7.镀锡合金snew

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1、第七章、镀锡合金一、镀锡的目的：在电子业镀锡合金的目的，绝大部分的用途就是做焊材使用。虽然镀层焊材上有纯金、银、钯合金可以使用，但是由于成本的考虑，绝大多数都会使用锡合金。除了微小间距焊脚有锡须(Whisker如图A)的风险外，如改为镀纯金。在过去电子业用焊材，以电镀锡铅及锡铅焊剂(锡膏)为主，锡铅合金具有低成本与适当性质的优点，因此，一直是被广泛使用的焊锡材料。美国环境保护署(EPA)指出，铅及其化合物是严重危害人类健康与自然环境的化学物质之一，且其毒性不可分解，暴露的铅及其废弃物会污染土壤，渗入地下水，进而造成人畜饮用含铅的地下水后，引起重金属污染。人体中存在过量的铅

2、将导致神经和再生系统紊乱、发育迟缓、血色素减少并引发贫血和高血压等疾病。因此无铅化的政策，在2006.07.01以后大部份皆改为无铅焊材。就连接器来说，以镀纯锡为居多，其次为镀锡铜合金。然而目前电子业镀锡合金药水，皆都使用烷基磺酸系，其中以甲基磺酸占绝大多数。图A.锡须(Whisker)二、锡合金的种类：1.纯锡：单元系金属，药水稳定性佳，无其它金属干扰，连接器及五金类使用多。2.锡铜：二元系金属，药水稳定性比纯锡差，镀层锡铜比例不易分辨，但是锡须风险比纯锡来得小，多半为日系厂要求居多。3.锡银：二元系金属，焊接强度最好，但是成本较高，多半为半导体电镀使用。4.锡铋：二元

3、系金属，最大特点为熔点低(可达138℃)，成本也是比较高，多半为半导体电镀使用。5.其它：锡铟、锡锌及三元系合金(如锡银铜合金)。著作者：AllanChien／版本：Ｈ版／日期：2010年07月01日／页次：７－１◎◎◎本教材为恒伸工作室著作，欢迎拷贝及传阅◎◎◎第七章、镀锡合金三、锡合金镀膜外观种类：以iNEMI对雾锡与亮锡的定义来加以比较镀层名称雾锡Mattin亮锡Brighttin说明原因含碳量0.005%~0.05%0.2%~1.0%利用有机物(光泽剂)使锡镀晶格大小1μm~5μm0.5μm~0.8μm层晶格细小化，因此产生平整光亮表面。外观粗糙平滑含碳量越高越差

4、，镀层中的碳焊接性优差在高温下，易形成炭化现象，重熔性优差及发生CO2的释放而形成灰球现象。含碳量过多易使锡层耐高温优差氧化发黄。锡须风险低高晶格越大孔度细越大，相对耐蚀能力变弱，表面粗糙易沾手耐蚀性差好汗，在一般潮湿环境下，氧化速度很快。但就因孔隙较大，耐手汗差优内应力容易释放，锡须生长速耐氧化差好度较慢。融熔点略低略高四、高速纯锡药水架构：1.有机酸：市售绝大部分皆为甲基磺酸(简称MSA)，少数有使用乙基磺酸，或是混酸。市售甲基磺酸为70%无色至微黄透明水溶液，比重在室温下约1.35。MSA主要当作导电功能及解离阳极功能之用，所以当MSA含量少时，很明显浴电压会急速上

5、升，进而导致端子发热，许多不良现象就陆续发生。2.有机锡：市售绝大部分皆为甲基磺酸锡，市售甲基磺酸锡的锡含量，多半为300g/L之无色至微黄透明水溶液。当然锡含量的多寡，会影响锡的沉积速率及浴电压，但是高到70g/L以上时对沉积速率影响就不大。3.建浴剂：指雾锡建浴时当作分散剂使用，他的功能就是改变锡镀层的树枝状结构。通常市售各厂牌都是以代号命名(如第一剂、A剂、No.1…等)，许多厂牌会以MU命名之，当然有些厂牌会将该剂，与晶格细化剂合而为一剂，供给电镀厂使用。4.晶格细化剂：顾名思义就是细化晶格，使原本粗糙面变成为半光镀层(如珍珠亮)，当然若要称他为光亮剂也不为过。该

6、剂就如同光亮剂，含有界面活性剂，所以也著作者：AllanChien／版本：Ｈ版／日期：2010年07月01日／页次：７－２◎◎◎本教材为恒伸工作室著作，欢迎拷贝及传阅◎◎◎第七章、镀锡合金比较容易起泡，该剂也具有强化低电流区的覆盖力(或走位能力)。通常市售各厂牌会将该剂命名为第二剂，或称为BTR。不含细化剂添加细化剂镀浴雾锡MatteTin亮锡BrightTin备注有机酸100~200cc/l80~150cc/l多半使用MSA有机锡40~70g/l40~60g/l通常为300g/L建浴剂10~100cc/L-改善树枝状镀层晶格细化剂5~50cc/L-细化晶格成为半光起始剂

7、-30~50cc/L光亮剂+分散剂补充剂-0~30cc/L光亮剂四价锡抑制剂10~100cc/L10~100cc/L防氧化功能浴温40~60℃15~25℃少数使用常温型电流密度1~20ASD2~30ASD依搅拌差异大5.起始剂：指当光亮锡建浴用之光泽剂，该剂内容包含分散剂及光亮剂，所以许多光亮锡建浴时添加该剂就可以，后续的补充就单纯使用光亮剂就可以，但是由于高速带出的问题，因此分散剂的损失，就必须靠再一次添加起始剂才行。该剂含有接口活性剂很高，非常容易起泡。该剂含量的增加有助于高电流区的光亮，但是镀层的含碳量也会快速增加。6.