鍍錫可焊性研究

（廈門金越電器有限公司，福建 廈門 361021）

鍍錫層廣泛用于電子元器件中的靜簧、引出片、軛鐵、焊片等零件。主要是提高零件與電子板之間的焊接能力，當(dāng)零件與電子板焊接不良時(shí)，零件與電子板出現(xiàn)松動(dòng)，隨著電子元器件的工作而異常發(fā)熱，從而引發(fā)安全事故；因此鍍錫可焊性一直都是電子元器件的關(guān)鍵指標(biāo)；目前電鍍行業(yè)普遍采用硫酸鹽鍍錫體系與甲基磺酸鹽體系，本文主要針對(duì)硫酸鹽體系鍍錫零件的可焊性進(jìn)行研究。

1 影響鍍錫可焊性的幾個(gè)常見因素

硫酸體系鍍錫工藝組成相對(duì)簡(jiǎn)單，一般由硫酸亞錫、硫酸、添加劑組成，看似簡(jiǎn)單的工藝組成，但其實(shí)電鍍過(guò)程中的工藝參數(shù)選擇、鍍液維護(hù)、前后處理均有可能造成鍍錫零件可焊性不良。

本文研究可焊性不良主要包括以下兩種種情況，一是鍍錫零件未經(jīng)高溫老化另一種是鍍錫零件經(jīng)155℃/16小時(shí)高溫老化，根據(jù)兩種不同情況的樣件的沾錫結(jié)果有針對(duì)的開展分析。

本文鍍錫可焊性的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):沾錫溫度=245±3℃、沾錫時(shí)間=3±1秒、使用松香型助焊劑、無(wú)鉛型沾錫液。

1.1 鍍錫零件的一般工藝流程簡(jiǎn)介

除油→水洗→酸洗→水洗→電鍍中間鍍層（或不需要）→鍍錫→水洗→熱水洗→甩烘干。

中間鍍層一般為鍍堿銅或暗鎳，一般情況下，如對(duì)產(chǎn)品性無(wú)特殊要求，鐵基材一般選擇鍍堿銅為中間鍍層；而銅基材一般兩類，一類是黃銅基材，此類零件一般可使用堿銅為中間鍍層，另類為純銅或錫青銅基材，這類基材一般選擇鍍暗鎳為中間鍍層。

筆者長(zhǎng)期的工作實(shí)踐中，中間鍍層一般不選擇亮鎳層。

1.2 前處理對(duì)可焊性的影響

1.2.1 除油的影響

電鍍過(guò)程一般把除油、酸洗稱為前處理，除油顧名思義就是把基材表面的油污去除，零件在沖裁成型過(guò)程中會(huì)添加各種潤(rùn)滑油以減少零件本身的毛剌，這些油污粘附在零件表面，必須去除干凈。

當(dāng)零件表面油污未去除干凈時(shí)，對(duì)可焊性有顯著影響。由于沾錫過(guò)程，原來(lái)的鍍錫層被熔解，沾錫液與基材直接接觸，基材表面有油污時(shí)，沾錫液與基材無(wú)法完全浸潤(rùn)，沾錫后易形成針孔狀沾錫不良。

筆者長(zhǎng)期的工作實(shí)踐觀察，基材殘留油污時(shí)，沾錫溫度越高，越容易產(chǎn)生沾錫不良，而此時(shí)表現(xiàn)出的沾錫不良并非針孔，而時(shí)在沾錫過(guò)程中形成錫液飛濺，飛濺出不的錫珠粘附在其它部件上，產(chǎn)生異物不良。此不良對(duì)于一些小型電器具有致命影響，會(huì)造成電器短路。如下圖所示：

圖1 針孔不良

圖2 錫珠飛濺

圖3 硫酸亞錫分解過(guò)程圖

1.2.2 鍍液濃度的影響

正常情況下，硫酸亞錫及硫酸的濃度對(duì)可焊性并不會(huì)有十分明顯的影響；但硫酸亞錫濃度過(guò)高時(shí)，鍍層結(jié)晶較粗糙，基材中的銅更易向鍍錫外層擴(kuò)散，銅氧化后生成氧化銅，對(duì)鍍錫可焊性有不良影響。

一般認(rèn)為，適當(dāng)提高硫酸的濃度有利于提高鍍錫層致密性從而有利于提高鍍錫可焊性。

1.2.3 硫酸亞錫分解產(chǎn)物的影響

硫酸亞錫的水解產(chǎn)物為四價(jià)錫，少量的四價(jià)錫并不會(huì)影響鍍錫層可焊性，當(dāng)四價(jià)錫含量占鍍液中總錫含量的30%以上時(shí)，鍍錫可焊性下降，筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)中，四價(jià)錫其實(shí)對(duì)鍍錫可焊性的影響并不是主要因素。

1.2.4 鍍錫添加劑的影響

鍍錫光亮劑添加過(guò)量，鍍層較光亮，嚴(yán)重時(shí)鍍錫層起泡、脫皮，且經(jīng)高溫老化后（155℃/16小時(shí)）鍍層變紫色，對(duì)可焊性有嚴(yán)重的影響。

2 鍍層白斑

鍍錫表面白斑主要是由于鍍錫層腐蝕所致，造成鍍錫白斑有兩個(gè)主要原因，一是鍍錫后從鍍錫槽到水洗槽的轉(zhuǎn)移時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鍍錫表面殘留的硫酸在空氣中加速腐蝕鍍層；二是濃度差加速腐蝕，即鍍錫表面的酸度與水洗中的酸度存在一定的濃度差。

圖4 白斑樣件

圖5 白斑位置放大2000倍形貌

鍍錫表面白斑只是輕微鍍層腐蝕，對(duì)可焊性沒(méi)有影響。

3 鍍層組合與工藝參數(shù)的影響

鍍錫零件一般有鍍銅+鍍錫、鍍鎳+鍍錫、鍍單錫。

鍍鎳+鍍錫組合中鍍鎳層對(duì)可焊性的影響：鍍鎳疏松多孔，當(dāng)電流密度過(guò)大時(shí)，孔隙增在，沾錫時(shí)易產(chǎn)生“錫尖”；無(wú)論是何種鍍層組合，中間鍍層一般都不會(huì)太厚，不太可能做到鍍層無(wú)孔孔隙，這些孔隙對(duì)高溫老化有明顯的影響，即基材中的銅元素受高溫影響，發(fā)生電子遷移，銅元素向鍍錫表面擴(kuò)散，鍍錫表面有一定的銅元素，而遷移出來(lái)的銅元素受高溫影響生成氧化銅，氧化銅以沾錫具有致命影響；因此，筆者工作中對(duì)一些有老化沾錫的零件采用小電流密度電鍍，對(duì)鍍錫可焊性有較好的改善效果。

4 結(jié)語(yǔ)

鍍錫工藝看似簡(jiǎn)單，但由于鍍錫屬于功能性電鍍，要保證鍍錫件有穩(wěn)定可靠的可焊性，過(guò)程的維護(hù)至關(guān)重要。定期的鍍液大處理、電解處理、選擇合適的鍍層組合、適當(dāng)降低電流密度都是有助于改善鍍錫可焊性的工作方法。