Quá trình mạ thiếc hóa học là một quá trình không mạ điện, lắng đọng thiếc trên bề mặt đồng. Nguyên lý làm việc của nó là sử dụng hoạt tính của thiếc cao hơn đồng trong dung dịch axit, do đó xảy ra phản ứng dịch chuyển giữa lá đồng của tấm đệm và các ion thiếc trong bể mạ thiếc, và thiếc bị oxy hóa để tạo thành một thiếc đồng nhất lớp.
Phương trình phản ứng chuyển vị của quá trình mạ thiếc:
Cu(s) + Sn2+(aq) → Cu2+(aq) + Sn(s)
Trong phương trình, Cu tượng trưng cho đồng, Sn tượng trưng cho thiếc, s tượng trưng cho chất rắn, aq tượng trưng cho dung dịch nước. Trong phản ứng, ion đồng được thay thế bằng ion thiếc, tạo thành lớp thiếc rắn.
So sánh với quy trình phun thiếc (cân bằng khí nóng):
Quá trình phun thiếc phun bột thiếc nóng chảy lên bề mặt chất nền thông qua vòi phun áp suất cao. Độ dày và độ đồng đều của lớp thiếc không tốt bằng quy trình thiếc ngâm nên có thể không phù hợp với một số ứng dụng có yêu cầu cao về độ tin cậy của mối hàn.
Mặt khác, quy trình thiếc ngâm hóa chất có thành phần dung dịch mạ tương đối đơn giản, không cần nguồn điện hay khung bể, dễ vận hành, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Quá trình ngâm thiếc có thể tạo thành một lớp màng mỏng đồng nhất trên bề mặt đế, phù hợp hơn với các PCB có khoảng cách chật hẹp và các lỗ siêu nhỏ.
Các bước chính của quá trình mạ thiếc như sau:
Làm sạch: Trước khi vào dung dịch mạ, bề mặt phải được làm sạch để loại bỏ dầu, oxit và tạp chất.
Kích hoạt: Chất nền được xử lý bằng dung dịch axit để kích hoạt bề mặt đồng, làm cho nó có tính ưa nước và xúc tác.
Mạ thiếc: Chất nền được ngâm trong dung dịch mạ có chứa các ion thiếc và các chất tạo phức, gây ra phản ứng dịch chuyển giữa các ion thiếc và bề mặt đồng tạo thành một lớp thiếc đồng nhất.
Xử lý sau: Dung dịch mạ còn sót lại được loại bỏ bằng cách rửa bằng nước, sau đó làm khô bằng không khí nóng và lớp thiếc được thụ động bằng chất hữu cơ để cải thiện khả năng chống ăn mòn và chống oxy hóa.
Hình 1: PCB được mạ thiếc hóa học.
Ưu điểm của quá trình mạ thiếc là:
Lớp thiếc có khả năng hàn, bám dính và ổn định bảo quản tốt. Chất lượng của lớp thiếc quyết định hiệu suất và độ tin cậy của PCB, và quá trình mạ thiếc có thể đảm bảo chất lượng của lớp thiếc, giúp quá trình hàn và lắp PCB thuận tiện và đáng tin cậy hơn.
Không có lớp trung gian giữa lớp thiếc và lớp đồng, có thể tránh được sự khuếch tán và tách rời kim loại. Sự hiện diện của lớp trung gian sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của PCB, nhưng quá trình mạ thiếc có thể tránh được vấn đề này.
Quá trình này đơn giản, chi phí thấp và thân thiện với môi trường.
Tuy nhiên, quá trình mạ thiếc cũng có một số nhược điểm:
Độ dày của lớp thiếc bị hạn chế. Do sự tấn công của dung dịch mạ thiếc có thành phần axit hữu cơ lên lớp hàn PCB ở nhiệt độ trên 70 độ, lớp điện trở hàn có thể đổi màu, hòa tan và làm nhiễm bẩn dung dịch mạ. Ngành công nghiệp thường yêu cầu độ dày lớp mạ thiếc là 0,8 ~ 1,2μm.
Lớp thiếc dễ bị râu ria. Điều này là do tốc độ lắng đọng của các ion thiếc không đồng đều trong quá trình lắng đọng, có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy và hiệu suất của PCB.
Tóm lại, quy trình mạ thiếc là một quy trình xử lý bề mặt đơn giản, chi phí thấp và thân thiện với môi trường, có thể đảm bảo chất lượng của lớp thiếc và độ tin cậy của PCB. Nó đã trở thành một trong những quy trình xử lý bề mặt được sử dụng phổ biến trong sản xuất PCB.
