装置及其 方法适宜于IC引线架、连接器、片状电容或片状电阻等电子部件的电镀需求。附图说明图1为本专利技术实施例的电镀装置示意图。具体实施例方式以下列举具体实施例对本专利技术进行说明，需要指出的是，以下实施例只用于 对本专利技术作进一步说明，不代表本专利技术的保护范围，其他人根据本专利技术的提示做 出的非本质的修改和调整，仍属于本专利技术的保护范围。 实施例1(1) 电镀Sn-Cu合金镀层的装置如图1所示，本专利技术提供的电镀Sn-Cu合金的装置，其包括电解槽2和给电 解槽的阴阳级施加电流的双脉冲电源1，所述电解槽包括阳极室3和阴极室4， 阳极室3和阴极室4的中间由离子选择性膜5隔开，所述阳极室3中包括可溶性 锡阳极6和阳极电解液，所述阴极室中包括阴极7和阴极电解液，所述阳极室3 和阴极室4之间还设置有通道8，在电镀过程中阴极室的水可以通过离子选择性 膜5渗入阳极室3，阳极室3液面升高，阳极电解液通过该通道8流入阴极室4， 在阴极7上获得可焊性镀层。(2) 利用上述装置电镀S本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电镀Ｓｎ－Ｃｕ合金的装置，其特征在于，该装置包括电解槽和给电解槽的阴阳极施加电流的双脉冲电源，所述电解槽包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室的中间由离子选择性膜隔开，所述阳极室中包括阳极和阳极电解液，所述阴极室中包括阴极和阴极电解液，所述阳极室和阴极室之间设置有通道。
【技术特征摘要】
1、一种电镀Sn-Cu合金的装置，其特征在于，该装置包括电解槽和给电解槽的阴阳极施加电流的双脉冲电源，所述电解槽包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室的中间由离子选择性膜隔开，所述阳极室中包括阳极和阳极电解液，所述阴极室中包括阴极和阴极电解液，所述阳极室和阴极室之间设置有通道。2、 根据权利要求l所述电镀Sn-Cu的合金装置，其特征在于，所述离子选择性膜为阳离子膜或阴离子膜。3、 根据权利要求l所述电镀Sn-Cu的合金装置，其特征在于，所述阳极室中的阳极材料为99.99%的纯锡。4、 根据权利要求l所述电镀Sn-Cu的合金装置，其特征在于，所述阳极电解液包括甲基磺酸、二价锡离子、抗氧化剂和絮凝剂，其余为水。5、 根据权利要求l所述电镀Sn-Cu的合金装置，其特征在于，所述阴极电解液包括甲基磺酸、二价锡离子、抗氧化剂、絮凝剂、铜离子、分散剂和有机酸，其余为水。6、 一种利用权利要求l所述装置电镀Sn-Cu合金的方法，其特征在于，包括以下步骤(1) 预处理待镀工件；(2) 配制阳极电解液和阴极电解液，其中阳极电解液包括甲基磺酸、二价锡离子、抗氧化剂和絮凝剂，其余为水；阴极电解液包括甲基磺酸、二价锡离子、抗氧化剂、絮凝剂、铜离子、分散剂和有机酸，其余为水；(3) 将待镀工件放入电解槽的阴极室，在阴阳极上施加不同波形的双脉冲电流，即可在阴极上获得可焊性Sn-Cu合金镀层。7、 根据权利要求6所述电镀Sn-Cu合金的方法，其特征在于，步骤(l)所述的预处理工序包括除油、抛光、活化和预浸。8、 根据权利要求6所述电镀Sn-Cu合金的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩文生，王鹏程，
申请(专利权)人：广州电器科学研究院，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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