專利名稱：一種電鍍錫銀銅三元合金鍍液及電鍍方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化工領域，涉及電鍍錫銀銅的鍍液和電鍍方法。
背景技術：
由于環(huán)境保護的要求，電子行業(yè)中廣泛采用的可焊性鍍層已經(jīng)由錫鉛改為純錫或錫基合金。錫銀銅三元合金鍍層具有良好的可焊性和良好的抑制錫晶須的能力，所以具有很好的應用前景。錫銀銅三元電鍍液的組成中主要包含錫、銀和銅的金屬離子，同時為了使錫、銀和銅實現(xiàn)共沉積，必須含有適宜的配位劑和添加劑。US2007/0297937 Al和
Al公布了一種采用聚合磷酸鹽和卟啉等作為配位劑，以聚乙二醇等作為添加劑的方法； US2005/0184369 Al采用乙酰半胱氨酸和2，2‘ -二硫代雙苯胺等作為配位劑，以α萘酚聚氧乙烯醚等作為添加劑；CN1844476A則以碘化鉀、焦磷酸鉀和三乙醇胺作為配位劑，以胡椒醛等作為添加劑。由于采用了多種配位劑分別對錫、銀和銅進行配位，在實際操作中各種配位劑的使用量需要有一定的對應關系，需要小心地維持各種配位劑的比例，這使生產(chǎn)維護變得困難。另外，含磷化合物也是一種對環(huán)境有影響的物質。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不含有有害物質磷化合物的電鍍錫銀銅的電鍍錫銀銅三元合金鍍液及電鍍方法。本發(fā)明鍍液成分組成和組成成分每升含量如下
甲基磺酉教易0.1 0 6mol甲基磺酉!銀0.003 ‘0.015mol甲基磺酉_0.0005 ‘ 0.Olmol配位劑0.5 1 5mol輔助配位劑0. 02！ 0.Imol添加劑0.0003 ‘ 0.015mol。本發(fā)明鍍液成分組成和組成成分每升含量如下 甲基磺酸錫 0. 1 0. 6mol
甲基磺酸銀 0. 003 0. 015mol
甲基磺酸銅 0. 0005 0. Olmol
配位劑羥乙基乙二胺三乙酸 0. 5 1.5mol
輔助配位劑硫脲0. 02 0. Imol
添加劑烷基糖苷 0. 0003 0. 015mol。本發(fā)明配位劑是二乙三胺五乙酸三乙四胺六乙酸及其鈉鹽或鉀鹽，或者羥乙基乙二胺三乙酸鈉鹽或者鉀鹽中的一種。本發(fā)明添加劑烷基酚聚氧乙烯醚、萘酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、羰基醇聚氧乙烯醚中的一種。本發(fā)明鍍液中配位劑每升含量是0. 8 1. Omo 1，輔助配位劑每升含量0. 03 0. 06
mol ο本發(fā)明鍍液中添加劑每升含量是1. 0 2. Og。本發(fā)明在低速電鍍時，鍍液中甲基磺酸錫每升含量0. 15 0. 25mol、甲基磺酸銀每升含量0. 004 0. 006mol、甲基磺酸銅每升含量0. 001 0. 003mol。本發(fā)明在高速電鍍時，鍍液中甲基磺酸錫每升含量0. 4 0. 5mol、甲基磺酸銀每升含量0. 01 0. 012mol、甲基磺酸銅每升含量0. 006 0. 008mol。本發(fā)明鍍液電鍍方法的電鍍條件是電流密度0. 8 20A/dm2，溫度是15 45°C， 鍍液PH值4 8。本發(fā)明鍍液電鍍方法的電鍍條件是低速電流密度1 3 A/dm2，高速電鍍密度 15 18 A/dm2，溫度20 30°C，鍍液PH值5 6。本發(fā)明鍍液配方簡單，操作維護容易，并且不使用對環(huán)境有害的化學品。采用單一的有機配位劑體系，鍍液配方簡單，操作維護容易。不使用含磷配位劑，有利于環(huán)境保護。另外，所用添加劑烷基糖苷屬于環(huán)保型非離子表面活性劑，生物降解迅速徹底。
具體實施例方式本發(fā)明鍍液成分組成和組成成分每升含量如下
甲基磺酉教易0.1 0 6mol甲基磺酉!銀0.003 ‘0.015mol甲基磺酉_0.0005 ‘ 0.Olmol配位劑0.5 1 5mol輔助配位劑0. 02！ 0.Imol添加劑0.0003 ‘ 0.015mol。本發(fā)明鍍液成分組成和組成成分每升含量如下 甲基磺酸錫 0. 1 0. 6mol
甲基磺酸銀 0. 003 0. 015mol
甲基磺酸銅 0. 0005 0. Olmol
配位劑羥乙基乙二胺三乙酸 0. 5 1.5mol
輔助配位劑硫脲0. 02 0. Imol
添加劑烷基糖苷 0. 0003 0. 015mol。本發(fā)明中配位劑還可以是二乙三胺五乙酸、三乙四胺六乙酸，或者二乙三胺五乙酸、三乙四胺六乙酸的鈉鹽或鉀鹽，或者羥乙基乙二胺三乙酸鈉鹽或者鉀鹽中的一種。本發(fā)明中添加劑還可以是烷基酚聚氧乙烯醚、萘酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、羰基醇聚氧乙烯醚中的一種。本發(fā)明中鍍液中配位劑每升最佳含量是0.8 l.Omol，輔助配位劑每升最佳含量是 0. 03 0. 06 mol。本發(fā)明鍍液中添加劑每升最佳含量是0. 003 0. 006molo本發(fā)明在低速電鍍時，鍍液中甲基磺酸錫每升含量0. 15 0. 25mol、甲基磺酸銀每升含量0. 004 0. 006mol、甲基磺酸銅每升含量0. 001 0. 003mol。本發(fā)明在高速電鍍時，鍍液中甲基磺酸錫每升含量0. 4 0. 5mol、甲基磺酸銀每升含量0. 01 0. 012mol、甲基磺酸銅每升含量0. 006 0. 008mol。采用本發(fā)明鍍液進行電鍍時，其電鍍條件是電流密度0. 8 20A/dm2，溫度是15 45°C，鍍液PH值4 8。采用本發(fā)明鍍液進行電鍍時，其電鍍最佳條件是低速電流密度1 3 A/dm2，高速電鍍密度15 18 A/dm2，溫度20 30°C，鍍液PH值5 6。鍍液配制方法
分別用去離子水將配位劑和輔助配位劑溶解后，與添加劑一起混合，攪拌均勻。然后分別加入甲基磺酸銀、甲基磺酸錫和甲基磺酸銅，補加去離子水至所需體積。其中甲基磺酸銀的制備方法為采用甲基磺酸與氧化銀(Ag2O)進行反應，反應溫度50-60°C，甲基磺酸與氧化銀的摩爾配比為5 6。甲基磺酸錫和甲基磺酸銅為市售品。用氫氧化鈉調(diào)節(jié)鍍液pH值至5 6。電鍍方法(電鍍S0T23引線框架樣品為例)
將欲進行錫銀銅電鍍的S0T23引線框架樣品(FeNi42合金材質)與電源陰極相連接，并使鍍件全部浸入電鍍槽的溶液中，在施加陰極移動的情況下進行電鍍。采用的電鍍條件為 電流密度1 3 A/dm2，溫度20 30°C。電鍍的前處理包括除油、去氧化和預浸操作。采用的除油液為30 g/LNa2C03、30 g/L Na3P04、5 g/L壬基酚聚氧乙烯醚，其余為去離子水；除油操作時將引線框架樣品全部浸入除油液中，在60°C的溫度下進行除油操作2分鐘。采用的去氧化液為10% (體積百分數(shù))硫酸、5% (體積百分數(shù))H2O2，其余為去離子水；去氧化操作時將引線框架樣品全部浸入去氧化液中，在室溫下進行去氧化操作30 60秒。預浸是將引線框架樣品全部浸入10% (體積百分比)的甲基磺酸水溶液中進行的，預浸時間是20 30秒。經(jīng)除油和去氧化操作后，都需要用流動的自來水清洗1分鐘，再進行下一步操作。預浸操作后不經(jīng)水洗，直接將樣品浸入到電鍍槽中進行電鍍。電鍍的后處理包括中和與水洗操作。中和液為3 g/L Na2CO3 ；在50°C下將引線框架樣品全部浸入中和液中操作1分鐘。中和前先用流動的自來水清洗樣品1分鐘，中和后再用流動的自來水清洗1分鐘。然后將樣品浸入50 60°C的去離子水中清洗2分鐘，用冷的去離子水沖洗后，吹干。測試及考核方法(1)外觀在日光或日光燈下裸眼觀察鍍層色澤和光亮程度； (2)鍍液穩(wěn)定性室溫環(huán)境下放置2個月；(3)可焊性槽焊法(按SJ/T 10146-1991標準); (4)結合力將引腳彎折90°，在顯微鏡下觀察鍍層剝離情況；(5)變色性采用蒸汽老化的方法，將鍍后的樣品在溫度100°C、相對濕度100%下處理8小時；(6)鍍層致密性將鍍后樣品在體視顯微鏡下觀察粗糙度及缺陷，在掃描電鏡(SEM)下測試結晶顆粒形狀及大小。實施例1 (低速電鍍) 鍍液組成如下
甲基磺酸錫0. 18mol/L
甲基磺酸銀0. 005mol/L
甲基磺酸銅0. 002mol/L
5羥乙基乙二胺三硫脲
烷基糖苷(APG)
乙酸(HEDTA) 0. 8mol/L
0. 03mol/L 0. 003mol/L。鍍液配制方法
分別用去離子水將羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和硫脲溶解后，與烷基糖苷一起混合，攪拌均勻。然后分別加入甲基磺酸銀、甲基磺酸錫和甲基磺酸銅，補加去離子水至所需體積。其中甲基磺酸銀的制備方法為采用甲基磺酸與氧化銀(Ag2O)進行反應，反應溫度 50 60°C，甲基磺酸與氧化銀的摩爾配比為5 6。甲基磺酸錫和甲基磺酸銅為市售品。 用氫氧化鈉調(diào)節(jié)鍍液pH值至5 6。電鍍方法(電鍍S0T23引線框架樣品為例)
將欲進行錫銀銅電鍍的S0T23引線框架樣品(FeNi42合金材質)與電源陰極相連接，并使鍍件全部浸入電鍍槽的溶液中，在施加陰極移動的情況下進行電鍍。采用的電鍍條件為 電流密度1 3 A/dm2，溫度20 30°C。實施例1—1 鍍液組成如下
甲基磺酸錫0. 18mol/L
甲基磺酸銀0. 005mol/L
甲基磺酸銅0. 002mol/L
羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA) 0. 8mol/L 硫脲0.03mol/L
烷基糖苷(APG)0. 003mol/Lo鍍液配制方法
分別用去離子水將羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和硫脲溶解后，與烷基糖苷一起混合，攪拌均勻。然后分別加入甲基磺酸銀、甲基磺酸錫和甲基磺酸銅，補加去離子水至所需體積。其中甲基磺酸銀的制備方法為采用甲基磺酸與氧化銀(Ag2O)進行反應，反應溫度 50 60°C，甲基磺酸與氧化銀的摩爾配比為5 6。甲基磺酸錫和甲基磺酸銅為市售品。 用氫氧化鈉調(diào)節(jié)鍍液pH值至5 6。電鍍方法(電鍍S0T23引線框架樣品為例)
采用的電鍍條件為電流密度1 A/dm2，溫度20°C，其他與實施例1相同。實施例1—2 鍍液組成如下
甲基磺酸錫0. 18mol/L
甲基磺酸銀0. 005mol/L
甲基磺酸銅0. 002mol/L
羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA) 0. 8mol/L 硫脲0.03mol/L
烷基糖苷(APG)0. 003mol/Lo鍍液配制方法
分別用去離子水將羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和硫脲溶解后，與烷基糖苷一起混合，攪拌均勻。然后分別加入甲基磺酸銀、甲基磺酸錫和甲基磺酸銅，補加去離子水至所需體積。其中甲基磺酸銀的制備方法為采用甲基磺酸與氧化銀(Ag2O)進行反應，反應溫度 50 60°C，甲基磺酸與氧化銀的摩爾配比為5 6。甲基磺酸錫和甲基磺酸銅為市售品。 用氫氧化鈉調(diào)節(jié)鍍液pH值至5 6。電鍍方法(電鍍S0T23引線框架樣品為例)
采用的電鍍條件為電流密度2A/dm2，溫度25°C，其他與實施例1相同。實施例1—3
鍍液組成如下 甲基磺酸錫甲基磺酸銀甲基磺酸銅
羥乙基乙二胺三硫脲
烷基糖苷(APG)
0.18mol/L 0.005mol/L 0.002mol/L 乙酸(HEDTA) 0. 8mol/L
0. 03mol/L 0. 003mol/L。鍍液配制方法
分別用去離子水將羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和硫脲溶解后，與烷基糖苷一起混合，攪拌均勻。然后分別加入甲基磺酸銀、甲基磺酸錫和甲基磺酸銅，補加去離子水至所需體積。其中甲基磺酸銀的制備方法為采用甲基磺酸與氧化銀(Ag2O)進行反應，反應溫度 50 60°C，甲基磺酸與氧化銀的摩爾配比為5 6。甲基磺酸錫和甲基磺酸銅為市售品。 用氫氧化鈉調(diào)節(jié)鍍液pH值至5 6。電鍍方法(電鍍S0T23引線框架樣品為例)
采用的電鍍條件為電流密度3 A/dm2，溫度30°C，其他與實施例1相同。實施例2:(高速電鍍) 鍍液組成如下
甲基磺酸錫甲基磺酸銀甲基磺酸銅
羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA) 1. 硫脲
烷基糖苷(APG)
鍍液配制方法與實施例1相同。電鍍方法電流密度12 16 A/dm2，溫度30 40°C。其他與實施例1相同。實施例2—1
鍍液組成如下 甲基磺酸錫甲基磺酸銀甲基磺酸銅
羥乙基乙二胺J 硫脲
0. 5mol/L 0. 01mol/L 0.005mol/L 2mol/L 0. 06mol/L 0.003mol/L
0.5mol/L 0.Olmol/L 0.005mol/L 乙酸(HEDTA) 1. 2mol/L
0. 06mol/L乙酸(HEDTA) 1
0. 5mol/L 0. 01mol/L 0.005mol/L 2mol/L 0. 06mol/L 0.003mol/L
烷基糖苷(APG)0. 003mol/L
鍍液配制方法與實施例1相同。電鍍方法電流密度12A/dm2，溫度30°C ,實施例2—2
鍍液組成如下 甲基磺酸錫甲基磺酸銀甲基磺酸銅羥乙基乙二胺三硫脲
烷基糖苷(APG) 鍍液配制方法與實施例1相同。電鍍方法電流密度14A/dm2，溫度35°C實施例2—3
鍍液組成如下 甲基磺酸錫甲基磺酸銀甲基磺酸銅羥乙基乙二胺三硫脲
烷基糖苷(APG) 鍍液配制方法與實施例1相同。電鍍方法電流密度16A/dm2，溫度40°C實施例3:
其他與實施例1相同.
其他與實施例1相同.乙酸(HEDTA) 1
0. 5mol/L 0. 01mol/L 0.005mol/L 2mol/L 0. 06mol/L 0.003mol/L
其他與實施例1相同.
鍍液組成如下 甲基磺酸錫甲基磺酸銀甲基磺酸銅
羥乙基乙二胺三硫脲
烷基糖苷(APG)
0. lmol/L 0.003mol/L 0.0005mol/L 乙酸(HEDTA) 0. 5mol/L
0. 02mol/L 0. 0003mol/L
鍍液配制方法與實施例1相同。電鍍方法電流密度0. 8A/dm2，溫度15°C。其他與實施例1相同,實施例4 鍍液組成如下
甲基磺酸錫0. 6mol/L
甲基磺酸銀0. 015mol/L
甲基磺酸銅0. 01mol/L
羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA) 1. 5mol/L硫脲0. lmol/L
烷基糖苷(APG)0. 015mol/L
鍍液配制方法與實施例1相同。電鍍方法電流密度20A/dm2，溫度45 °C。其他與實施例1相同。實施例5
鍍液中采用羥乙基乙二胺三乙酸三鈉鹽(HEDTA-Na3)代替HEDTA，其他與實施例1相同。實施例6
鍍液組成中采用二乙三胺五乙酸(DTPA)代替HEDTA，其中二乙三胺五乙酸(DTPA)的用量為0. 5mol/L，硫脲的用量為0. 06mol/L。其他與實施例1相同。實施例7
鍍液組成中采用壬基酚聚氧乙烯醚(商品牌號TX-10)代替APG，其他與實施例1相同。實施例8
鍍液組成中采用萘酚聚氧乙烯醚(商品牌號BN0-12)代替APG，萘酚聚氧乙烯醚的用量為0. 008mol/L，其他與實施例1相同。實施例9
鍍液組成中采用烷基醇聚氧乙烯醚(商品牌號ON-110)代替APG，其他與實施例1相同。實施例10
鍍液組成中采用羰基醇聚氧乙烯醚(商品牌號A0-8)代替APG，其他與實施例1相同。
測試及考察結果如下表
表權利要求
1. 一種電鍍錫銀銅三元合金鍍液，其特征在于鍍液成分組成和組成成分每升含量如下甲基磺酉教易0.1 0 6mol甲基磺酉!銀0.003 ‘0.015mol甲基磺酉_0.0005 ‘ 0.Olmol配位劑0.5 1 5mol輔助配位劑0. 02！ 0.Imol添加劑0.0003 ‘ 0.015mol。
2.根據(jù)權利要求1所述的電鍍錫銀銅三元合金鍍液，其特征在于鍍液成分組成和組成成分每升含量如下甲基磺酸錫 0. 1 0. 6mol甲基磺酸銀 0. 003 0. 015mol甲基磺酸銅 0. 0005 0. Olmol配位劑羥乙基乙二胺三乙酸 0. 5 1.5mol輔助配位劑硫脲0. 02 0. Imol添加劑烷基糖苷 0. 0003 0. 015mol。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電鍍錫銀銅三元合金鍍液，其特征在于配位劑是二乙三胺五乙酸、三乙四胺六乙酸，或者二乙三胺五乙酸、三乙四胺六乙酸的鈉鹽或鉀鹽，或者羥乙基乙二胺三乙酸鈉鹽或者鉀鹽中的一種。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的電鍍錫銀銅三元合金鍍液，其特征在于添加劑烷基酚聚氧乙烯醚、萘酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、羰基醇聚氧乙烯醚中的一種。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的電鍍錫銀銅三元合金鍍液，其特征在于鍍液中配位劑每升含量是0. 8 1. Omol，輔助配位劑每升含量0. 03 0. 06 mol。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的電鍍錫銀銅三元合金鍍液，其特征在于鍍液中添加劑每升含量是0. 003 0. 006molo
7.根據(jù)權利要求1或2所述的電鍍錫銀銅三元合金鍍液，其特征在于在低速電鍍時， 鍍液中甲基磺酸錫每升含量0. 15 0. 25mol、甲基磺酸銀每升含量0. 004 0. 006mol、甲基磺酸銅每升含量0. 001 0. 003molo
8.根據(jù)權利要求1或2所述的電鍍錫銀銅三元合金鍍液，其特征在于在高速電鍍時， 鍍液中甲基磺酸錫每升含量0. 4 0. 5mol、甲基磺酸銀每升含量0. 01 0. 012mol、甲基磺酸銅每升含量0. 006 0. 008molo
9.權利要求1或2電鍍錫銀銅三元合金鍍液的電鍍方法，其特征在于其鍍液電鍍條件是電流密度0. 8 20A/dm2，溫度是15 45°C，鍍液PH值4 8。
10.權利要求1或2電鍍錫銀銅三元合金鍍液的電鍍方法，其特征在于其鍍液電鍍條件是低速電流密度1 3 A/dm2,高速電鍍密度15 18 A/dm2，溫度20 30°C，鍍液PH 值5 6。
全文摘要
一種電鍍錫銀銅三元合金鍍液，本發(fā)明屬于化工領域，涉及電鍍錫銀銅的鍍液和電鍍方法。本發(fā)明的目的是提供一種不含有有害物質磷化合物的電鍍錫銀銅的電鍍錫銀銅三元合金鍍液及電鍍方法。本發(fā)明鍍液成分組成甲基磺酸錫 、甲基磺酸銀、甲基磺酸銅、配位劑 、輔助配位劑、添加劑。本發(fā)明鍍液配方簡單，操作維護容易，并且不使用對環(huán)境有害的化學品。采用單一的有機配位劑體系，鍍液配方簡單，操作維護容易。不使用含磷配位劑，有利于環(huán)境保護。另外，所用添加劑烷基糖苷屬于環(huán)保型非離子表面活性劑，生物降解迅速徹底。
文檔編號C25D3/60GK102162113SQ20111014137
公開日2011年8月24日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2011年5月30日
發(fā)明者尹麗, 石秀敏, 賀巖峰, 馬立國 申請人:長春工業(yè)大學