PCB生产中的电镀光亮纯锡浅谈
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摘要 正确选择供应商光亮纯锡添加剂产品至关重要，同时需结合对pcb产品质量的要求且通过测试掌握药水的特性来确定是否满足品质？在正确选择供应商产品药水的基础上，需严格对药水操作范围条件进行管控及维护。有关电镀纯锡导致出现一些锡层品质问题的原因及对策，于2008年11月份曾在深圳印制电路资讯第六期刊登过《浅谈湿膜板电镀纯锡经验》。而本次重点介绍光亮纯锡药水特性进行探讨。
一、前言
印制线路板（PCB、FPC）电镀光亮纯锡在市场上常用到有机酸 (甲基磺酸锡、甲基磺酸)及硫酸体系（硫酸亚锡、硫酸）。光亮纯锡主要是做表面焊接（PCB硬板或FPC柔性板）或饰品（金属配件等），两者体系在整个市场电镀中占着极为重要的地位。因此，光亮纯锡添加剂是否起到关键性的作用是重点衡量的。很多厂家都一直认为工艺控制简单且药水易控制维护保养，其实做些高要求的板子也是算较难的工序之一。根据本人多年从事电镀技术行业中所积累的经验与大家进行探讨分享。
二、甲基磺酸锡与硫酸亚锡比较
三、选择光亮纯锡光剂质量判定
从技术的角度分析：市场上有些光亮纯锡光剂产品适应范围小，主盐浓度控制要比较低、操作电流范围宽。从槽片分析：0.5A平方分米5分钟15℃，槽片一半发朦（中低区）且高区存在少许麻点占整个槽片约四分之一；当1.0A平方分米5分钟15℃，槽片四分之一发朦（低区）且高区麻点占整个槽片约三分之二，这种粗糙实质上是主盐浓度够也存在且不耐高、低电流；同条件比较：市场上有些光亮纯锡光剂产品，0.5A平方分米5分钟15℃，槽片九分之一发朦（最低区）且高区不存在麻点；当1.0A平方分米5分钟15℃，槽片低区无发朦、粗糙、麻点问题，但高区粗糙、麻点占整个槽片约三分之二，这种粗糙实质上是主盐浓度偏低时也存在且不耐高电流但能耐低电流。前者＜1＞光亮纯锡光剂产品不适应做干膜、感光阻焊绿油或高要求的板。电流低出现发朦、焊盘或线路上露铜、电流稍高就出现油墨渗镀、粗糙、油墨气泡、麻点之电镀层。另外，适应主盐浓度、温度范围窄；后者＜2＞光亮纯锡光剂产品适应做干膜、感光阻焊绿油或高要求的板。电流低不易出现发朦、焊盘或线路上露铜、电流稍高就出现油墨渗镀、粗糙、油墨气泡、麻点之电镀层，但与前者＜1＞相比问题少。另外，适应主盐浓度、温度范围宽。
总结：
①电流低能使整个槽片不发朦无粗糙、麻点，说明此药水体系能适应低电流操作也能确保速率且适应温度操作范围广，亦能获得均匀、细致、光亮之电镀层；
②适应主盐浓度、温度范围宽。电镀光亮纯锡电镀层结晶细致、
均匀且镀层光亮饱满；
③光亮纯锡添加剂在使用中如能耐高温度（10-35℃），说明它不能耐低温。如光亮纯锡添加剂能耐低温（5-15℃），说明它不能耐高温；
④光亮纯锡哈尔槽片测试以0.5A/平方分米/5分钟/15℃进行槽片实验，如整个槽片不发朦（雾）、色泽均匀、结晶细致、无粗糙麻点，说明此体系产品药水性能佳（越低电流仍不发朦或发雾最好）。另外，能耐低电流且获得光亮、均匀、细致之电镀层；
⑤前者＜1＞与后者＜2＞指的是硫酸型光亮纯锡实验测试，光亮纯锡本身对感光阻焊油墨、干膜易攻击产生渗镀，但选择优质的药水以及优质之油墨、最佳药水操作参数条件进行控制来杜绝或减少渗镀问题至最低程度。
备注：A.温高易分解光剂及加速槽液老化(如加速锡的氧化)，能耐高温的光亮纯锡光剂建议槽液温度控制在10-20℃。B.纯锡光泽剂过量、温度过高、电流密度过大、槽液走位差、镀板时间过长、酸度过高、待电镀板存放时间过长、温度过高或存放环境不当、油墨与铜面附着力不牢（铜面处理不净）或显影过度等会导致渗镀。
四、光亮电镀锡镀层存在锡颗粒状、锡丝或阶梯状（凹坑）产生的原因及对策
问题产生原因分析：
锡杂质含量高（锡板或锡球杂质含量高，溶解的过程中锡板（球）中央穿孔、呈封窝状）；2.夹板不良、空夹点、槽中掉落的锡板靠着阳极溶解等同样会造成部分板件电流大、产生锡粉掉入槽液，逐渐产生锡粒故障；3.生产时镀棍夹螺丝漏夹或未夹边料所致，特别是板电镀时间越长越能体现出来；4.悬浮物金属杂质存在；5.阴阳极距离太近；6.阳极袋破损穿孔或阳极袋太短。
相应的改善对策：
1.选择优质的阳极锡板或锡球；2.镀棍夹空夹螺丝需夹板边或边料，有良好的接触导电；因夹位电流密度高，长时间高电流，夹点螺丝锡易烧焦，聚积的锡渣（粒）疏松易掉入槽液中，经过打气电流的作用吸附于板面上。3.另外，对于生产时掉入槽液中的板子须及时捞起；4.加强镀液循环过滤或过滤清槽底；5.阴阳极距离15～20cm；6.确保阳极袋无破损及阳极袋需高于液面5-10cm。
五、线路甩锡层产生的原因及对策
问题产生原因分析：
1.铜面上被污染（显影不净导致线路出现据齿状、指纹印、膜表面渗出显影液之残迹、前处理不良）；2.电镀夹螺丝锡结瘤太厚，经前处理微蚀腐蚀致污染药水（变浑浊）或螺丝位置经强酸腐蚀出来的锡残液留入板面所致；3.返工电镀光亮纯锡板时原铜面锡未彻底退除干净。
相应的改善对策：
1.选择优质的锡球或锡板；2.加强显影并改善持板方法，配戴手套拿板，显影过后须放置30分钟,使聚合反应达到完全后才可电镀。此外需加强前处理板面清洁效果；3.生产前电镀光亮纯锡挂具夹需浸泡硝酸处理去除干净后方可使用。附：需返工电镀光亮纯锡板正常流程：退锡（必须退除干净）轻刷磨铜面（视油墨类型或线路大小而定） 正常前处理正常电镀光亮纯锡。
六、四价锡沉降处理步骤
1.将需要处理的镀液抽至备用槽中；
2.备处理液温度达到30℃时加入所需量的四价锡沉降剂（因温度越低沉降效果越慢，并充分搅拌一小时以上；
3.静置镀液4～8 小时。以使四价锡充分沉淀；
4.将上清液过滤回镀槽中，工作液即可使用。使用前需采用5ASF、10ASF、15ASF的电流密度分别电解5小时，2.5小时和0.5小时以及将各槽液参数条件控制在范围内方可生产；
六、电镀光亮纯锡药水维护保养
1.为增强光亮纯锡镀层之光泽度，减少发朦，粗糙控制方面务必做到酸偏高（走上线）而主盐偏低（走下线）。
2.起缸前需将电流数调整至“0A”，板落槽后再将电流调整至正常操作电流数值。
3.纯阳极锡，连续生产至少一个月清洗一次。
4.每工作日加强1um棉芯过滤（棉芯使用前务必用开水或酸洗浸泡清洗干净后方可使用）。
5.视有机污染度可采用碳芯过滤（因镀液温度低，连续循环过滤至少8小时右后根据槽片判定是否继续采用碳芯过滤）。
6.每周至少一次低电流拖缸电解一次（A.0.1-0.5A/平方分米；B.因有的客户采用阳极铜管易被强酸性药水浸蚀阳极铜，铜金属杂质溶解累积污染镀液直接影响生产品质，故需定期通过弱电解处理）。
7.每三个月需彻底过滤清缸底一次（使用棉芯将细微之悬浮物滤干净）。
8.锡工作液内含四价锡含量达到≤10克／升时需做四价锡沉降处理，具体数据也是要根据药水商之药水的性能及根据每个PCB厂家所做板品质要求而定。
建议：镀锡冷却管材金属材质不纯易被药水浸蚀，通常选择冷却管材质有铁氟龙、PE管、纯316不锈钢（纯316比PE材质冷却效果快）。
9.为防止锡面变色，建议镀锡后过溢流水洗（5～10秒）-市场上有专销售防锡面保护剂或采用普通Na3PO4（磷酸三钠2～5%，温度40～50℃，时间30～60秒）-热水洗（温度60～70℃，时间30～60秒）纯水洗干板。
10.电镀锡出来的板，严禁接触酸性药水，以免板镀层变色（发黑）。
11.如间隔了24小时后，生产前需适当进行弱电解来增强镀液之活性，时间控制在≥30分钟。
12.如不连续性生产（超过一周时间），建议阳极板（锆篮锡球）取出，待有板做时再置放于电镀槽，生产前需弱电解至少1-2小时。
13．镀液维护根四价锡含量高低有关，在做四价锡沉降处理前，应在化验室分析槽液之四价锡含量或通过简单的方法采用烧杯来确定所需加入沉降剂的量。沉降剂过少，不能将四价锡完全清除，过多则是一种浪费。四沉降剂适度过量不会影响锡工作液带来品质问题，如过量会影响品质问题（因四价锡沉降剂本身是高分子有机物来的，过量导致深度能力变差）。做四价锡沉降处理前要将温度控制在20-30℃，因温度越低沉降反应速率变慢。
14．Sn2+锡氧化成四价锡，时间一长四价锡越来越高，而Sn2+锡越来越低甚至为“0克/升”如：新配好工作液未添加光剂后放置时间为数个月，根存放时间、温度、环境有关，此时按标准添加光剂仍电镀不上锡，其主要原因是Sn2+锡严重太低。
15. Sn2+锡氧化成四价锡，而非生产期间仍会自然分解光剂，如新开后放置数个月后分解几乎为“零”（严重的话）。根存放时间、温度、环境以及光剂本身有的分解快、有的分解慢有关。
16.光亮纯锡哈氏槽片实验： 0.5A/平方分米/5分钟/15℃进行打槽片，如整个槽片不发朦，色泽均匀，结晶细致，无粗糙，麻点说明此体系产品药水性能佳（越低电流仍不发雾，发朦那最好）。此外，能耐低电流且获得光亮，细致，均匀之电镀层。
17.前处理微蚀药水变浑浊（锡夹螺丝处溶解所致），电镀光亮纯锡板出来，锡与铜层附着力不牢。
18.纯锡阳极面积过少，出现电镀层粗糙，烧焦。
19.纯锡阳极钝化：膜越厚会加速光剂消耗量大，电压会随着变高，而电流偏低。
20.纯锡阳极袋过滤效果差，光亮纯锡镀层出现有金属点状颗粒镀到电镀层里。
21.纯锡条质量不好，溶解不均匀，上端变小，下端变大（溶解不好）。
22.纯锡槽有板的情况下电流打不上去，其主要是原因有接触电不良，阳极锆蓝挂钩材质不纯致导电不良。
23.纯锡槽有悬浮物，其主要原因是硫酸亚锡发黄或过期添加到镀液中，有发黄硫酸亚锡严谨添加有镀液中，如选择不浪费（处理后使用或外回收），则需取槽液部分水溶解后进行加活性炭粉处理并过滤干净后方可使用
24.纯锡阳极清洗过，同条件下生产锡板，退锡时发现相对难退，如镀液生产几天后就没有事，退锡速度正常。
25．纯锡板（锡球）表面经溶解后呈蜂窝状，穿孔,说明纯锡阳极材质不纯（含杂质高）。
26.凡配制纯锡槽药水，需采用合格的DI水，如采用自来水或井水配槽不利于品质，水质越差电导率越高会直接导致走位越差。
27.温度降低，对低电流区之光泽有帮助，但阴极效率降低。温度提供则光泽将稍微下降及加速四价锡之产生。
29.阳极不允许使用钛篮材质，仅允许纯锆篮材质。另亦可选择最简单方法挂阳极板作阳极（选择使用阳极板或锆篮作阳极，阳极表面需加合格之阳极袋）。
以上仅介绍了部分光亮纯锡问题分析、相应对策以及光亮纯锡注意的事项，只要靠认真学结并不断找出解决问题的捷径，面对不同问题采取灵活有效处理方法，做到多方位的思考与探索，就能解决问题的合适方法。因此，即可提高生产效率又可节省资源。