Раствор для очистки поверхности олова и его сплавов

 

РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОЛОВА И ЕГО СПЛАВОВ, содержащий фторсодержащее вещество, тиомочевину , комплексообразователь и поверхностно-активное вещество, о тличающийся тем, что, с целью улучшения качества очистки поверхности и предотвращения ее потемнения , он в качестве фторсодержащего вещества содержит кремнефтористоводородную кислоту или ее аммонийную соль, в качестве комплексообразователя содержит по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей сульфаминовую, винную, лимонную , яблочную (оксиянтарную), гликолевую , глюконовую, глицериновую И,р-диоксипропионовую) кислоту или ее аммонийную соль, а в качестве поверхностно-активного вещества .- оксиэтилированные первичные жирные спирты фракции СIQ-С д (синтанол ДС-10) при следующем соотнощении компонентов , г/л: Кремнефтористоводородная кислота или ее аммонийная соль1-50 Тиомочевина . 20-60 По крайней мере один . элемент, выбранный из (Л группы, содержащей сульфаминовую, винную, лимонную, яблочную, гликолевую, глюконовую, . ё глицериновую кислоту или ее аммонийную соль 50-200 Оксиэтилированные первичные жирные спирты со фракции -Ci8 00 ( синтанол ДС-10) 0,5-10 vj Со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь|ЫИОТЕЫА

1-50

20-60

50-200

0,5-10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 3460049/22-02 (22) 06.05.82 (46) 23.05.84. Вюл. N9 19 (72) А.И. Ягминас, В.Ю. Скоминас, В.Л. Климас и Е.С. Фридман (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт химии и химической технологии АН Литовской ССР . (53) .621.7.024:621.794.42(088.8) (56) 1 ° Патент ФРГ N- 2412134, кл. С 23 G 1/01, опублик. 1978.

2. Патент США 9 3181984, кл. 156-20, опублик. 1965 ° (54)(57) РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОЛОВА И ЕГО СПЛАВОВ, содержащий фторсодержащее вещество, тиомочевину, комплексообразователь и поверхностно-активное вещество, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества очистки поверхности и предотвращения ее потемнения, он в качестве фторсодержащего вещества содержит кремнефтористоводородную кислоту или ее аммонийную соль, в качестве комплексообразователя содержит по крайней мере один мЯ0„„1093730 A дцр С 23 G 1/10; С 23 F 1/00 элемент, выбранный из группы, содержащей сульфаминовую, винную, лимонную, яблочную (оксиянтарную), гликолевую, глюконовую, глицериновую 1, -диоксипропионовую) кислоту или ее аммонийную соль, а в качестве поверхностно-активного вещества - оКсрэтилированные первичные жирные спирты фракции С1, -С В (синтанол ДС-10) при следующем соотношении компонентов, г/л:

Кремнефтористоводородная кислота или ее аммонийная с.оль

Тиомочевина

По крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей сульфаминовую, винную, лимонную, яблочную, гликолевую, глюконовую, глицериновую кислоту или ее аммонийную соль

Оксиэтилированные первичные жирные спирты фракции С1 -С18 (синтанол ДС-10) I093730

Изобретение относится к очистке металлических поверхностей химическими способами, а именно к очистке поверхности олова и его сплавов со свинцом и/или висмутом, и может быть использовано для улучшения подготов ки поверхности перед нанесением гальванических покрытий и пайкой при изготовлении всевозможных иэделий в радиоэлектронной, полупроводниковой и других отраслях промышленности.

Олово и его сплавы со свинцом и/или висмутом являются основными материалами, используемыми как в качестве припоев, так и в качестве покрытий для паяемых изделий. Однако известно, что эти сплавы сравнительно легко окисляются на воздухе, особенно в присутствии влаги, и покры- р ваются тонкой оксидной пленкой,ухудшающей пайку. На окисленной поверхности затруднено также осаждение других гальванических покрытий. Особенно большие проблемы возникают при д5 изготовлении печатных плат, так как в этом случае поверхность покрытия обычно окисляется в процессе травления меди. Кроме того, в конструкциях ряда электронных и полупроводниковых приборов наряду с оловом и его сплавами нередко применяется медь. Медь также часто остается на участках печатных плат, граничащих с покрытием сплавов олова. Поэтому при разработ35 ке состава раствора в оптимальном варианте следует учитывать возможность одновременной очистки поверхности олова или его сплава и меди.

Таким образом, необходим раствор для уДаления с поверхности олова и его сплавов со свинцом и/или висмутом оксидных или других соединений, а также оксидных соединений с поверхности меди при одновременном ее присутствии без растравливания и потемнения металлических поверхностей как при кратковременной, так и при продолжительной обработке.

Указанный результат должен палуб S0 читься при температуре от 15 до 90 С, при продолжительности обработки от

15 с до 15 мин и кислотности раствора от 0,3 до 5,0.

Известен раствор для очистки по- верхности сплавов олова в присутст55 вин меди, содержащий лиганды для ионов олова и свинца, тиомочевину или ее производное, хлориды щелочных металлов или аммония, поверхностноактивное вещество неионогенного типа и стабилизатор — трихлоруксусную кислоту или ее соль — для предотвращения потемнения поверхности меди. В качестве лигандов используют борфтористоводородную, сульфаминовую, винную, глюконовую или фенилсульфоновую кислоты (1) .

Однако указанный раствор отличается узким интервалом времени обработки. Поверхность сплавов олова очищается в этом растворе лишь при кратковременной обработке (до 5-20 с), а при более продолжительной обработ1ке становится темной и рыхлой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является раствор для очистки и осветления сплавов олова, содержащий комплексообразующее соединение для ионов олова и свинца — борфтористоводородную кислоту, тиомочевину и поверхностно-активное вещество неионогенного или катионного типа (2).

Однако известный раствор отличается недостаточным качеством очистки поверхности сплавов олова. Кроме того, при очистке поверхности сплавов олова, находящейся в соприкосновении с медной поверхностью, в растворах известного состава происходит сильное потемнение поверхности меди, даже при кратковременной обработке, из-за химического осаждения компонентов сплава.

Цель изобретения — улучшение качества очистки поверхности и предотвращение ее потемнения.

Поставленная цель достигается тем, что раствор для очистки поверхности олова и его сплавов, содержащий фторсодержащее вещество, тиомочевину, комплексообразователь и поверхностно-активное вещество (ПАВ), содержит в качестве фторсодержащего вещества кремнефтористоводородную кислоту или ее аммонийную соль, в качестве комплексообразователя — по крайней мере один элемент, выбранный из группы содержащей сульфаминовую, винную, лимонную, яблочную (оксиянтарпую), гликолевую, глюконовую, глицериновую (C(,J3-диоксипропионовую) кислоту или их аммонийную соль, а в качестве поверхностно-активного вещества — оксиэтилнроваиные первичные жирные спирты фракции С1 -С Н (синтаЭ 1093 нол ДС-10) при следующем соотношении компонентов, г/л:

Кремнефтористоводородная кислота или ее аммонийная соль 5

Тиомочевина 20-60

По крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей сульфаминовую, винную, 10 лимонную, яблочную, гликолевую, глюконовую, глицериновую кислоту или их аммонийную соль 50-200

Оксиэтилированные пер- 1S вичные жирные спирты фракции С -С 1В (синтанол ДС-10) 0 5-10

Очистку поверхности олова и его сплавов оценивают по увеличению 20 отражательной способности и уменьшению контактного сопротивления поверхности после обработки в известном и в предлагаемом растворах, Для испытаний качества очистки 25 поверхности применяют медные электроды (40x60 мм), покрытые гальваническим способом блестящим оловом или термическим способом — сплавами олова со свинцом Sn (61%)-РЬ;

Sn (20X) — РЬ; олова с висмутом

Sn (42X)-Bi или тройным сплавом

Sn (257)-Pb (25X)-Bi и оксидированные в воздухе при температуре, близкой к температуре плавления соответствующего сплава в течение 10 мин, Качест35 во очистки поверхности олова и его сплавов в известном и в предлагаемом растворах оценивают измерением блескомером ФБ-2 отражательной способности поверхности до (R>) и после (R )

40 ее обработки, Относительное изменение отражательной способности (Rд ) рассчитывают по формуле

R = — — — — 100 X

Вк- н 45

Ot

Измерение контактного сопротивления поверхности олова и его сплавов до и после обработки в укаэанных в таблице растворах проводят миллиомметром Е 6-12 методом наложения кольцевого серебренного контакта с геометрической площадью 0,5 см, Сила нагрузки 20 г/см . (Измеренное таким образам контактное сопротивление чис-55 той поверхности олова и его сплавов составляет 16-20 мОм/см, в зависимости от состава сплава).

730 4

Водные растворы готовят произвольным растворением всех компонентов.

Результаты обработки сплава олова в растворах даны в таблице.

Очистка поверхности олова и его сплавов со свинцом и/или висмутом производится при температуре раствора 15 — 90 С (оптимальная 35-50 С).

Продолжительность обработки 15 с l5 мин, рН раствора 0,3 — 5,0.

Готовят 11 растворов, первый из которых †. известный (примеры 1 и 2 в таблиЦе), последующие составы относятся к предельным и оптимальным значениям концентраций компонентов предлагаемого раствора (примеры 3-15 в таблице).

Отражательная способность и контактное сопротивление находятся в непосредственной связи с истинной чистотой поверхности. Определение этих показателей достаточно для оценки состояния поверхности.

Под чистотой поверхности подразумевается удаление с поверхности обрабатываемого металла оксидной пленки.

Так как эта пленка является плохим проводником тока, ее толщина находится в прямой связи с контактным сопротивлением, т.е. с сопротивлением, измеряемым между подвергаемым очистке металлом и прижимаемым к его поверхности другим проводником, не содер-, жащим непроводящей пленки на своей поверхности. Поэтому способ измерений контактного сопротивления часто при-. меняется для непосредственной оценки чистоты поверхности. В более сложной связи с толщиной оксидной пленки находится отражательная способность металлической поверхности. Происходит рассеивание падающего света оксидной пленкой, и поэтому с ростом толщины оксидной пленки на металлической поверхности отражательная способ.ность поверхности уменьшается.

Выбранные верхние пределы содержания сульфаминовой кислоты, оксикарбоновых кислот или их солей, а также тиомочевины для большинства растворов являются предельньпчи из-эа достижения их насьпцения, Содержание любого компонента раствора меньше указанных концентраций нижнего предела не обеспечивает достижения положительных результатов по качеству очистки поверхности, что подтверждает представ- ленный пример.

1093730 сидные соединения металлов, вследствие чего контактное сопротивление очищенной поверхности олова или его сплавов в предлагаемом растворе лишь на 1-3 MOM/см превышает контактное сопротивление чистой поверхности, тогда как после очистки поверхности в известном растворе контактное сопротивление на 7-8 мОм/см превышает контактное сопротивление чистой поверхности °

Кроме того, предлагаемый раствор по сравнению с известными не растравливает металлическую поверхность олова и его сплавов при продолжительной обработке, а также создает возможность совместной подготовки поверхности олова и его сплавов без химического осаждения компонентов сплава на очищенной медной поверх» ности.

Показатели по примеру

Состав раствора г/л, режим и результаты обработки

IJ

1 2

6 7

Борфтористоводородная кислота

50 50

Сульфаминовая кислота

103 103

90

150 150

Винная кислота

Яблочная кисло200 та

Лимонная кислота

140 140

Глюконовая кислота, 140

Глицериновая (C,P-диоксипропионовая) кислота

120

Гликолевая кислота

150

Аммоний .виннокислый

Аммоннй лимоннокислый

150

Пример. Пластины из сплава

Sn (617)-РЬ после термического оксидирования выдерживают в течение 3 мин в водном растворе, содержащем, г/л: сульфаминовая кислота 45; кремнефтористая кислота 0,5; тиомочевина 35; синтанол 2,0. Температура раствора

50 С, рн 1,6. Контактное сопротивление поверхности до обработки

28 мОм/см, после обработки—

1О

25 мОм/cM . Разница между контактным сопротивлением обработанной и идеально чистой поверхности 7 мОм/см .. Относительное изменение отражательной способности после обработки +10,7X. >S

В предлагаемом растворе лучше осветляется поверхность, так как относительная отражательная способность поверхности после очистки в предлагаемом растворе до 13 раз больше, 20 чем в известном; лучше снимаются ок-

10 11 12 13 14 15

1093730

Продолжение таблицы

Состав раствора, г/л, режим и резульТаты обработки

Показатели по примеру

Кремнефтористая кислота

Тиомочевина 50 50 30 30 45 45 60 40 40 40 40 40 35 30 20

Аммоний кремнефтористый

Синтанол ДС-10 pH раствора 1,2 1,2 0,8 0,8 0,6 0,6 f 4 1,0 1,0 2,5 1,9 1,3 0,3 5,0 0,9

Температура, С 50 50 55 55 15 40 90 90 40 50 40 40 40 40 40

Продолжительность обработки, с 120 120 180 90 900 300 30 15 60 600 180 180 180 180 30 .

Относительное изменение отражательной способности после обработки, Х +10 +4 +102+31+30 +28 +39 +55 +26 +45 +38 +130+50+40 +54

Контактное сопротивление поверхности до обработки, мОм/сьР

Состав сплава

Контактное сопротивление поверхности после обра. ботки, мОм/см

Разница между контактными сопротивлениями очищенной и идеально чистой поверхности, мом/см2

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 . 12 13 14 15

1,5 1,5 15 15 1,0 25 25 1,0 15 50 10 5,0

1,0 1,0 5,0 5,010,02,0 2,0 2,5 2,5 2,0 2,0 2 0 0,5

26 26 26 27 27 28 28 27 31 27 31 26 29 27 29

24 25 18 19 21 23 19 22 21 19 20 17 20 22 21

6 7 0 2. 1 3 1 3 2 1 1 0 1 2 1

1093730

Продолкение таблицы. Показатели по примеру

Sn (61X) -Pb +

Зп(203) РЬ

Ф

Зп(423) -B i

Зп(253)Pb(25X) -Вi

+ +

Составитель В. Олейниченко

Редактор Н. Егорова Техред А.Бабииец Корректор Г. Orap

Заказ 3381/24

Тирам 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состав раствора, г/л, ремим и результаты обработки

1 ° ° ч

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 .3