电镀工艺纯锡高温变色主因研究报告ppt课件

纯锡1高温变色的主要原因分析。背景描述变色实验结果变色表面材料分析变色可能原因纯锡高温变色分析2。报告内容2。背景描述：为了符合RoHS环保标准，所有行业都需要将目前的含铅工艺改为无铅工艺。纯锡是目前连接器端子电镀的最佳和最经济的替代品。然而，从锡和铅到纯锡的变化后，最明显的直接变化是表面贴装温度从225提高到240甚至260，接下来的问题是纯锡在高温下会变色(黄色或蓝紫色)。虽然目前不存在变色引起的产品功能异常的问题，但为了保证产品质量，消除客户疑虑，找出变色的原因并改进方法是目前重要的问题，业界对变色的机理有不同的看法。本报告的目的是找出变色的主要原因并确定改进方向。3。变色实验结果总结。综合大量实验结果，纯锡在高温下的颜色变化具有以下特点：在空气气氛下，颜色变化随温度(230260)或高温持续时间而不同程度地变化：从银白色到黄色、蓝色和紫色。锡/铅涂层和纯锡块在高温下也会变色。亮锡变色严重，雾锡变色轻微。以半光亮镍为底的镀层易变色，而无镀镍或磷镍的镀层不易变色，无镍电镀后亮锡外观变暗(雾)，雾锡外观变亮(不黄不紫)。在氮气(氧含量为500ppm)下三次后，IRreflow不变色。镀锡和浸泡后，保护剂或稀酸可以改善变色，但三次回流后，变色仍会发生。变色表面可被稀硫酸(约20%)洗掉。固定ASD、锡厚度、变色程度。温度或时间，硫酸浸泡，变色表面，4，变色表面物质分析，俄歇分析(ObetainedFromProblem-Ptrd，基板：不锈钢)，AugerDepthprofile(ObeTainedFromRohm-Haas)。不同深度变色样品的元素分析表明，镀层元素含有碳、氧、锡或镍(当基体为不锈钢时)。碳源是共沉积镀层的有机添加剂，氧来源于氧化反应，镍来源于基体的扩散。因此，推测颜色变化的可能原因是：有机沉淀表面氧化底层金属扩散形成Sn/Ni合金，表面：C，O，Sn，DEPTH :11: O，Sn，Ni，DEPTH :23360O，Sn，Ni，Sn，O，C，5，和，高温变色，表面氧化，底层金属扩散，有机物沉淀，变色的可能原因分析，6，推断机理：变色锡层表面元素分析发现这是由于当锡层在高温下熔化时，有机物质从金属晶界释放并表面化，所以碳元素主要在涂层表面。 有机物沉淀为主要原因的矛盾点：如果变色物质是有机的，它应该溶于有机溶剂，但酒精、正溴丙烷和二甲基亚砜在实际使用中不能洗掉变色物质，只能用稀硫酸洗掉(稀硫酸不能溶解纯锡)。镍和磷镍样品在氮气下不会变色或回流，如果有机物质沉淀(因为锡层仍会熔化)，情况就不一样了。在200长时间烘烤后，外观仍会变成蓝紫色，但此时锡层不会熔化，也没有有机物沉淀的问题。下图显示了不同变色程度样品的俄歇分析结果：不同变色程度的碳含量分布变化不大，说明碳含量对变色影响不大。变色的可能原因分析有机物沉淀、相似的碳含量分布、(已获得)轻微变色、严重变色、虽然上述一个底层金属扩散的矛盾点为主要原因：当镍和锡电镀条件固定且使用相同的IRprofile时，镍锡合金形成的速度和厚度不应相差太大，因此薄锡镀层应变色，因为锡镍合金更容易暴露于表面，而厚锡镀层不太可能变色，但实际结果却相反(薄锡50毫米轻微变色，厚锡500毫米严重变色)。由于铜的扩散速度比镍快，所以很容易产生较厚的内金属碳化物，从而在没有镀镍的情况下导致严重的变色。此外，镍锡合金的生长不受镍膜厚度的影响，因此增加镍膜厚度不应影响变色，但实际结果却相反(不镀镍不变色，薄镍20m变色轻微，厚镍200m变色严重)。合金的形成不应受到外部环境的影响，因此保护剂仍应由于在氮气下或使用后的合金生长而改变颜色，但与实验结果相反。如果它只是合金，为什么它能被稀硫酸而不是浓硝酸冲走？如果基底是不锈钢，已经证明镍在底层的扩散具有很大的影响(通过PBL-PTRD)，而本实验中的基底是铜。”。根据上述分析，可以得出结论，底层金属扩散形成的合金不是铜锡变色的主要原因。变色的可能原因分析底层金属的扩散，9、高温变色，表面氧化，变色的可能原因分析，10、反应机理：纯锡容易生成氧化锡(SnO，SnO2)，随着温度和时间的增加，氧化膜继续增厚，外观颜色加深。氧化速率与温度、氧浓度和锡晶粒大小有关(晶粒越细，反应越快)，因此在高温下熔化时，氧化速率比正常温度高几倍。表面氧化的证据：氮气下氧气浓度极低，这有效地防止了氧化反应的发生，因此不会改变颜色。氧化锡易溶于SnO(固体)6H 3SO 42- SnSO 4(水)3H2O 2SO 2(气体)，因此变色的表面可以用稀硫酸洗掉。使用后，处理剂(磷酸盐膜)或稀酸可在表面形成酸性保护膜，防止氧气接触锡。对不同颜色变化的样品分析表明，两者的氧化程度不同(见下图)。在相同的厚度下，颜色变化严重的氧化膜更厚，氧化程度(200)更高。氧化程度(氧化锡厚度)引起色差的原理，分析颜色变化的可能原因-表面氧化、200、o 25%、200、o 3%和、严重颜色变化、轻微颜色变化、硫 1200、硫 600、11、回流工艺机理、12、分析颜色变化的可能原因-表面氧化、锡膜厚度的影响：在回流期间，最高氧化速率发生在锡熔化时。因此，如果锡处于熔融状态的时间越长，氧化(变色)越严重，并且进一步可以推断重结晶速度越快，氧化(变色)越少。因此，我们可以解释锡膜厚度越厚，锡在熔融状态下越薄，所以氧化严重。中间晶效应：另外，中间晶可以提供成核点(凹陷)来诱导晶核生长，所以中间晶粗糙度会影响再结晶速率，如下图所示。粗粒化可以加速再结晶，所以我们可以解释：铜或磷镍产生粗粒化，它可以有效地引发锡成核和熔融锡再结晶，从而减少锡在熔融状态的时间，所以氧化很轻微；MP200镍产生平滑的内金属间化合物，因此氧化严重。最后，可以看出，锡层在高温熔化后会从雾锡变亮而重新结晶成具有不同晶粒尺寸的晶体，并且在非变色样品(无镀镍或磷镀镍)流出后，亮锡变暗(雾)。锡晶核(籽晶)，高温变色，表面氧化，纯锡高温变色的主要原因，主要原因，14，最佳锡层结构：增加