一种硫酸盐光亮镀锡溶液及其制备方法

摘要

本发明公开一种硫酸盐光亮镀锡溶液及其制备方法，镀锡溶液的组分及含量如下：硫酸亚锡20‑60g/L、硫酸80‑120mL/L、苯亚甲基丙酮0.03‑0.2g/L、酞酰亚胺0.03‑0.3g/L、聚乙二醇0.1‑2mL/L、平平加O‑30 0.2‑4mL/L、乙酸8‑16mL/L、丁二酸0.5‑2g/L、苯甲酸1‑2g/L、柠檬酸0.8‑2g/L、草酸0.5‑1g/L、曲拉通X‑100 1‑2mL/L、水杨酸甲酯0.1‑3mL/L、GPE消泡剂0.1‑0.2mL/L、无水乙醇0.9‑10mL/L，其余为水；本发明镀锡溶液在电镀过程中几乎无泡沫，分散能力和覆盖力好，稳定性好，未加入致癌物质和醛类，更加环保。

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸盐光亮镀锡溶液及其制备方法，属于镀锡技术领域。

背景技术

20世纪90年代中后期，信息产业的飞速发展带动了我国印制线路板制造业的迅速发展，PCB已经成为电子系统的主要产品，镀锡不仅提高了线路的可焊性能，而且通过镀锡处理后可减少氧化，提高其抗氧化能力，在电子产品中得到广泛的应用，镀锡工艺也因此得到快速发展。

镀锡溶液有碱性及酸性两种类型。碱性镀液成分简单，有自除油能力，分散能力好，镀层结晶细致、孔隙少易钎焊，但是需要加热，能耗大，电流效率低，镀液中锡以四价形式存在，电化当量低，镀层沉积速率比酸性镀液至少慢一倍，且一般无光亮镀层。而酸性镀锡具有可镀取光亮镀层，电流效率高，沉积速度快，可在常温下操作，节能等特点，所以逐步地取代了碱性镀锡。

酸性镀锡体系主要有硫酸盐体系、氟硼酸盐体系和磺酸盐体系等。氟硼酸型由于其中的氟离子毒性大，废水处理麻烦，所以逐渐被淘汰。磺酸型成本太高，不利于大规模生产，也没有在国内得到广泛的重视。硫酸盐型成本低，腐蚀小，是目前应用最广的锡电镀液。

目前，国内外对镀锡的研究主要集中在高速镀锡和锡须方面，对电镀液及添加剂的开发研究则较少，国内在添加剂方面做的较大较好的也就只有山东德锡和成都同辉这两家公司，这两家公司甚至形成了垄断，导致成本只有几毛钱的添加剂却卖到几十块钱，而且这两家公司所研制的中间体的升级跟不上时代发展的需要，导致了许多问题还没有解决：如电镀液不稳定，易浑浊，电镀工作温度区间较窄等，所以开发新的光亮镀锡溶液就十分有必要了。

发明内容

为解决上述不足，本发明提供了一种硫酸盐光亮镀锡溶液及其制备方法。

一种硫酸盐光亮镀锡溶液，其组分及含量为：硫酸亚锡20-60g/L、硫酸80-120mL/L、苯亚甲基丙酮0.03-0.2g/L、酞酰亚胺0.03-0.3g/L、聚乙二醇0.1-2mL/L、平平加O-30 0.2-4mL/L，乙酸8-16mL/L、丁二酸0.5-2g/L、苯甲酸1-2g/L、柠檬酸0.8-2g/L、草酸0.5-1g/L、曲拉通X-100 1-2mL/L、水杨酸甲酯0.1-3mL/L、GPE消泡剂0.1-0.2mL/L、无水乙醇0.9-10mL/L，其余为水。

其中，硫酸亚锡作为主盐，主要提供亚锡离子；硫酸为98%浓硫酸，作用是防止亚锡离子水解，使溶液稳定，并且硫酸亚锡不易溶于水，加入硫酸后可以增加硫酸亚锡在水中的溶解度；苯亚甲基丙酮和酞酰亚胺的作用是提高阴极极化，使镀层细致光亮；苯甲酸和丁二酸的作用是与苯亚甲基丙酮和酞酰亚胺协同作用，使晶粒细化，扩大光亮区；因苯亚甲基丙酮和酞酰亚胺难溶于水，在电镀过程中易发生氧化、聚合等反应而从溶液中析出，因此，需要加入聚乙二醇、平平加O-30和乙酸，它们的作用是增加苯亚甲基丙酮和酞酰亚胺在电镀液中的溶解度；柠檬酸和草酸的作用是抑制二价锡离子水解生成四价锡离子，从而使镀液保持长期稳定；曲拉通X-100可以减少苯亚甲基丙酮和酞酰亚胺的消耗，提高镀层的可焊性和抗变色能力；水杨酸甲酯的作用是细化晶粒，使镀层光滑细致；GPE消泡剂的作用是降低表面张力，消除泡沫并抑制泡沫的产生，无水乙醇的作用是溶解水杨酸甲酯。

本发明的另一目的在于提供上述硫酸盐光亮镀锡溶液的制备方法，具体步骤如下：

（1）将硫酸加入水中，冷却至室温，然后加入硫酸亚锡，搅拌使其完全溶解；

（2）将丁二酸、苯甲酸、柠檬酸、草酸、曲拉通X-100和GPE消泡剂加入水中，50℃-60℃水浴加热，搅拌使其完全溶解，之后冷却到室温；

（3）水杨酸甲酯加入到无水乙醇中，搅拌至溶解；

（4）酞酰亚胺加入到乙酸中，50-60℃水浴加热，搅拌使其完全溶解，之后冷却到室温；

（5）苯亚甲基丙酮加入到聚乙二醇和平平加O-30的水溶液中，50℃-60℃水浴加热，搅拌使其完全透明，之后冷却到室温；

（6）将步骤（2）、（3）、（4）、（5）所得的溶液加入步骤（1）所得的溶液中，充分搅拌使其混合均匀，然后加水定容至所需体积，即得到硫酸盐光亮镀锡溶液。

本发明所述硫酸亚锡、苯亚甲基丙酮、酞酰亚胺、聚乙二醇、平平加O-30、乙酸、丁二酸、苯甲酸、柠檬酸、草酸、曲拉通X-100、水杨酸甲酯、GPE消泡剂、无水乙醇均为市售分析纯化学试剂，硫酸为浓硫酸，以上均可市购得到，水为纯水或超纯水。

本发明的硫酸盐光亮镀锡溶液的有益效果主要表现在：镀液在电镀过程中几乎无泡沫，分散能力和覆盖能力好，稳定性好，且未加入任何致癌物质和有毒的醛类，对人体无害，对环境无污染，是无公害电镀液；该电镀镀锡溶液所镀镀锡层表面平滑、光亮，无起泡、麻点和局部无镀层等现象，且可焊性好，结合力强，各项性能均能达到《镀锡层质量检验》标准。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例硫酸盐光亮镀锡溶液的组分及含量为：硫酸亚锡20g/L、硫酸80mL/L、苯亚甲基丙酮0.03g/L、酞酰亚胺0.03g/L、聚乙二醇0.1mL/L、平平加O-30 0.2mL/L、乙酸8mL/L、丁二酸0.5g/L、苯甲酸1g/L、柠檬酸0.8g/L、草酸0.5g/L、曲拉通X-100 1mL/L、水杨酸甲酯0.1mL/L、GPE消泡剂0.1mL/L、无水乙醇0.9mL/L，其余为水。

以1L为单位配制本实施例所述硫酸盐光亮镀锡溶液，具体步骤如下：

（1）取一个干净烧杯，加入600mL纯水，取80mL硫酸缓慢加入水中，冷却至室温；加入20g硫酸亚锡，搅拌至完全溶解；

（2）取一个干净烧杯，加入0.5g丁二酸、1g苯甲酸、0.8g柠檬酸、0.5g草酸、1mL曲拉通X-100、0.1mL GPE消泡剂，然后加入100mL纯水，58℃水浴加热，搅拌直至其完全溶解，之后冷却至室温；

（3）取一个干净烧杯，加入1mL水杨酸甲酯，之后加入9mL无水乙醇，搅拌至完全溶解，之后取1mL；

（4）取一个干净烧杯，加入0.03g酞酰亚胺，之后加入8mL乙酸，50℃水浴加热搅拌使其完全溶解，之后冷却到室温；

（5）取一个干净烧杯，加入0.2mL平平加O-30、0.1mL聚乙二醇和100mL纯水，再加入0.03g苯亚甲基丙酮，58℃水浴加热，搅拌直至其完全透明，之后冷却至室温；

（6）将步骤（2）、（3）、（4）、（5）得到的溶液加入到步骤（1）得到的溶液中，充分搅拌使其混合均匀，之后加水定容至1L，即得到硫酸盐光亮镀锡溶液。

电镀锡工艺流程为：

打磨→水洗→酸洗（30-50mL硫酸/L，10-15s）→水洗→电镀→水洗→吹干。

本实施例电镀在267mL的Hull槽中进行，时间为5min，阳极为99.9%锡板，阴极为铜片，电流密度为1A/dm²，温度为室温。

经本实施例制备的电镀液，在电镀过程中几乎无泡沫，分散能力和覆盖能力好，稳定性好，自然放置两个月不变色，三个月不浑浊；该电镀液所镀镀锡层表面平滑、光亮、无起泡、麻点和局部无镀层等缺陷；将镀件浸渍入焊剂中，然后在温度为250℃的熔融锡内浸5s，取出后镀面，97％沾上新锡层(要求≥95％)，无气泡及针孔现象，焊接性能良好；用硬质钢划刀在镀件表面划两条相距为2mm的深达基体的平行线，两条划线之间的镀层没有脱落，结合力强。

实施例2

本实施例硫酸盐光亮镀锡溶液的组分及含量为：硫酸亚锡40g/L、硫酸120mL/L、苯亚甲基丙酮0.2g/L、酞酰亚胺0.3g/L、聚乙二醇2mL/L、平平加O-30 4mL/L、乙酸16mL/L、丁二酸2g/L、苯甲酸2g/L、柠檬酸2g/L、草酸1g/L、曲拉通X-100 2mL/L、水杨酸甲酯3mL/L、GPE消泡剂0.2mL/L、无水乙醇10mL/L，其余为水。

以1L为单位配制本实施例所述硫酸盐光亮镀锡溶液，具体步骤如下：

（1）取一个干净烧杯，加入600mL纯水，取120mL硫酸缓慢加入水中，冷却至室温；加入40g硫酸亚锡，搅拌至完全溶解；

（2）取一个干净烧杯，加入2g丁二酸、2g苯甲酸、2g柠檬酸、1g草酸、2mL曲拉通X-100、0.2mL GPE消泡剂，然后加入100mL纯水，50℃水浴加热，搅拌直至其完全溶解，之后冷却至室温；

（3）取一个干净烧杯，加入3mL水杨酸甲酯，之后加入10mL无水乙醇，搅拌至完全溶解；

（4）取一个干净烧杯，加入0.3g酞酰亚胺，之后加入16mL乙酸，60℃水浴加热搅拌使其完全溶解，之后冷却到室温；

（5）取一个干净烧杯，加入4mL平平加O-30、2mL聚乙二醇和100mL纯水，再加入0.2g苯亚甲基丙酮，60℃水浴加热，搅拌直至其完全透明，之后冷却至室温；

（6）将步骤（2）、（3）、（4）、（5）得到的溶液加入到步骤（1）得到的溶液中，充分搅拌使其混合均匀，之后加水定容至1L，即得到硫酸盐光亮镀锡溶液。

电镀锡工艺流程为：

打磨→水洗→酸洗（30-50mL硫酸/L，10-15s）→水洗→电镀→水洗→吹干。

本实施例电镀在267mL的Hull槽中进行，时间为5min，阳极为99.9%锡板，阴极为铜片，电流密度为1A/dm²，温度为室温。

经本实施例制备的电镀液，在电镀过程中几乎无泡沫，分散能力和覆盖能力好，稳定性好，自然放置两个月不变色，三个月不浑浊；该电镀液所镀镀锡层表面平滑、光亮、无起泡、麻点和局部无镀层等缺陷；将镀件浸渍入焊剂中，然后在温度为250℃的熔融锡内浸5s，取出后镀面，96％沾上新锡层(要求≥95％)，无气泡及针孔现象，焊接性能良好；用硬质钢划刀在镀件表面划两条相距为2mm的深达基体的平行线，两条划线之间的镀层没有脱落，结合力强。

实施例3

本实施例硫酸盐光亮镀锡溶液的组分及含量为：硫酸亚锡60g/L、硫酸100mL/L、苯亚甲基丙酮0.1g/L、酞酰亚胺0.15g/L、聚乙二醇1mL/L、平平加O-30 2mL/L、乙酸12mL/L、丁二酸1.3g/L、苯甲酸1.5g/L、柠檬酸1.4g/L、草酸0.8g/L、曲拉通X-100 1.5mL/L、水杨酸甲酯1.5mL/L、GPE消泡剂0.15mL/L、无水乙醇6mL/L，其余为水。

以1L为单位配制本实施例所述硫酸盐光亮镀锡溶液，具体步骤如下：

（1）取一个干净烧杯，加入600mL纯水，取100mL硫酸缓慢加入水中，冷却至室温；加入60g硫酸亚锡，搅拌至完全溶解；

（2）取一个干净烧杯，加入1.3g丁二酸、1.5g苯甲酸、1.4g柠檬酸、0.8g草酸、1.5mL曲拉通X-100、0.15mL GPE消泡剂，然后加入100mL纯水，60℃水浴加热，搅拌直至其完全溶解，之后冷却至室温；

（3）取一个干净烧杯，加入1.5mL水杨酸甲酯，之后加入6mL无水乙醇，搅拌至完全溶解；

（4）取一个干净烧杯，加入0.15g酞酰亚胺，之后加入12mL乙酸，55℃水浴加热搅拌使其完全溶解，之后冷却到室温；

（5）取一个干净烧杯，加入2mL平平加O-30、1mL聚乙二醇和100mL纯水，再加入0.1g苯亚甲基丙酮，50℃水浴加热，搅拌直至其完全透明，之后冷却至室温；

（6）将步骤（2）、（3）、（4）、（5）得到的溶液加入到步骤（1）得到的溶液中，充分搅拌使其混合均匀，之后加水定容至1L，即得到硫酸盐光亮镀锡溶液。

电镀锡工艺流程为：

打磨→水洗→酸洗（30-50mL硫酸/L，10-15s）→水洗→电镀→水洗→吹干。

本实施例电镀在267mL的Hull槽中进行，时间为5min，阳极为99.9%锡板，阴极为铜片，电流密度为1A/dm²，温度为室温。

经本实施例制备的电镀液，在电镀过程中几乎无泡沫，分散能力和覆盖能力好，稳定性好，自然放置两个月不变色，三个月不浑浊；该电镀液所镀镀锡层表面平滑、光亮、无起泡、麻点和局部无镀层等缺陷；将镀件浸渍入焊剂中，然后在温度为250℃的熔融锡内浸5s，取出后镀面，99％沾上新锡层(要求≥95％)，无气泡及针孔现象，焊接性能良好；用硬质钢划刀在镀件表面划两条相距为2mm的深达基体的平行线，两条划线之间的镀层没有脱落，结合力强。

以上为本发明的具体实施方式，但是在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。