環(huán)保型鍍層的應(yīng)用是全球環(huán)保的要求，幾世紀(jì)以來(lái)人類由于生存和發(fā)展，生產(chǎn)和使用了大量的破壞大自然的物質(zhì)，這些物質(zhì)都是工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展的結(jié)果，由于人類對(duì)大自然的缺乏認(rèn)識(shí)和了解，使大自然的生態(tài)平衡遭受到極大的破壞，導(dǎo)致全球氣候反常，人類經(jīng)常面臨著困境。隨著人類科學(xué)的進(jìn)步，探究大自然的發(fā)展規(guī)律，逐漸加深對(duì)自然的認(rèn)識(shí)，充分利用高科技手段，針對(duì)大自然的破壞性有計(jì)劃有步驟地改善生態(tài)平衡，使大自然的面貌再現(xiàn)。而工業(yè)中首當(dāng)其沖的就是印制電路工業(yè)中使用的有害物質(zhì)，特別是表面處理工藝中熱風(fēng)整平浸焊料中含有鉛材料。根據(jù)電子產(chǎn)品趨向無(wú)含鉛材料的需要，就必須對(duì)現(xiàn)有的含鉛工藝進(jìn)行改革，應(yīng)用環(huán)保型的鍍覆層。從金屬理論分析，最好是使用化學(xué)鍍錫替代熱風(fēng)整平工藝，大量的工藝試驗(yàn)證明是可行的。無(wú)鉛成分的鍍（涂）種類很多，如ＯＳＰ （有機(jī)助焊保護(hù)膜）、化學(xué)鍍鈀、化學(xué)鍍鎳／浸金、化學(xué)鍍鎳、鍍鈀／浸金、浸錫等。經(jīng)過(guò)研究和工藝試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，化學(xué)鍍工藝其中錫金屬價(jià)格便宜、易制取、工藝過(guò)程穩(wěn)定可靠和制作細(xì)導(dǎo)線優(yōu)勢(shì)明顯的特點(diǎn)而獲得應(yīng)用，較具有發(fā)展?jié)摿Α?

　　一．化學(xué)鍍錫反應(yīng)原理

　　化學(xué)鍍錫的反應(yīng)機(jī)理就是化學(xué)置換反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是電化學(xué)反應(yīng)，它是通過(guò)二價(jià)錫置換銅的過(guò)程，使銅在溶液離解成二價(jià)銅離子，而放出兩個(gè)電子，二價(jià)錫得到電子而被還原成錫金屬沉積在基板銅的表面上形成錫鍍層，其反應(yīng)式如下：??
　　 Sn2++Cuo→Sno+Cu2+
　　 Cuo→Cu2++2e-
　　 Sn2++2e-→Sno

　　二．化學(xué)鍍液種類及還原劑

　　化學(xué)浸錫的種類比較多，基本有三種鍍液即甲基磺酸錫、硫酸亞錫和氟硼酸錫。根據(jù)工藝試驗(yàn)證明，甲基磺酸錫系列溶液應(yīng)用的比較多，更附合環(huán)保要求，所采用的還原劑都是硫脲［（NH2）2CS］其主要特性和作用，就是降低錫槽電位，增加反應(yīng)速率、易溶于冷水、硫氰化銨和醇、熔點(diǎn)180－182℃，并于150－160℃時(shí)在真空條件能升華、比重為1.406，有光澤的白色晶體。其中硫酸亞錫鍍液其ＰＨ值小于１、溫度室溫至40℃、浸鍍時(shí)間1－2分鐘。??

　　三．鍍層的應(yīng)用特性

　　該浸鍍層最大優(yōu)勢(shì)就能確保其表面的平整性，適用于多次熔焊，能確保器件的安裝精度和穩(wěn)定尺寸的作用。特別適用于高密度、高精度、細(xì)導(dǎo)線、窄焊盤(pán)和小間距的印制電路板的表面處理。所以，很多產(chǎn)品如表面封裝用板、多芯片模塊用板等其表面處理要求就是確保微焊盤(pán)表面的平整度和再流焊的可靠性及穩(wěn)定性，化學(xué)鍍錫是最隹的選擇。

　　四．可靠性測(cè)試

　　經(jīng)處理的基板圖形表面鍍錫層，需經(jīng)過(guò)焊接性能、與防焊層的附著力及助焊劑的適用性能需要進(jìn)行定量定性的測(cè)試。依據(jù)MIL－STD－883焊錫性能測(cè)試部分、IPC－SM－840C防焊層附著力測(cè)試部分、IPC／J－STD－004助焊劑部分。??

　　（１）漂浮焊錫試驗(yàn)方法：

　　在IPC規(guī)范內(nèi)對(duì)錫層的焊接性能的測(cè)試有五種方法，其中有板邊沾錫試驗(yàn)法、擺動(dòng)沾錫試驗(yàn)法、漂錫試驗(yàn)法、波焊試驗(yàn)法和沾錫天秤試驗(yàn)法。規(guī)定了詳細(xì)的測(cè)試程序和具體的檢測(cè)方法及規(guī)定達(dá)到的技術(shù)數(shù)據(jù)和要求。

　　通常采用漂錫試驗(yàn)法（Solder Float Test）檢測(cè)錫層的焊接性能比較多，進(jìn)行測(cè)試的最終目的就是要確保電裝時(shí)再流焊接的可靠性和穩(wěn)定性。特別是器件焊接部位的焊腳的焊錫能力尤其重要。為此，在出廠前必須進(jìn)行焊接性能的測(cè)試，多數(shù)廠家都擁有此種類型的儀器設(shè)備，并制定測(cè)定程序，采用此種測(cè)試方法對(duì)抽樣產(chǎn)品或試驗(yàn)品進(jìn)行檢測(cè)，以提供器件安裝后熔焊的工藝參數(shù)（溫度、速度和時(shí)間）設(shè)定時(shí)的參考。??

　　（２）熔錫擴(kuò)張?jiān)囼?yàn)法（Solder Spread Test）

　　依照表面處理的種類不同，錫球的組成份也有所不同（Sn/Pb,Sn/Ag/Cu etc）擴(kuò)張率也有所不同，化學(xué)錫的表面處理擴(kuò)張率要求５以上，才具有優(yōu)越的焊錫能力。??

　　（３）熔焊球剪力試驗(yàn)法

　　該試驗(yàn)方法就是將印制電路板經(jīng)過(guò)加熱處理后，均勻的涂布一層助焊劑，然后放置錫球再進(jìn)行熔焊，經(jīng)清洗、烘干后的基板進(jìn)行熔焊球剪力試驗(yàn)。

　　當(dāng)熔焊球焊牢后，底部完整的粘結(jié)在經(jīng)化學(xué)錫處理的焊盤(pán)表面上，其側(cè)壁與阻焊層表面?Ｓ／Ｍ）相接，再經(jīng)過(guò)清洗與烘干進(jìn)行剪力試驗(yàn)，以錫球的殘留多少判定其等級(jí)，實(shí)踐證明其表面殘留的體積越大表示化學(xué)錫處理的焊錫層焊錫能力越佳。

　　五．阻焊層脫離基板表面的工藝措施

　　化學(xué)錫溶液對(duì)阻焊層底部與銅表面接合部會(huì)發(fā)生滲透作用（即滲鍍現(xiàn)象），就是目前所使用的專用于防化學(xué)錫滲鍍的防焊油墨，也無(wú)法解決由于滲透所造成的阻焊層與銅表面脫離的問(wèn)題，唯一的方法就是對(duì)工藝過(guò)程的工藝參數(shù)（如溶液溫度、處理時(shí)間）進(jìn)行調(diào)整有可能克服其難題。根據(jù)資料報(bào)導(dǎo)提出以下三種工藝措施解決之。

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　　（１）增加與改進(jìn)基板表面處理工藝

　　具體的措施就是對(duì)需鍍錫的基板表面進(jìn)行前處理（酸洗加輕刷）和后處理（采用毛刷輕刷）其最終目的就是使阻焊層的側(cè)壁加以修理使其趨向平整，并且刷除銅表面較粗糙的表面及環(huán)氧類的殘留物，確何基板表面干凈、細(xì)致、平坦的表面，以有利于錫銅進(jìn)行置換反應(yīng)的進(jìn)行。其工藝流程如下：
常規(guī)阻焊層的前處理（酸洗＋磨刷＋浮石粉刷板）—制作阻焊層—化學(xué)浸錫的前處理（酸洗＋1000目輕刷）—化學(xué)錫表面處理—化學(xué)鍍錫層的后處理（采用毛刷進(jìn)行刷洗）—成型—電測(cè)—成品（經(jīng)毛刷處理后直接就是成品）。

　　（２）將基板銅表面經(jīng)化學(xué)氧化處理使其表面為棕色膜層，以增加銅的表面積，以利于毛吸作用（起著鉚釘?shù)淖饔茫香~表面能與阻焊層牢牢的結(jié)合。其工藝流程如下：
銅表面進(jìn)行氧化處理成棕色膜層—制作阻焊層—化學(xué)錫表面處理工藝程序—成型—電測(cè)—成品（化學(xué)錫表面處理后即為成品）。

　　（３）降低槽液溫度和縮短處理時(shí)間

　　采用此種工藝措施仍屬于下策，但對(duì)低檔次印制板或用戶保存周期最多半年，組裝時(shí)采用紅外再流焊，返工不可超過(guò)三次，可采取這種工藝方法。但鍍層的厚度要控制在0.5－0.7微米（要保持一年以上，其鍍錫層的厚度要求達(dá)到１微米以上）。

　　六．化學(xué)錫處理應(yīng)用范圍

　　為適應(yīng)微電子產(chǎn)品的需要，器件所使用的載板－印制電路板，有相當(dāng)部分的產(chǎn)品都已采用此種類型的工藝。除此之外，還應(yīng)用以下方面：

　　（１）作金屬抗蝕鍍層用：

　　基板表面經(jīng)過(guò)全板電鍍和化學(xué)錫表面處理后，再采用最新推展的LDS激光直接成像，可輕而易舉的制作SMT微細(xì)線路和微細(xì)腳距。具體工藝步驟：就是所采用LDS設(shè)備為紫外激光和計(jì)算機(jī)輔助制造設(shè)備組成系統(tǒng)，直接燒除錫層，而留下所需要的電路圖像當(dāng)成金屬抗蝕層，再進(jìn)行蝕刻及除錫后，即可獲得裸銅線路。采用此種類型的工藝方法，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要底片制作，取代了貼膜、曝光、顯影工藝程序和不需無(wú)塵室內(nèi)作業(yè)，可大節(jié)省成本，減少報(bào)廢（因?yàn)椴淮嬖诘灼S室內(nèi)溫度變化而產(chǎn)生底片漲縮問(wèn)題、貼膜時(shí)起皺問(wèn)題、曝光失真問(wèn)題、顯影不良問(wèn)題等），快速制作樣品及可制作出高解析高品質(zhì)的線路。可應(yīng)用在MCM-BGA、FC Substrate、CSP Substrate COB Substrate、特殊PCB等。

　　（２）作圖形轉(zhuǎn)移抗蝕層用

　　該工藝方法與常規(guī)的圖形轉(zhuǎn)移工藝相同，它不同的是不需電鍍銅，而進(jìn)化學(xué)錫表面處理后，進(jìn)行退膜、刻、除去金屬錫層工藝程序。但唯一的質(zhì)量問(wèn)題是對(duì)干膜有滲透作用，會(huì)直接影響圖形真實(shí)性。所以，采用此種工藝方法要嚴(yán)格把關(guān)，確保成功率。

　　總之，化學(xué)錫表面處理工藝的采用，使基板表面處理工藝有了很大的改進(jìn)，它不僅能提高基板表面的平整性，又適應(yīng)制作微細(xì)導(dǎo)線（0.025－0.05mm）、微細(xì)腳距（0.30－0.40mm），更附合國(guó)際化的環(huán)保要求，其應(yīng)用潛力是很大的。