锡铅电镀的演进介绍

文章摘要：一、正统电路板的制作皆采“缩减法”制程(Subtract Process)以完成板面的线路。而其外层板之影像转移，在正片阻剂法及负片阻剂法的比较上，又以后者为主流。即在二次线路镀铜后，还必须再镀“锡铅合金层”当成耐蚀刻用的“金属阻剂”，以完成蚀得到线路。之后，线路表面的锡铅层还需经过热油或红外线的重熔，为下游焊接的基地做好准备。此等“电镀锡铅”的制程，二十多年来曾经出现过的重要配方，大约有下列四种:1.氟硼酸式标准型槽液(Fluroboric Standard Bath)此为PCB界在80年以前镀锡铅的标准槽液，其配方及作业条件如下: 组成份 操作范围 最佳参数二价锡离子 50-55g/l 5

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一、正统电路板的制作皆采“缩减法”制程(Subtract Process)以完成板面的线路。而其外层板之影像转移，在正片阻剂法及负片阻剂法的比较上，又以后者为主流。即在二次线路镀铜后，还必须再镀“锡铅合金层”当成耐蚀刻用的“金属阻剂”，以完成蚀得到线路。之后，线路表面的锡铅层还需经过热油或红外线的重熔，为下游焊接的基地做好准备。此等“电镀锡铅”的制程，二十多年来曾经出现过的重要配方，大约有下列四种:

1.氟硼酸式标准型槽液(Fluroboric Standard Bath)

此为PCB界在80年以前镀锡铅的标准槽液，其配方及作业条件如下:
组成份 操作范围 最佳参数
二价锡离子 50-55g/l 52g/l
铅离子 27-33g/l 30g/l
游离氟硼酸 100-200g/l 100g/l
游离硼酸 25-27g/l 25g/l
蛋白冻(Peptone) 5-6g/l 5g/l (干量)
阴极电流密度 25-40ASF 30ASF
液温 15-38℃ 25℃

由于此种槽液系采氟硼酸(Flurobric Acid)配制，其中两种金属也都来自氟硼酸盐;还原性很强，不易出现四价锡之不良沉淀物，使得槽液较为稳定。但在高电流处为防止其生长“枝发”现象(Treeing)起见，必须加入蛋白质水解的一种中途产物，即蛋白冻(Peptone)者做为助剂，以改善其镀层质量。

此种Peptone的用量高达5g/l，长期操作后不免造成槽液的变黄变混浊，出现严重的有机污染。致使槽液每经三个月必须做一次大规模的活性炭处理，除去过多的杂质及已分解的有机物，以减少锡铅镀层在后续“熔合过程”中所产生气泡(outguessing)以及缩锡(Dewetting)的缺失;并对组装时焊锡性不良的问题得预先排队。但此种配方对小孔深孔中镀层的均匀分布力，却深感吃力，因而到了80年代以后，上述“标准锡铅镀液”就被新一代“高分布力型”的槽液所取代了。

2.氟硼酸式高分布力槽液(High Torugh Bath)

下述高分布力槽液，其最大的改变是降低金属成份，增加“游离氟硼酸”含量至原有者4倍之多，以加强也中镀层的分布呼。其成本虽可从金属(Sn Pb)减量上有所节省，但另一方面却因游离氟硼酸用量上的大幅增加，反而导致成本上升。且为补充“氟硼酸”的水解起见，须经常不断添加及尽量使“硼酸”饱和，以维持正常的作业。而槽液的臭气、氟与硼的公害、Peptone处理等麻烦，却依然帮我无法摆脱。此一代槽液在业界所流行折限已超过“标准液”，面且目前仍有人在使用。其配方如下:
组成份 操作范围 最佳参数
二价锡离子 12-20g/l 15g/l
铅离子 8-14g/l 10g/l
游离氟硼酸 350-500g/l 400g/l
游离硼酸 饱和 饱和
蛋白冻(Peptone) 2-7g/l 5ｇ/l
阴极电流密度 15-20ASF 20ASF

3.非蛋白冻的镀液(NoN - Peptone Bath)

上述两种槽液中所加入的蛋白冻始终是麻烦的来源，故于80年后期即出现一种“非蛋白冻”式的镀液。此乃另加入某些“非离子性界面活化剂”(Non – Iornic Surfactant)做为替代品，另以保持镀液澄清免受有机污染。但却因其高低电流处的锡铅分配不均，常在孔壁上形成铅量较多的皮膜而不易剥尽，对喷锡板在“焊锡性”上较有影响。此等“非蛋白冻式”氟硼酸槽液，其商品以Pluntin LA最为著名，是由德国一位电镀权威Dr.Ing. Max Schlotter 所推出且风行很久，其配方如下:
组成份 操作范围 最佳参数
二价锡离子 22.5-45g/l 24g/l
铅离子 14-24g/l 14.1g/l
游离氟硼酸 68-220g/l 75g/l
Plutin LA 导电盐 9.8g/l
Plutin LA 启镀剂 40mil
阴极电流密度 10-40ASF 20ASF

4.其它不含氟的锡铅镀液

由于环保法令对放流水中氟化物的允许上限为15ppm，而氟的处理只有靠钙的沉淀法，势必将会制造大量的污泥。而放流水中所允许的硼含量列是低到1ppm，这种致癌物质的处理，更是困难多多，因而Schlotter公司又在1988年发展出一种“烷基磺酸”(Alkanolsulfonate)或称为“有机磺酸”(Organic Sulfonic Acid，即为甲基磺酸)的槽液，完全放弃氟硼酸，可避免“氟污染”或“硼污染”所带来的祸害及处理的麻烦。但四价锡的老化现象仍不易消除。

此槽液可用于电子零件、接头及PCB的电镀制程，其优点很多:如腐蚀性低、四价锡少、不再对干膜阻剂发生“潜渗”(Creep)、操作范围很广、镀层致密、耐蚀性良好等。然而也由于其非水性的“添加剂”需先溶于溶剂，再加于槽液中，致使槽液会对油墨产生攻击，造成槽液污染及镀层焊锡性不良的双重苦恼。不过近年来OSA槽液在这方面已有很大改善，且喷锡板(SMOBC)的大量流行，锡铅镀层仅只当成“耐蚀阻剂”后，使得镀层可以减薄，镀时缩短，至于焊锡性更是完全不再要求了。

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