眾所周知，錫鉛（SN-PB）合金焊料能優(yōu)異，在電子元器件的組裝領(lǐng)域得廣泛應用。但是，非常遺憾的是SN-PB中的鉛對于環(huán)境和人體健康有害，限制使用含鉛電子材料的活動(dòng)已正式啟動(dòng)。
在歐洲歐洲委員會(huì )已提出電子機器棄物條令案的第3次草案明文規定，在2004年的廢棄物中嚴禁有鉛PB、鎘CD、汞HG和6價(jià)鉻CR等有害物質(zhì)。在亞洲的日本于1998年已制定出家電產(chǎn)品回收法案，從2001年開(kāi)始生產(chǎn)廠(chǎng)家對已使用過(guò)的廢棄家電產(chǎn)品履行回收義務(wù)。根據這一法案，日本各個(gè)家電·信息機器廠(chǎng)家開(kāi)始勵行削減鉛使用量的活動(dòng)。在這樣的背景下，強烈要求開(kāi)發(fā)無(wú)鉛焊接技術(shù)和相應的錫銅SN-CU合金電鍍技術(shù)。
無(wú)鉛焊料電鍍技術(shù)要求
關(guān)于無(wú)鉛焊料電鍍層和電解液，除了不允許使用含鉛物質(zhì)之外比較難于實(shí)現的是要求與以往一直使用的SN-PB電鍍層有同樣的寶貴特性。具體要求的性能，如下所述：
（1）環(huán)境安全性——不允許有像鉛PB等有害人體健康和污染環(huán)境的物質(zhì)；
（2）析出穩定性——獲得均勻的外表面和均勻的合金比例；
（3）焊料潤濕性——當進(jìn)行耐熱試驗和高溫、高濕試驗后，焊料的潤濕性?xún)H允許有很小程度的劣化；
（4）抑制金屬須晶產(chǎn)生；
（5）焊接強度粘著(zhù)性——同焊料材料之間接合可靠性；
（6）柔韌性——不發(fā)生斷裂；
（7）不污染流焊槽；
（8）低成本；
（9）良好的可作業(yè)性——主要是指電解容易管理；
（10）長(cháng)期可靠性——即使是長(cháng)期使用電解液，也能保證電鍍層穩定；
（11）排水處理——不加特殊的螯合劑（CHELATE），可利用中和凝聚沉淀處理方法清除重金屬。
在選擇無(wú)鉛焊料電鍍技術(shù)時(shí)，應當綜合分析權衡上述諸多因素，選SN-PB電鍍性能的無(wú)鉛焊料電鍍技術(shù)，選擇SN-CU（合金焊料）電解液的原因作為無(wú)鉛焊料電鍍技術(shù)，現已研究很多種，諸如，試圖以SN-ZN、SN-BI、SB-AG和SN-CU電鍍取代一直使用的SN-PB電鍍。然而，這些無(wú)鉛電鍍技術(shù)也是各有短、長(cháng)，并非十全十美。例如，SN電鍍的優(yōu)點(diǎn)是低成本，確有電子元器采用電鍍錫的力方法，因為是單一金屬錫，當然不存在電鍍合金比率的管理問(wèn)題。可是，SN電鍍的缺點(diǎn)突出，如像產(chǎn)生金屬須晶（WHISKER）而且焊料潤濕性隨時(shí)間推移發(fā)生劣化。SN-ZN電鍍的長(cháng)處于在成本和熔點(diǎn)低，美中不足是大氣中焊接困難，必須在氮氣中實(shí)現焊接。SN-BI電鍍的優(yōu)勢是熔點(diǎn)低而且焊料潤濕性?xún)?yōu)良，其劣勢也不勝枚舉：因為BI是脆性金屬，含有BI的SN-BI鍍層容易發(fā)生裂紋，而且組裝后的器件引線(xiàn)和電路板焊接界面剝（LIFTOFF），更麻煩的是電解液中的BI3+離子在SN-BI合金陽(yáng)極或電鍍層上置換沉積。SN-AG電鍍的優(yōu)點(diǎn)是接合強度以及耐熱疲勞特性都非常好，缺點(diǎn)是成本高，也存在SN-AG陽(yáng)極和SN-AG鍍層上出現AG置換沉積現象。
上述的無(wú)鉛電鍍技術(shù)都有優(yōu)異的特性，同時(shí)也存在很多有待進(jìn)一步研究的課題，實(shí)用化為時(shí)尚早。為此，日本上村工業(yè)公司認為SN-CU電鍍最有希望取代SN-PB電鍍，可以發(fā)展成實(shí)用化技術(shù)，于是決定開(kāi)發(fā)SN-CU電解液。關(guān)于SN-CU電鍍層特性，它除了熔點(diǎn)稍許偏高（SN-CU共晶溫度227℃）之外，潤濕性良好。成本低，對流焊槽無(wú)污染，而且可抑制金屬須晶生成。
SN-CU合金焊料的開(kāi)發(fā)SN/SN2+的標準電極電位是-0.136VVS．SHE（25℃），然而CU/CU2+是+0.33V，兩者之間的電位差比較大，在—般的單純鹽類(lèi)電解液里，銅CU很容易優(yōu)先析出。
而且，當用可溶性SN陽(yáng)極或者SN-CU合金陽(yáng)極的時(shí)候，由于電解液中的CU2+離子和陽(yáng)極的SN之間置換反應產(chǎn)生析出沉表1標準電解液和作業(yè)條件（獲得SN-LWT%CU鍍層的情況積。因此，把電解液中的SN2+和CU2+的析出電位搞得相接近，需要有抑制銅CU優(yōu)析出的絡(luò )合劑。通過(guò)研究各種各樣的絡(luò )合劑，最后終于找到SN-CU電解液配方，它能使SN和CU形成合金并可抑制在銅CU陽(yáng)極上的置換沉積。
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