Abstract
由於錫鉛合金具有良好的防腐蝕能力和可焊性，而被廣泛的使用於電子工業。但可焊性和可焊性之好壞主要受鍍層中有機物的含量、光澤度及厚度與組成分佈均勻性所影響。故本研究首先探討在無添加劑狀況下，錫、鉛和錫鉛合金在甲基磺酸電解液中之反應階次及其動力學和質傳關係作一系統性之測試分析，再進一步討論鍍液金屬離子含量與外加電位對鍍層以及腐蝕對電流效率的影響，最後以實際電鍍的濃度，研究鍍液在靜止態及不同的迴流速度下之電流分佈，並以數值模擬方式分析鍍槽中在不同的迴流速度下速度場的三度空間分佈，進而探討速度分佈對鍍層厚度與組成分佈的影響。由錫、鉛和錫鉛合金的極化曲線中得知，錫、鉛和錫鉛合金的還原反應均為一階反應，且在相同濃度下之鉛的起始沉積比錫早，並且鉛也比錫更快到達極限電流。此外錫鉛合金所得的極限電流密度及交換電流密度分別為純錫與純鉛的極限電流密度及交換電流密度之和。另外由EPMA之X光影像分析得知，錫與鉛的沉積為互相獨立的。因此所謂錫鉛合金其實只是共沉積，其反應均保留本身的特性，兩者間之交互影響甚微。鍍層沉積的組成深受外加電位與鍍液中金屬離子含量的影響。當鍍液中鉛離子的含量超過25mol.%時，鍍層中主要以析鍍鉛為優先。當鍍液中鉛離子的含量低於25mol.%時，則鍍層中主要以析鍍錫為優先。當鍍液中鉛離子的含量大約為25mol.%時，則鍍層中析鍍出的組成與鍍液中的組成相同。除此之外，鍍層中析鍍出的組成均維持定值而不受外加於電極的電位的影響。錫鉛合金的電流效率深受外加電位、鍍液組成及腐蝕的影響。錫鉛合金的還原反應，在高電位下的電流效率會比低電位高，主要因素為鍍層在低電位的腐蝕比高電位嚴重。其中，錫腐蝕的速率會隨外加電位的增加而增加，而鉛腐蝕的速率會隨電位的增加而下降。此外，腐蝕的現象可經由增加鍍液中錫含量而下降。在實際電鍍的濃度下，鍍層的厚度與組成分佈隨鍍槽形狀與動力學之影響，而其分佈的不均勻性會隨電流密度的增加而增加。當高電流密度時，質傳效應比較明顯。適當控制鍍液的迴流速度可增加質傳效應，並且可提高鍍層分佈之均勻性。當鍍液為靜止狀態時，極板的電流分佈以四周為高電流區，且比較有利於鉛的沉積，而中央為低電流區比較有利於錫的沉積。鍍槽的流場可利用數值模擬，以獲得較佳之攪拌系統之設計依據。當在6ASD的高平均電流密度時，鍍液的迴流速度控制在0.1390 m/sec，鍍層可獲得較均勻的厚度與組成有較均勻的分佈