Кислый электролит для электроосаждения покрытий сплавом олово - свинец

 

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению блестящих покрытий олово-свинец ПОС-60. Кислый электролит для электроосаждения сплава олово-свинец содержит, г/л: метилсульфонат олова (II) (по металлу) 12-40, метилсульфонат свинца (II) (по металлу) 6-25, метилсульфоновая кислота 100-350, неионогенное ПАВ 10-30, формалин (37% водный раствор формальдегида) 5-30 мл/л, блескообразующая композиция 2,95-27,5, причем блескообразующая композиция содержит смесь веществ, г/л электролита: α,β - ненасыщенный альдегид 0,12-3,7, высокомолекулярный ненасыщенный или многоатомный спирт 0,03-7, низкомолекулярный спирт 1,8-14,8 и аминофенол 1-2. Электролит обладает высокой рассеивающей способностью (более 60%), широким интервалом допустимых катодных плотностей тока (2-15 А/дм²) и скоростью осаждения сплава до 7 мкм/мин. 1 табл.

Изобретение относится к гальванотехнике, а именно к электроосаждению покрытий олова и его сплава со свинцом. Предлагаемый электролит может быть использован для нанесения покрытий на паяемые элементы радиоэлектронной аппаратуры и при производстве печатных плат.

Известен ряд электролитов для электроосаждения блестящих покрытий олова и его сплавов, близких по составу к заявленному электролиту [1-3] Наиболее близким по составу и достигаемому результату является электролит [4] который выбран в качестве прототипа. Этот электролит содержит, г/л: Олово борфтористоводородное 20-60 Свинец борфтористоводородный 5-25 Борфтористоводородная кислота 60-100 Борная кислота 15-25 Формалин (37%-ный раствор формальдегида), мл/г 10-20 Гидрохинон 0,5-1,0 Продукт конденсации орто-анизидина и ацетальдегида 4-8 ПАВ ОС-20, синтанол ДС-6 или ДС-10, ОП-7 и ОП-10 5-20
К недостаткам указанного электролита следует отнести высокое содержание свободной борфтористоводородной кислоты, которое приводит к повышению агрессивности и токсичности электролита, высокую токсичность применяемой блескообразующей добавки, в состав которой входит о-анизидин, узкий интервал рабочих катодных плотностей тока (2-7 А/дм²) [1] сравнительно низкую, несмотря на высокое содержание свободной кислоты, рассеивающую способность по металлу (55-60%), низкую химическую и электрохимическую стабильность минеральной части.

Задачей данного изобретения является разработка электролита, позволяющего расширить интервал рабочих катодных плотностей тока, увеличить рассеивающую способность по металлу, увеличить выход по току при высоких плотностях тока, то есть увеличить максимальную скорость осаждения сплава, а также стабилизировать состав минеральной части и осаждаемых покрытий за счет уменьшения скорости окисления олова.

Данная задача достигается тем, что электролит содержит компоненты в следующих соотношениях, г/л:
Метилсульфоновая кислота (CH₃SO₃H) 100-350
Двухвалентное олово (в виде метилсульфоната) 12-40
Двухвалентный свинец (в виде метилсульфоната) 6-25
Неионогенное ПАВ (ОС-20, ДС-10) 10-30
Формалин (37% водный раствор формальдегида),мл/л 5-30
Блескообразующая композиция 2,95-27,5
включающая (в г на 1 л электролита):
a,b-Ненасыщенный альдегид 0,12-3,7
Высокомолекулярный или ненасыщенный или многоосновной спирт 0,03-7
Низкомолекулярный спирт 1,8-14,8
Аминофенол 1-2.

В качестве неионогенных ПАВ могут использоваться оксиэтилированные спирты промышленные неионогенные ПАВ, например: "синтанол АЛМ-10" или "ДС-10", препарат "ОС-20", оксиэтилированные алкилфенолы со степенью оксиэтилирования 8-25 молей окиси этилена на моль продукта, например, нонилфенол 0910, 0915, 0925 и другие.

В качестве a, b-ненасыщенного альдегида (далее "альдегид") могут использоваться, например, акролеин CH₂СО, кротоновый альдегид С₄Н₆О и другие.

В качестве высокомолекулярных или ненасыщенных, или многоосновных спиртов (далее "спирт 1") могут применяться амиловый, октиловый или бутиндиол или глицерин, триметаноламин и другие соответственно.

В качестве низкомолекулярных спиртов (далее "спирт 2") могут использоваться, например, метиловый, пропиловый, изопропиловый спирты.

В качестве аминофенола (далее АФ) могут использоваться диметиламинофенол, метиламинофенол, диэтиламинофенол и др.

Применение данной композиции веществ в качестве блескообразователя в литературе не описано.

Примером заявляемого электролита является электролит N3 (см. таблицу). Он приготавливается следующим образом (в расчете на 1л): растворяют 60 г метилсульфокислоты олова (24 г Sn II) и 25 г метилсульфокислого свинца (13,6 г Pb II) в 150 г метансульфоновой кислоты (153 мл 70% метансульфоновой кислоты), вводят в электролит 25 г ОС-20, предварительно растворенного в воде с титром 0,25, далее вводят органические компоненты и 15 мл формалина.

Примеры электролитов с различными составами и технологическими характеристиками приведены в таблице. Как видно из таблицы, предлагаемые электролиты имеют значительные преимущества перед прототипом: расширяется интервал рабочих плотностей тока (от 1,5 до 20 А/дм²), увеличивается рассеивающая способность по металлу (до 62% по сравнению с прототипом 44%). Выход по току при плотности тока до 15 А/дм² не ниже 56% (прототип 82% при 7 А/дм²). Блескообразующая добавка нетоксична. Электролит может работать при пониженном содержании кислоты, что снижает агрессивность и токсичность электролита по сравнению с прототипом. Кроме того, корректировка электролита по солям олова требуется в среднем в 1,5-2 раза реже, что позволяет уменьшить потери олова на 11% (в виде четырехвалентного), сократить количество шлама и упростить эксплуатацию электролита.

Формула изобретения

Кислый электролит для осаждения блестящих покрытий сплавом олово - свинец, содержащий соли олова (II) и свинца (II), кислоту, неионогенное поверхностно-активное вещество, формалин и блескообразующую композицию, отличающийся тем, что он в качестве солей олова и свинца содержит метилсульфонат олова и метилсульфонат свинца, в качестве кислоты - метилсульфоновую кислоту, а в качестве блескообразующей композиции смесь веществ, г на 1 л электролита:
α, β-Ненасыщенный альдегид 0,12 3,7
Высокомолекулярный ненасыщенный или многоатомный спирт 0,03 7,0
Низкомолекулярный спирт 1,8 14,8
Аминофенол 1 2
при следующем соотношении компонентов в электролите, г/л:
Метилсульфонат олова (II) (по металлу) 12 40
Метилсульфонат свинца (II) (по металлу) 6 25
Метилсульфоновая кислота 100 350
Неионогенное ПАВ 10 30
Формалин (37%-ный водный раствор формальдегида), мл/л 5 30
Блескообразующая композиция 2,95 27,5ы

РИСУНКИ

Рисунок 1