Электролит для осаждения покрытий из сплава олово-медь

 

Использование: в области гальванотехники взамен серебра в современной электронной технике, Сущность изобретения: электролит, содержит (г/л): сульфат олова 10-20; сульфат меди 5-10; пирофосфат калия 400-450; малоновая кислота 50-150; малонат аммония 5-10. 1 табл. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 25 0 3/58

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4925150/26 (22) 02,04.91 (46) 23.04.93. Бюл. N. 15 (71) Научно-исследовательский институт

"Квант" (72) Л.И.Федорцов, Г.И.Миронюк, Б.П. Подафа и Ю.В; Дужак (56) Бондарь B,В„Гринина В,В„Павлов, В, Н., "Электроосаждение двойных сплавов" (Итоги науки и техники, Серия электрохимии), Научн. тр./ВИНИТИ, M.: ВИНИТИ, 1980, вып, 16, 331 с.

Портной А.И„Ю.И.Казаковцев "О возможности использования гальванического покрытия из сплава медь-олово взамен серебра" Электронная техника. Сер. материалы, 1985, вып. 2, с.17.

Авторское свидетельство СССР

N. 1157142, кл. С 25 D 3/58, 1983, Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в электронной и радиотехнической промышленности для нанесения покрытий из сплава олово-медь на различные элементы узлов и детали с целью замены серебряных покрытий.

Цель изобретения — повышение стабильности электролита и снижение удельного электрического сопротивления покрытий, Поставленная цель достигается тем, что в известный электролит, содержащий соли меди и олова, пирофосфат калия и стабилизирующие добавки, вводят в качестве солей меди и олова, сульфат меди и сульфат олова, а в качестве стабилизирующих добавок малоновую кислоту и малонат аммония при следующем соотношении компонентов (г/л): сульфат олова 10 — 20; сульфат меди 5—

„„. Ж„„1810398 А1 (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ f10КРЫТИЙ ИЗ СПЛАВА ОЛОВО-МЕДЬ (57) Использование: в области гальванотехники взамен серебра в современной электронной технике, Сущность изобретения: электролит, содержит (г/л): сульфат олова

10 — 20; сульфат меди 5 — 10; пирофосфат калия 400 — 450; малоновая кислота 50-150; малонат аммония 5 — 10. 1 табл.

10; пирофосфат калия 400 — 450; малоновая кислота 50 — 150; малонат аммония 5-10.

ОТличительной особенностью предлагаемого электролита является наличие малоновой кислоты и малоната аммония, Другим отличием является использование в качестве солей меди и олова сульфатов против хлоридов в известном электролите, Достижение указанной цели можно объяснить следующим образом, Введение в известный электролит малоновой кислоты до указанного содержания приводит к установлению рН в интервале 5 — б, при этом повышается устойчивость ионов двухвалентного олова, (Использование с этой целью других обычно используемых кислот приводит к ухудшению качества покрытий, например, в случае серной кислоты из-за эффекта высаливания вследствие невысокой растворимо1810398 сти сульфата калия, соляной кислоты — из-за граничного значения содержания сульфата накопленияионоводновалентноймеди,азот- меди нерационально из-за снижения рабоной кислоты — из-за восстановления нитрат- чей плотности тока и нижнего граничного ионов и пр.). Кроме того, малоновая кислота значения сульфата олова приводит к уменьиграет роль буферной добавки, что предотв- 5 шению содержания олова в сплаве. ращает резкое повышение рН прикатодного Уменьшение нижнего граничного значеслоя при электроосаждении сплава, умень- ния содержания пйрофосфата калия привошаетвероятностьокисленияионовдвухвален- дит к уменьшению концентрации свободного тного олова в четырехвалентное и, тем самым, лиганда, рассеивающей способности электповышает стабильность электролита, В пред- 10 ролита, равномерности состава сплава, увелагаемом электролите (рН 5-6), по сравнению личение верхнего граничного значения к с известным (рН 8,3-8,5), устойчивость ионов тому же результату вследствие насыщения двухвалентного олова повышается, что пааво- раствора пирофосфата калия. ляет исключить применение восстановитель- Уменьшение нижнего граничного знаных добавок, Отсутствие восстановителей и "5 чения содержания малоновой кислоты прииспользование в качестве солей олова и ме- водит к более высоким значениям рН, чем в ди сульфатоь вместо хлоридов позволяет оптимальном интервале, что способствует уменьшить долю одновалентных ионов ме- окислению ионов двухвалентного олова и ди в равновесии с двухвалентными. ухудшению качества покрытий, увеличение

Введение в электролит малоната аммо- 20 верхнего — к ослаблению прочности компния предотвращает, за счет образования лексных ионов, ухудшению рассеивающей комплексных аммиакатов, гидролиз однова- способности электролита и неравномернолентных ионов меди при подщелачивании сти состава сплава на различных участках прикатодного слоя в процессе электролиза. поверхности катода, Исключение образования закиси меди и ее 25 Уменьшение нижнего граничного значевключения в катодный осадок приводит к ниясодер>каниямалонатааммония приводит снижению удельного электрического сопро- к увеличению удельного электрического сотивления покрытия, противления покрытия из-за включения в каПредлагаемый состав электролита по- тодный осадок закиси меди, которая в зволяет осаждать на сложнопрофилированные 30 небольшом количестве образуется в резульизделия плотные, гладкие, мелкокристалли- тате гидролиза одновалентных ионов меди, ческие покрытия из сплава олово-медь с со- а увеличение верхнего — нерационально, так держанием 57-597; олова при комнатной как не изменяет величину удельного электтемпературе, механическом перемешивании рического сопротивления покрытия, и катодной плотности тока 0,5 — 1,0 А/дм . 35 Процесс электроосаждения ведут при

Электролит готовят следующим обра- температуре 18-25, механическом перемезом. В 60;ь расчетного количества воды рас-,.шивании и катодной плотности тока в интертворяют пирофосфат калия, в полученном --вале 0,3 — t,0 А/дм, Применяют аноды иэ растворе растворяют малоновую кислоту и меднооловянного сплава с содержанием малонат аммония, Отдельно готовят раство- 40 57 — 59 g, олова. Оптимальное соотношение ры сульфатов меди и олова, причем послед- площади катода и анода 1 1. ний растворяют в подкисленной малоновой Использование предлагаемого состава кислотой до рН=1 воде и отфильтровывают электролита обеспечивает, по сравнению с от выпавшего осадка двуокиси олова. Затем прототипом, следующие преимущества; при перемешивании растворы сульфатов вли- 45 . а) снижение величины удельного электриваютврастворпирофосфата калия,малоновой ческого сопротивления покрытий, íà 14 ; кислоты и малоната калия, Объем раствора б) повышение стабильности электролидоводят до требуемого уровня добавлением та не менее чем в 10 раз, воды и корректируют рН. Корректирование Пример ы. Проводили лабораторные состава электролита производят добавлени- 50 испытания свойств предлагаемого состава ем растворов солей согласно анализу. электролита и полученных из него покрыПревышение верхних граничных значе- тий. ний содержания сульфатов меди и олова Величины удельного электрического сопроприводит к насыщению раствора сульфата- тивления осадков высокооловянистого сплава ми из-за невысокой растворимости суль- 55 полученыпоследующейметодике. Настандарфата калия и его высаливанию, при этом тнуюситалловую подложку марки СТ50-1ТХ ухудшается рассеивающая способность 0735 015 ТУ размером 60х48х0,5 мм методом. электролита и снижается равномерность со- вакуумного напыления наносили адгезцонстава сплава на различных участках поверхности катода. Уменьшение нижнего ный слой хрома толщиной 150-200 А и т ч и1810398

Состав электролита, г/л; режимы о проводящий слой никеля 4500-6000 А, а затем методом прецизионной фотолитографии и прецизионного травления получали плоский пзроводник никеля длиной

100 и 2 10 см и шириной 0,1 + 1 10 см (5=10 ñì ). Сопротивление такого провод2 ника составляло не менее 1,5 ком. На полученный проводник наносили слой электролитического осадка высокооловянистого сплава из предлагаемого электролита до толщины 10 — 12 мкм. Сопротивление полученного таким образом проводника измеряли с помощью моста постоянного тока

МОД вЂ” 61. Результат получили путем усреднения семи независимых измерений.

Рассеивающую способность электролита определяли по методу Херинга-Блюма, Как видно из примеров (1-3) предлагаемый состав электролита отличается повы- 20 шенной стабильностью и позволяет осаждать покрытия из сплава олово-медь с содержанием 57 — 597 олова и удельным электричеОм мм ским сопротивлением — 0,43 м

Превышение верхних граничных значений содержания сульфатов меди и олова (5,7) приводит к ухудшению рассеивающей способности электролита.

Уменьшение нижнего граничного зна- 30 чения содержания сульфата меди приводит к снижению плотности тока (6), а в случае сульфата олова к уменьшению содержания олова в сплаве (4).

Изменение граничных значений содер- 35 жания пирофосфата калия вызывает снижеСульфат олова

Сульфат меди

Пирофосфат калия

Малоновая кислота

Малонат аммония рН

Температура, С

Плотность тока, А/дм

Выход по току,$

Стабильность эл-та химическая, дней

Стабильность эл-та электрохимическая, А-ч/л

Удельное электрическ. сопротивл., Ом мм /м

Содержание олова в сплаве, (, Рассеивающая способность ние рассеивающей способности лектроли та (8,9).

Уменьшение нижнего граничного значения содержания малоновой кислоты приводит к повышению удельного электрического сопротивления осадка (10), а увеличение верхнего — к ухудшению рассеивающей способности электролита (11), Уменьшение нижнего граничного значения содержания малоната аммония приводит к увеличению удельного электрического сопротивления (12), а увеличение верхнего — не оказывает существенного влияния (13).

В примере (14) приведена сравнительная величина удельного электрического сопротивления покрытий из электролита— прототипа.

Формула изобретения

Электролит для осаждения покрытий из сплава олово-медь, содержащий соли олова и меди, пирофосфат калия и стабилизирующие добавки, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения стабильности электролита и снижения удельного электрического сопротивления покрытий, он содержит в качестве солей олова и меди сульфат олова и сульфат меди, а в качестве стабилизирующих добавок малоновую кислоту и малонат аммония при следующем соотношении компонентов, г/л;

Сульфат олова 10-20

Сульфат меди 5 — 10

Пирофосфат калия 400 — 450

Малоновая кислота 50 — 150

Малонат аммония 5-10

1810398

Продолжение таблицы

П ототип

Показатели покоытий по и име ам

Состав электролита, г/л; режимы

13

6,1

1,0

4,7

1,0

1,0

5,9

0,3

6,4

20, 0,3

2,5

0,3

Сульфат слова

Сульфат меди

Пирофосфат калия

Малоновая кислота

Малонат аммония рН

Температура, "С

Плотность тока, Аlдм

Выход по току,ф, Стабильность эл-та химическая, дней

Стабильность эл-та электрохимическая, А-ч/л

Удельное электрическ, сопротивл., Ом мм /м

Содержание олова в сплаве, 7ь

Рассеивающая способность, 510

8,4

0,5

20

0,50

0,52

0,52

0,610

33

47

Составитель Л, Федорцов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина. 101

Редактор Е. Полионова О. Кравцова

Заказ 1422 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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