浸镀锡工艺
专利汇可以提供浸镀锡工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种改良的浸 镀 锡 工艺，其是在浸 镀锡 之前增加一预镀步骤，以较温和的速率在一待镀表面上沉积一均匀的锡薄层，再进入主槽中浸镀锡。由于所述预镀的沉积速率较慢，所以沉积在所述表面上的锡的晶粒较小，而且该锡薄层堆积致密且平整，因此，经预镀后的表面再经浸镀锡时，不仅可在浸镀锡沉积后的表面获得一均匀的锡金属表面而且对于添加于锡浸镀液的界面活性剂或锡面整平剂等有机添加剂可因而减量，甚至到不需添加。，下面是浸镀锡工艺专利的具体信息内容。
1.一种浸镀锡工艺，在待镀物上形成锡金属层，该工艺包括下列步 骤：
对待镀物的待镀表面施予前段表面处理程序；
对所述待镀表面施予状态调节程序，该状态调节程序包括一次或一次 以上预镀，使在该待镀表面上预先形成均匀的锡薄层，所述一次或一次以 上预镀包括至少一次使用含有锡的溶液，该预镀使用的溶液包括甲基磺酸 锡0.1-120g/L、硫脲10-120g/L、甲基磺酸40-200ml/L、以及抗氧化剂 0.5-100g/L；以及
浸镀锡程序；
其中，所述预镀的操作温度不高于所述浸镀锡程序的操作温度，且所 使用溶液的锡浓度不高于浸镀锡程序使用溶液的锡浓度，所述均匀的锡薄 层是以低于所述浸镀锡程序中沉积锡的速率沉积而形成。
2.如权利要求1所述的浸镀锡工艺，其中所述前段表面处理程序包 括下列步骤：
对所述待镀表面施予脱脂；
水洗所述待镀表面；
微蚀所述待镀表面；以及
水洗所述待镀表面。
3.如权利要求2所述的浸镀锡工艺，其中所述脱脂是在30-80℃下实 施。
4.如权利要求2所述的浸镀锡工艺，其中所述微蚀是在20-50℃下实 施。
5.如权利要求2所述的浸镀锡工艺，其中所述微蚀包括去除所述待 镀表面的氧化物。
6.如权利要求1所述的浸镀锡工艺，其中所述状态调节程序更包括 一次或一次以上预浸所述待镀表面。
7.如权利要求6所述的浸镀锡工艺，其中所述预浸与预镀使用同一 溶液。
8.如权利要求6所述的浸镀锡工艺，其中所述预浸是在20-70℃下实 施。
9.如权利要求6所述的浸镀锡工艺，其中所述预浸使用含有锡的溶 液。
10.如权利要求6所述的浸镀锡工艺，其中所述预浸使用不含锡的溶 液。
11.如权利要求1所述的浸镀锡工艺，其中所述浸镀锡程序使用的溶 液包括甲基磺酸锡1-150g/L、硫脲1-150g/L、甲基磺酸1-300ml/L、以及 抗氧化剂0.1-110g/L。
12.如权利要求11所述的浸镀锡工艺，其中所述浸镀锡程序使用的 溶液包括甲基磺酸锡20-120g/L、硫脲20-120g/L、甲基磺酸50-200ml/L、 以及抗氧化剂1-100g/L。
13.如权利要求1所述的浸镀锡工艺，其中所述预镀的操作温度为室 温至55℃。
14.如权利要求13所述的浸镀锡工艺，其中所述浸镀锡程序的操作 温度为室温至80℃。
15.如权利要求14所述的浸镀锡工艺，其中所述浸镀锡程序的操作 温度为50-70℃。
16.如权利要求1所述的浸镀锡工艺，在所述浸镀锡程序后更包括下 列步骤：
以温水清洗所述待镀物；以及
以纯水清洗所述待镀物。
技术领域
本发明涉及一种改良的浸镀锡工艺，特别是指一种改善浸镀锡时所产 生的锡金属层分布不均匀现象及减少有机添加剂的用量的浸镀锡工艺。
背景技术
图1为传统应用于PCB的浸镀锡工艺图，其中前段表面处理程序10 的主要目的在于洁净PCB的表面，包括步骤12为脱脂，以洗去PCB表面 的油脂，其操作温度为30-80℃，步骤14为水洗，是用清水清洗PCB的表 面，步骤16为微蚀，以去除PCB的铜表面上的氧化物，使铜面更为干净， 其操作温度为20-50℃，步骤18为水洗，再用清水清洗PCB的表面。接着， 步骤20为预浸，目的是活化PCB的铜面，同时防止在前段表面处理程序10 所使用的药液被带入浸镀锡主槽内而污染锡浸镀液，预浸20所使用的溶 液不含锡，其操作温度在20-70℃之间。步骤22为浸镀锡，将预浸后的 PCB放入浸镀锡主槽，以便在PCB上浸镀锡金属，其操作温度在40-80℃ 之间，优选为50-70℃。最后，在步骤24中以温水清洗PCB后再以纯水 清洗一次，即完成浸镀锡工艺。其中，步骤22的锡浸镀液配方包括甲基 磺酸锡(Stannous methanesulfonate)约1-150g/L、硫脲(Thiourea) 约1-150g/L、甲基磺酸(Methanesulfonic acid)约1-300ml/L、以及抗 氧化剂(Antioxidant)0.1-110g/L，优选地，甲基磺酸锡为20-120g/L、 硫脲为20-120g/L、甲基磺酸约50-200ml/L、以及抗氧化剂为1-100g/L。
在传统的浸镀锡工艺中，通常在锡浸镀液内添加有机物作为锡面整平 剂或界面活性剂以抑制锡金属成长速率，进而获得平整的锡面，若不添加 有机添加剂，则因为锡的沉积速率过于激烈，将使得沉积的锡层的晶粒较 大而且堆积松散不平整，因而锡面较灰暗且具有水纹(即，浸镀不均匀的 现象)出现，而且，有机添加剂会残留在PCB上造成组件焊锡性变差及产 生锡须(whisker)，再者，有机添加剂在浸镀过程中逐渐消耗，所以难 以控制其浓度，使得浸镀液的管理更加困难。
因此，目前急需发展出一种可改善浸镀锡时所产生的锡金属层分布不 均匀现象及减少有机添加剂的用量的浸镀锡工艺。
发明内容
为达上述目的，本发明提供了一种改良的浸镀锡工艺，其包括前段表 面处理程序、状态调节程序(conditioning)以及浸镀锡程序。与现有技 术相比，其关键技术在于在所述浸镀锡程序之前，先在待镀表面上以较温 和的速率预镀一均匀的锡薄层。
具体地说，本发明所提供的以在待镀物上形成锡金属层的浸镀锡工 艺，包括下列步骤：对待镀物的待镀表面施予前段表面处理程序；对所述 待镀表面施予状态调节程序，该状态调节程序包括一次或一次以上预镀， 使在该待镀表面上预先形成均匀的锡薄层，所述一次或一次以上预镀包括 至少一次使用含有锡的溶液，该预镀使用的溶液包括甲基磺酸锡0.1- 120g/L、硫脲10-120g/L、甲基磺酸40-200ml/L、以及抗氧化剂0.5-100g/L； 以及浸镀锡程序；
其中，所述预镀的操作温度不大于所述浸镀锡程序的操作温度，且所 使用溶液的锡浓度不高于浸镀锡程序使用溶液的锡浓度，所述均匀的锡薄 层是以低于所述浸镀锡程序中沉积锡的速率沉积而形成。
在本发明的浸镀锡工艺中，由于所述预镀锡的沉积速率较慢，所以沉 积在所述表面上的锡的晶粒(grain)较小，且该锡薄层堆积致密且平整， 因此，经预镀后的表面再经浸镀锡时，不仅可在浸镀锡沉积后的表面获得 一均匀的锡金属表面，而且对于添加于锡浸镀液的界面活性剂或锡面整平 剂等有机添加剂可因而减量，甚至到不需添加，从而使产品质量较高。
附图说明
图1为传统的浸镀锡工艺示意图；
图2为本发明的改良的浸镀锡工艺示意图；
图3显示使用传统浸镀锡工艺于PCB表面所形成的锡层；
图4是利用电子显微镜观察图3中的锡层的微观状态示意图；
图5显示使用本发明的浸镀锡工艺于PCB表面所形成的锡层；
图6是利用电子显微镜观察图5中的锡层的微观状态示意图。
图中标号说明：
10前段表面处理程序 12脱脂 14水洗 16微蚀
18水洗 20预浸 22浸镀锡 24温水洗
26状态调节程序 28预浸 30预镀 32浸镀锡
具体实施方式
图2是根据本发明的一个具体实施例的浸镀锡工艺示意图，如同传统 技术，本发明的改良的浸镀锡工艺也包括前段表面处理程序10，其含有脱 脂12、水洗14、微蚀16、以及水洗18等步骤，在此不再重复详细描述。 在洁净待镀物(例如PCB)后，接着对待镀面进行状态调节程序26，在一 优选实施例中，其含有预浸28及预镀30两个步骤，这两个步骤可以在同 一溶液中完成，或分别在各自的溶液中完成。同样地，预浸28的目的是 为活化PCB的铜面，同时防止在前段表面处理程序10所使用的药液带入 浸镀锡主槽内而污染浸镀锡镀液，其操作温度也在20-70℃之间，不过， 在此预浸28中所使用的溶液可以含锡，也可以不含锡。接着，预镀30所 使用的溶液可以使用与后续的浸镀锡程序32所使用的溶液相同或不相同 的配方，但是在状态调节程序26时所使用的溶液中锡的浓度低于浸镀锡 程序32所使用的溶液中锡的浓度，例如，浸镀锡程序32所使用的配方包 括甲基磺酸锡约1-150g/L、硫脲约1-150g/L、甲基磺酸约1-300ml/L、以 及抗氧化剂0.1-110g/L，优选地，甲基磺酸锡为20-120g/L、硫脲为20- 120g/L、甲基磺酸为50-200ml/L、以及抗氧化剂为1-100g/L，而预镀30 所使用的配方包括甲基磺酸锡为0.1-120g/L、硫脲为10-120g/L、甲基磺 酸为40-200ml/L、以及抗氧化剂为0.5-100g/L。而且预镀30的操作温度 也低于浸镀锡程序32的操作温度，例如，浸镀锡程序32的操作温度在室 温至80℃之间，优选为50-70℃，而预镀30的操作温度约为室温至55℃。 同样地，在浸镀锡程序32后，也包括温水洗步骤24。
预镀30的目的在于以较温和的速率在PCB的表面上沉积一均匀的锡 金属薄层。由于其沉积速率较慢，所以沉积在PCB表面上的锡晶粒较小， 而且堆积致密且平整，因此，经预镀30后的PCB在浸镀锡32时，不仅可 在PCB的表面上沉积一均匀的锡金属表面，使得镀锡面没有水纹出现，而 且，由于锡浸镀液可以减少甚至不需添加界面活性剂或锡面整平剂等有机 添加剂，所以具有提高锡层纯度及抑制锡须成长的优点，此外，由于减少 或不需添加界面活性剂或锡面整平剂等有机添加剂，使得锡浸镀液的组成 更简单，因此，锡浸镀的管理也更容易。
熟悉本领域的技术人员可以轻易了解，浸镀锡的配方或工艺有许多选 择及变化，而本发明的主要特点是在进行浸镀锡之前，先行预镀一均匀的 锡薄层，使得后续的浸镀锡得到良好的品质，因此，虽然上述实施例被设 计为容易了解的方式以提供例示，然而，不论采用相同或其它的浸镀锡工 艺及配方，只要在进行浸镀锡之前，先行预镀一均匀的锡薄层，仍未脱离 本发明的精神。
为显示本发明的效果，还提供了PCB试片的浸镀锡成果的微观图片， 使用的药液及操作温度与前述的内容相同。图3是使用传统的浸镀锡工艺， 其表面出现不均匀的水纹现象；图4是利用电子显微镜观察图3的锡层的 微观状态显示其晶粒较粗糙；图5是使用本发明的结果，其表面均匀且平 整；图6是利用电子显微镜观察图5的锡层的微观状态，与图4比较可清 楚发现，使用本发明浸镀锡工艺所形成的晶粒较细致。从图3至图6的实 际试验结果，证明本发明在功效上远超过传统技术。
以上对于本发明的优选实施例所作的叙述仅为阐明的目的，而无意限 定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学 习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让熟悉本 领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本 发明的保护范围以权利要求书为准。
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