本發(fā)明涉及金屬表面處理領域，具體為一種鍍錫、錫合金的光亮劑及其制備方法和應用。
背景技術：
在電子工業(yè)中，對光亮鍍錫及錫合金的要求十分嚴格，不僅應滿足常規(guī)的結合力好、結晶細致光滑、脆性低、可焊性能好等諸多要求外，還要求鍍層無錫須、無漏點、針孔、麻點；鍍液還應沉積速度快、能在較高的溫度條件下工作；因為，超過30℃則溶液易渾濁、沉淀、Sn4+極易產生，并隨之產生鍍層外觀呈現(xiàn)霧狀、灰斑、并有針孔、麻點，甚至有晶須產生。這將對微電子線路帶來極大的危害。
在當今的鍍錫及錫合金工業(yè)中，主要是用二價錫鹽鍍錫，而二價錫鍍錫過程中，由于原料的帶入以及陽極上電化學陽極氧化，致使鍍液極不穩(wěn)定,不能有效地抑制四價錫的產生,四價錫離子越積累越多，當到達一定的濃度后，將造成陰極電流效率下降、鍍液分散能力差、鍍層粗糙、并有錫須產生等諸多問題。
微電子工業(yè)以及信息產業(yè)的鍍錫及錫合金電鍍中，對鍍層的光亮性、平整型、分散性、邊角無晶須性要求十分嚴苛；這就對鍍液中所用的光亮劑有著更高的要求?？勺鳛楣饬铃僑n或Sn合金的光亮劑的物質很多，但不外乎是含有醛基,如苯甲醛、肉桂醛,以及含酮基類物質,如苯亞甲丙酮等，再輔以芳基一鈉鹽或聯(lián)雙芳基的鈉鹽等。這些成份組成的光亮劑具有良好的光亮作用，對鍍液的分散性能亦具有較好的幫助，但明顯的缺陷是不適宜較高的液溫。較高的溫度時，消耗量過快，且致鍍層脆性增加，及可焊性下降。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足之處，提供了一種鍍錫、錫合金的光亮劑及其制備方法和應用，所述光亮劑使得鍍錫液或鍍錫合金溶液性質穩(wěn)定，鍍錫或錫合金的過程中，陰極電流效率穩(wěn)定，鍍液分散均勻，鍍層性能好，無錫須產生。
本發(fā)明采用如下技術方案：
一種鍍錫、錫合金的光亮劑，其特征在于，每升包含以下含量的組分：聚乙二醇10～30g/L、A劑120～200g/L、B劑120～200g/L、2-巰基噻唑啉2～4g/L、質量濃度為5％的氫氧化鉀溶液100～180g/L,以及余量蒸餾水；
所述A劑為環(huán)氧咪唑胺溶液；
所述B劑為聚乙烯吡咯啉酮和苯甲酸鈉的混合溶液。
所述優(yōu)選方案為，一種鍍錫、錫合金的光亮劑，其特征在于，每升包含以下含量的組分：聚乙二醇20g/L、A劑160g/L、B劑160g/L、2-巰基噻唑啉3g/L、質量濃度為5％的氫氧化鉀溶液150g/L；以及余量蒸餾水。
所述聚乙二醇的分子量為6000～12000。
一種制備鍍錫、錫合金的光亮劑的方法，其特征在于，按如下步驟完成：
1)在一容器中加蒸餾水200～500g；
2)加入10～30g聚乙二醇,加熱,攪拌至完全溶解至透明,冷卻；
3)邊攪拌邊加入A劑120～200g；
4)邊攪拌邊加入B劑120～200g；
5)稱取2-巰基噻唑啉2～4g，用質量濃度為5％的氫氧化鉀溶液100～180g將2-巰基噻唑啉溶解后加入到所述4)溶液中；
6)補加蒸餾水至1000ml定容,攪拌均勻，鍍錫、錫合金的光亮劑。
所述A劑按如下步驟制備：
1)依次取200～400g質量濃度為33％的二甲胺水溶液、20～40g咪唑加到反應瓶中；
2)開動攪拌機，用水浴加熱反應瓶；
3)當反應瓶內反應物溫度在55－65℃時，停止加熱，用滴液漏斗滴加180-200g的環(huán)氧氯丙烷，攪拌狀態(tài)下，勻速滴加時間大于60分鐘；
4)滴加完后，仍保持在55－65℃下攪拌20～40分鐘；
5)將反應瓶內溶液溫度升至85－95℃，用注射器向反應瓶內注入三氟化硼乙醚1～3g,繼續(xù)攪拌45－60分鐘；
6)停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，抽出反應生成物，即為A劑。
所述B劑按如下步驟制備：
1)稱取5～15g聚乙烯吡咯啉酮放在一容器中，加入200－250g的、55－65℃的蒸餾水，放在電爐上稍加熱，攪拌，直至聚乙烯吡咯啉酮完全溶解，冷卻；
2)在另一容器中放入80～120g苯甲酸鈉，加入300～500g、55－65℃的蒸餾水，加熱溶解苯甲酸鈉直至完全透明,冷卻；
3)將所述1)和2)溶液混合在一起,補加蒸餾水至1000ml定容,攪拌均勻,即為B劑。
所述鍍錫、錫合金的光亮劑在電鍍光亮Sn鍍液、以及Sn-Pb、Sn-Zn、Sn-Co-Zn、Sn-Ni、Si-Bi合金鍍液中的應用，其特征在于，所述每升鍍液中加入5～80g所述光亮劑。
本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明所述鍍錫、錫合金的光亮劑，不僅抑制鍍錫溶液、鍍錫合金溶液中Sn2+的氧化、對Sn2+有良好的穩(wěn)定作用，還對Sn4+有較強的還原作用，可以將溶液中已存在的Sn4+有效地還原為Sn2+；并能對溶液中的浮懸物有凝聚沉淀功能，保證了溶液的長時間透明；還對鍍液中有害的有機物有掩蔽作用。光亮劑組份為聚乙二醇、環(huán)氧咪唑胺、聚乙烯吡咯啉酮、苯甲酸鈉、2-巰基噻唑啉、氫氧化鉀，不含有毒的酚類物質，光亮劑中組份物質單獨使用時，不能達到穩(wěn)定鍍液的效果，只有聯(lián)合使用,即共同存在鍍液中時方使得鍍液非常穩(wěn)定，加有光亮劑的鍍液在鍍錫或錫合金的過程中，陰極電流效率穩(wěn)定，鍍液分散均勻，鍍層光亮性、均勻性、柔和性好，無錫須產生。
具體實施方式
以下結合實施例再對本發(fā)明做進一步描述：
實施例1
制備光亮劑：
(1)先制備A劑，即環(huán)氧咪唑胺劑，步驟如下：
1)依次取300g 33％的二甲胺水溶液、30g咪唑加到反應瓶中；
2)開動攪拌機，用水浴慢慢地加熱；
3)當反應瓶內反應物溫度在60℃時，停止加熱，用滴液漏斗慢慢滴加190g的環(huán)氧氯丙烷，攪拌狀態(tài)下，勻速滴加時間大于60分鐘；
4)滴加完后，仍保持在60℃下攪拌30分鐘；
5)將反應瓶內溶液溫度升至90℃，用注射器向反應瓶內注入三氟化硼乙醚2g,繼續(xù)攪拌50分鐘；
6)停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，抽出反應生成物，得到淺黃色、粘稠狀液體，即為A劑。
(2)再制備B劑，即聚乙烯吡咯啉酮和苯甲酸鈉的混合溶液，步驟如下：
1)稱取10g聚乙烯吡咯啉酮放在一容器中，加入200g的、60℃的蒸餾水，放在電爐上稍加熱，攪拌，直至聚乙烯吡咯啉酮完全溶解，冷卻；
2)在另一容器中放入100g苯甲酸鈉，加入400g的、60℃的蒸餾水，加熱溶解直至完全透明,冷卻；
3)將1)和2)溶液混合在一起,補加蒸餾水至1000ml,攪拌均勻,即為B劑。
(3)最后將A劑和B劑按以下步驟配制成光亮劑：
1)在一容器中加蒸餾水300g；
2)加入20g聚乙二醇(M＝12000),稍加熱,攪拌至完全溶解透明,冷至透明；
3)邊攪拌邊加入160gA劑；
4)邊攪拌邊加入160gB劑；
5)稱取3g2-巰基噻唑啉，用150g5％的氫氧化鉀溶液溶解后加入到上述液中；
6)補加蒸餾水至1000ml,攪拌均勻,即得到本發(fā)明所述光亮劑。
所得光亮劑每升的組份為：聚乙二醇20g/L、A劑160g/L、B劑160g/L、2-巰基噻唑啉3g/L、質量濃度為5％的氫氧化鉀溶液150g/L；以及余量蒸餾水。
實施例2
制備光亮劑：
(1)先制備A劑，即環(huán)氧咪唑胺劑，步驟如下：
1)依次取200g 33％的二甲胺水溶液、20g咪唑加到反應瓶中；
2)開動攪拌機，用水浴慢慢地加熱；
3)當反應瓶內反應物溫度在55℃時，停止加熱，用滴液漏斗慢慢滴加180g的環(huán)氧氯丙烷，攪拌狀態(tài)下，勻速滴加時間大于60分鐘；
4)滴加完后，仍保持在55℃下攪拌30分鐘；
5)將反應瓶內溶液溫度升至85℃，用注射器向反應瓶內注入三氟化硼乙醚1g,繼續(xù)攪拌45分鐘；
6)停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，抽出反應生成物，得到淺黃色、粘稠狀液體，即為A劑。
(2)再制備B劑，即聚乙烯吡咯啉酮和苯甲酸鈉的混合溶液，步驟如下：
1)稱取5g聚乙烯吡咯啉酮放在一容器中，加入250g的、55℃的蒸餾水，放在電爐上稍加熱，攪拌，直至聚乙烯吡咯啉酮完全溶解，冷卻；
2)在另一容器中放入80g苯甲酸鈉，加入300g的、55℃的蒸餾水，加熱溶解直至完全透明,冷卻；
3)將1)和2)溶液混合在一起,補加蒸餾水至1000ml,攪拌均勻,即為B劑。
(3)最后將A劑和B劑按以下步驟配制成光亮劑：
1)在一容器中加蒸餾水400g；
2)加入10g聚乙二醇(M＝8000),稍加熱,攪拌至完全溶解透明,冷至透明；
3)邊攪拌邊加入120gA劑；
4)邊攪拌邊加入120gB劑；
5)稱取2g2-巰基噻唑啉，用100g5％的氫氧化鉀溶液溶解后加入到上述液中；
6)補加蒸餾水至1000ml,攪拌均勻,即得到本發(fā)明所述光亮劑。
所得光亮劑每升的組份為：聚乙二醇10g/L、A劑120g/L、B劑120g/L、2-巰基噻唑啉2g/L、質量濃度為5％的氫氧化鉀溶液100g/L；以及余量蒸餾水。
實施例3
制備光亮劑：
(1)先制備A劑，即環(huán)氧咪唑胺劑，步驟如下：
1)依次取400g 33％的二甲胺水溶液、40g咪唑加到反應瓶中；
2)開動攪拌機，用水浴慢慢地加熱；
3)當反應瓶內反應物溫度在65℃時，停止加熱，用滴液漏斗慢慢滴加200g的環(huán)氧氯丙烷，攪拌狀態(tài)下，勻速滴加時間大于60分鐘；
4)滴加完后，仍保持在65℃下攪拌30分鐘；
5)將反應瓶內溶液溫度升至95℃，用注射器向反應瓶內注入三氟化硼乙醚3g,繼續(xù)攪拌60分鐘；
6)停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，抽出反應生成物，得到淺黃色、粘稠狀液體，即為A劑。
(2)再制備B劑，即聚乙烯吡咯啉酮和苯甲酸鈉的混合溶液，步驟如下：
1)稱取15g聚乙烯吡咯啉酮放在一容器中，加入250g的、65℃的蒸餾水，放在電爐上稍加熱，攪拌，直至聚乙烯吡咯啉酮完全溶解，冷卻；
2)在另一容器中放入120g苯甲酸鈉，加入500g的、65℃的蒸餾水，加熱溶解直至完全透明,冷卻；
3)將1)和2)溶液混合在一起,補加蒸餾水至1000ml,攪拌均勻,即為B劑。
(3)最后將A劑和B劑按以下步驟配制成光亮劑：
1)在一容器中加蒸餾水500g；
2)加入30g聚乙二醇(M＝6000),稍加熱,攪拌至完全溶解透明,冷至透明；
3)邊攪拌邊加入200gA劑；
4)邊攪拌邊加入200gB劑；
5)稱取4g2-巰基噻唑啉，用180g5％的氫氧化鉀溶液溶解后加入到上述液中；
6)補加蒸餾水至1000ml,攪拌均勻,即得到本發(fā)明所述的光亮劑。
所得光亮劑每升的組份為：聚乙二醇30g/L、A劑200g/L、B劑200g/L、2-巰基噻唑啉4g/L、質量濃度為5％的氫氧化鉀溶液180g/L；以及余量蒸餾水。
光亮劑的應用：
光亮劑加入到不同鍍液中的量：
A.電鍍光亮鍍錫溶液(Sn)溶液(pH：5～6；T：室溫；Dk(A/dm2)：0.2～30)：硫酸亞錫30g/L；硫酸(d＝1.84，96％)70g/L；穩(wěn)定劑80-100g/L；光亮劑50-80g/L。
B.電鍍光亮錫鉛(Sn-Pb)合金溶液(pH：5～6；T室溫；Dk(A/dm2)：2～10)：檸檬酸鈉90-110g/L；乙二胺四乙酸30-35g/L；乙酸銨40-60g/L；硼酸25-35g/L；乙酸鉛10-15g/L；氯化亞錫40-60g/L；穩(wěn)定劑80-100g/L；光亮劑50-80g/L；
C.電鍍光亮錫鋅(Sn-Zn)合金溶液(pH：5～6；T：5～35℃；Dk(A/dm2)：1～3.5)：檸檬酸三鈉80-100g/L；醋酸銨45-55g/L；乙二胺四乙酸25-35g/L；氯化亞錫40-50g/L；氯化鋅60-80g/L；穩(wěn)定劑80-100g/L；光亮劑50-80g/L。
D.電鍍光亮錫鈷鋅(Sn-Co-Zn)合金溶液(pH：4～6；T：5～35℃；Dk(A/dm2)：0.5～5.0)：檸檬酸三鈉100-150g/L；乙二胺四乙酸二鈉20-30g/L；氯化亞錫15-20g/L；硫酸鈷25-35g/L；氯化鋅15-20g/L；穩(wěn)定劑60-100g/L；光亮劑5-20g/L。
E.電鍍光亮錫鎳(Sn-Ni)合金溶液(pH：3～4；T：30～40℃；Dk(A/dm2)：1～3)：檸檬酸三鈉90-110g/L；乙二胺四乙酸二鈉30-40g/L；氯化亞錫20-30g/L；硫酸鎳250-300g/L；糖精2g/L；十二烷基硫酸鈉0.2g/L；穩(wěn)定劑50-80g/L；光亮劑：40-60g/L。
F.電鍍光亮錫鉍(Sn-Bi)合金溶液(pH：4.0～4.5；T：10～30℃；Dk(A/dm2)：0.5～1.5)：檸檬酸三鈉100-120g/L；乙二胺四乙酸30-40g/L；硫酸亞錫25-30g/L；硼酸30-40g/L；聚乙二醇(6000)2-3g/L；鉍酸鈉3-5g/L；穩(wěn)定劑20-30g/L；光亮劑：20-30g/L。
本發(fā)明所述鍍錫、錫合金的光亮劑，使得鍍液在鍍錫或錫合金的過程中，陰極電流效率穩(wěn)定，鍍液分散均勻，鍍層光亮性、均勻性、柔和性好，無錫須產生。另外，本發(fā)明所述光亮劑不含有毒的酚類物質，安全環(huán)保。