化学镀锡层良好的可焊性使其在印制线路板等领域得到广泛的重视。但是镀层较薄及表面发花等问题限制了其应用。因此，深入探讨化学镀锡的反应历程，明确其性能的影响因素，对化学镀锡工艺的开发和研究具有重要的意义。本文采用电化学方法，研究了配位剂在基体表面的反应行为，并利用晶体衍射的测试手段，确定了反应产物的分子结构。同时，首次采用量子化学的研究方法，探讨了化学镀锡工艺中还原剂的作用机理。并开发了预镀-镀锡两步法的化学镀锡工艺，提高了镀层的性能，大大确保了工业应用的可行性。　　采用电化学和X射线荧光光谱仪(XRF)等测试手段，考察了化学镀锡溶液中主盐、配位剂、还原剂以及施镀的时间、温度等参数对镀层厚度的影响。结果表明，化学镀锡层的厚度随着主盐浓度的增加逐渐降低，而配位剂浓度的提高则有利于镀层厚度的增加。同时，镀层厚度随着施镀时间的延长和温度的升高不断增加。这说明化学镀锡工艺不仅仅是置换反应，当置换反应结束后，锡可以继续在镀层表面沉积，即体系中还发生了还原反应，实现了锡的连续自催化沉积。施镀时间的平方根与镀层厚度呈线性关系，表明化学镀锡是一种扩散-控制的过程。OP-10乳化剂可以吸附在镀层的表面，延长置换反应的时间，增加镀层的厚度，适宜作为化学镀锡的表面活性剂。　　在对镀层表面形貌的研究过程中，详细的探讨了化学镀锡的前处理工艺，结果表明，酸性清洁、微蚀以及水洗等工艺对铜基体和镀层的质量有很大的影响。同时，对施镀前的铜基体进行干燥处理，可以解决镀层表面发花的问题。此外，预镀工艺不仅能提高化学镀锡层的质量，使镀层均匀、致密，而且能有效的增加镀层的结合力。　　在前期实验的基础上，开发了硫酸型和甲基磺酸型的低温化学镀锡工艺。并在柔性和刚性印制板上获得了表面光亮、致密，厚度约为1.1μm，具有较好可焊性的化学镀锡层。　　对化学镀锡的机理从置换过程和还原过程两个方面进行研究。对于置换反应阶段，循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)的测试表明，当硫脲(TU)的浓度小于0.01mol/L时，硫脲在铜的表面仅发生了较弱的吸附反应。随着硫脲浓度的提高，Cu(I)-TU络合物逐渐形成。当硫脲的浓度增加到0.5mol/L时，硫脲与Cu(I)的反应转变成为不可逆的络合过程。同时利用EIS数学推导验证了这一反应过程。而且通过X射线晶体衍射的解析，确定了此络合物的结构为四配位的双四面体络合物[Cu2(NH2CSNH2)6]SO4H2O。根据以上的研究，明确了化学镀锡置换反应的历程为：首先硫脲在铜的表面发生络合，生成[Cu2(NH2CSNH2)6]SO4H2O。然后溶液中的锡离子扩散到基体表面，得到电子，形成金属原子，并在铜表面成核，长大，形成锡层。在反应初期伴随少量锡合金的形成，一般为Cu6Sn5化合物。当基体表面被完全覆盖后，置换反应结束。主盐和配位剂的浓度对置换反应过程的影响很大。　　在对化学镀锡还原过程的研究中，采用量子化学中的分子轨道理论，计算了不同温度下的次磷酸钠氧化反应过渡态的振动频率。并在MP2/6-311G(d,p)和CBS-QB3水平上计算了P-H键断裂过程中所有反应物、产物和过渡态的总能量和零点能(ZPE)。研究表明，次磷酸盐的氧化实质上是次磷酸盐脱质子氢的过程，即锡离子的还原是通过次磷酸根中P-H键的断裂产生氢自由基实现的。而且反应温度的升高，降低了P-H键断裂的能垒，有利于锡离子的还原。　　最后，对化学镀锡的反应历程进行了综合分析，将锡的沉积分为三个阶段：分别是置换反应与铜锡共沉积期、置换反应与自催化沉积共存期和自催化沉积期。