Электролит для блестящего меднения

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2349685:

ООО "Гальвика" (RU)

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий гальваническим способом и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности, автомобилестроении и других отраслях. Электролит содержит, г/л: медь сернокислую 85-150; серную кислоту 30-50; аммоний щавелевокислый 25-35; триэтиленгликоль или тетраэтиленгликоль 12-18 и воду. Технический результат: получение высококачественных, хорошо сцепленных с основой покрытий с зеркально-блестящей поверхностью за счет снижения пористости, повышения адгезии и расширения диапазона рабочих плотностей тока при использовании нетоксичных компонентов. 1 табл.

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к области получения блестящих металлических покрытий, прочно сцепленных с основой, и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности, автомобилестроении и других отраслях.

Известные электролиты блестящего меднения с различными органическими добавками не получили широкого распространения в промышленности по целому ряду причин. Прежде всего, блестящие слои меди являются сравнительно хрупкими, имеют плохое сцепление с основой, кроме того, обладают слабой выравнивающей способностью. В результате перечисленных причин не удается получать гладкие равномерные слои меди.

Известен ряд электролитов меднения, например электролит [1], содержащий, г/л:

Сернокислая медь 180-200

Серная кислота 30-50

Соляная кислота 0,01-0,03

Натриевая соль дисульфопропандисульфид 0,005-0,050

Метиленовый голубой 0,005-0,060

Полипропиленгликоль 0,004-0,012

Краситель 0,005-0,040

Осаждение в данном электролите проводится при катодной плотности тока 2-6 А/дм² и температуре 18-25°С при перемешивании электролита сжатым воздухом.

Известен также электролит блестящего меднения [2], содержащий, г/л:

Медь (мет) 70-80

Цианистый натрий 20-25

Роданистый калий 10

Этиленгликоль 30-40

Препарат ОС-20 6

Наилучшие результаты получаются при плотности тока 3-3,5 А/дм², температуре 68-70°С и механическом перемешивании состава.

Недостатком указанных электролитов является относительная дороговизна и токсичность используемых соединений.

Известен также электролит блестящего меднения [3], содержащий:

Сернокислая медь 45-120

Натрий или калий пирофосфорнокислый 200-550

Продукт конденсации щавелевой кислоты и этиленгликоля 15-25

Вода до 1 л

Температура 60-80°С

Плотность тока 0,05-4 А/дм²

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сернокислый электролит блестящего меднения [4], содержащий, г/л:

Сульфат меди 80-90

Щавелевокислый аммоний 200-250

Процесс осуществляется при температуре 60-80°С и плотности тока 5-7 А/дм².

Недостатками указанного аналога являются узкий диапазон рабочих плотностей тока и высокая пористость покрытия.

Задачей данного изобретения является получение высококачественных покрытий с зеркально-блестящей поверхностью без промежуточного слоя за счет снижения пористости, повышения адгезии и расширения диапазона рабочих плотностей тока при использовании нетоксичных компонентов.

Указанный результат достигается тем, что электролит блестящего меднения, содержащий медь сернокислую, серную кислоту, аммоний щавелевокислый, а в качестве блескообразующих и выравнивающих добавок - олигоэтиленгликоли (три- или тетраэтиленгликоль) при следующем соотношении компонентов, г/л:

Медь сернокислая 85-150

Серная кислота 30-50

Аммоний щавелевокислый 25-35

Три- или тетраэтиленгликоль 12-18.

Процесс ведут при температуре 50-60°С и плотности тока 1-5 А/дм².

Олигоэтиленгликоли и продукты их конденсации с оксалат-ионами, которые образуются в кислых растворах при повышенной температуре, создают на поверхности металла адсорбционный слой, который препятствует проникновению водорода вглубь металла основы. Образование зеркальных осадков связано с избирательной адсорбцией молекул добавок на различных гранях растущих кристаллов. Преимущественная адсорбция органического вещества на активных центрах поверхности катода приводит к тому, что выделение металла происходит в основном в углубленных участках шероховатой поверхности, что вызывает сглаживание и выравнивание поверхности. Из данного электролита при высокой катодной поляризации получаются качественные гальванические осадки с мелкокристаллической структурой, зеркальной поверхностью, хорошей адгезией, без применения промежуточного подслоя. При этом осадки получаются беспористые.

Для получения электролита блестящего меднения были приготовлены три состава компонентов (Таблица 1).

Таблица 1
Наименование компонентов	Состав I	Состав II	Состав III (оптимальный)
Медь сернокислая, г/л	85	150	120
Кислота серная, г/л	30	50	40
Аммоний щавелевокислый, г/л	25	35	30
Три- или тетраэтиленгликоль, г/л	12	18	15
Вода, л	1	1	1

Электролит готовят следующим образом. Медь сернокислую растворяют в воде, нагретой до 50-60°С, фильтруют. Аммоний щавелевокислый также растворяют в воде, нагретой до 60°С, смешивают с серной кислотой и раствором меди сернокислой. Для удаления примесей электролит прорабатывают в течение 2 часов при плотности тока 0,5 А/дм², отфильтровывают и добавляют олигоэтиленгликоль (три- или тетраэтиленгликоль). Все используемые реактивы марки «ч.д.а.». Получаемое в результате использования предлагаемого состава электролита покрытие имеет хорошую адгезию и блестящую зеркальную поверхность, при этом используемые компоненты нетоксичны.

Примеры составов заявляемого электролита с граничными и оптимальными значениями концентраций компонентов приведены в табл.1.

Пример 1. Электроосаждение меди из электролита состава I табл.1 сопровождается высокой катодной поляризацией -0,723-0,791 В при Дк=1-5 А/дм². Осадки мелкокристаллические, светлые, шероховатые, полублестящие (блеск 31-18 отн.ед.). Осадки достаточно пористы (число пор от 5 до 12 при Дк=1 А/дм² и 2-9 при Дк=5 А/дм²). Выход по току 87-93%.

Пример 2. Электроосаждение меди проводили из состава II табл.1 при Дк=1-5 А/дм². Потенциал катода изменяется от -0,774 до -1,126 В. Осадки хорошего качества: мелкокристаллические, гладкие, хорошо сцепленные с основой, светло-розового цвета с блестящей поверхностью (блеск 74-87 отн.ед.), рассеивающая способность электролита достаточно велика (48-54%). Осадки получаются практически беспористыми (при 5-10 мкм количество пор составляет 2-1 на 1 см²). Пластичность равна 98-100%.

Пример 3. Состав III табл.1. Потенциал катода меняется от -0,789 до -1,206 В, что обеспечивает катодные осадки хорошего качества, зеркальные (блеск 100-86 отн.ед.), хорошо сцепленные с основой. Пористость осадков: уже при толщине покрытия 3 мкм минимальна и составляет 3 поры на 1 см²при Дк=1 А/дм², а при Дк=5 А/дм² пористость осадков отсутствует. Пластичность 98-100%, выход по току 79-86%. Рассеивающая способность электролита равна 52-48%.

Таким образом, приведенные примеры наглядно иллюстрируют преимущество заявляемого электролита блестящего меднения и позволяют получить качественные блестящие беспористые гальванические осадки.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №444828.

2. Авторское свидетельство СССР №109164.

3. Патент на изобретение РФ №2094543.

4. Авторское свидетельство СССР №411155.

Электролит блестящего меднения, содержащий медь сернокислую, серную кислоту, аммоний щавелево-кислый, блескообразующие и выравнивающие добавки и воду, отличающийся тем, что он в качестве блескообразующих и выравнивающих добавок содержит олигоэтиленгликоль - триэтиленгликоль или тетраэтиленгликоль при следующем соотношении компонентов, г/л:

медь сернокислая	85-150
серная кислота	30-50
аммоний щавелевокислый	25-35
триэтиленгликоль или тетраэтиленгликоль	12-18

Похожие патенты:

Электролит меднения // 2334831

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для получения медных покрытий на деталях различного назначения. .

Способ меднения полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон // 2328551

Изобретение относится к способам меднения пластмасс, в частности полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон, и может быть использовано при производстве мебельной фурнитуры, бытовых приборов, предметов быта, в автомобильной и радиотехнической отраслях промышленности.

Водный электролит блестящего меднения // 2323275

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано для нанесения медных покрытий без применения промежуточного подслоя в машиностроении и приборостроении.

Способ получения электроосажденной меди // 2322532

Изобретение относится к металлургии и может быть применено для получения материалов со специфичной структурой и особыми свойствами, например, в виде покрытий, пленок или порошков, состоящих из пентагональных кристаллитов, обладающих высокой адсорбционной способностью.

Электролит и способ меднения // 2282682

Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано для электрохимического меднения стальной поверхности деталей без нанесения дополнительного подслоя.

Способ подготовки электролита для электролитического рафинирования меди // 2280106

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов, в частности к электролитическому рафинированию меди, и может быть использовано в гальванотехнике.

Электролит блестящего меднения // 2278908

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению медных покрытий на сталь, без применения промежуточного подслоя, и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для получения блестящих медных покрытий.

Композиционная медная фольга и способ ее изготовления // 2250934

Изобретение относится к области гальванопластики, в частности к изготовлению композиционной медной фольги, и может быть использовано для производства печатных плат.

Водный электролит блестящего меднения // 2239008

Изобретение относится к гальваностегии и может быть использовано в машиностроении и приборостроении. .

Электролит меднения стальных деталей // 2237755

Изобретение относится к гальваностегии и может быть применено в машиностроении и приборостроении. .

Водный электролит блестящего меднения для стальных подложек // 2361969

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению медных покрытий на стальные подложки без применения промежуточного подслоя, и может найти применение в машиностроении, радио- и приборостроении

Электролит меднения стальных подложек // 2385366

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому нанесению медного покрытия на сталь без применения промежуточного подслоя, и может найти применение в машиностроительных областях промышленности, где важно получать пластичные медные покрытия с минимальным наводороживанием стальной основы

Электролит и способ осаждения меди на тонкий проводящий подслой на поверхности кремниевых пластин // 2510631

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в технологии микроэлектроники, в которой слой меди необходимо нанести на тонкий подслой кобальта или его сплавов (кобальт-фосфор, кобальт-вольфрам-фосфор) или меди, находящейся на поверхности кремниевых пластин. Электроосаждение меди проводят из электролита меднения, содержащего сульфат меди, спирт этиловый, этилендиамминтетрауксусную кислоту (ЭДТУ), лаурилсульфат аммония и аммиак в виде водного раствора. Электролит меднения не содержит ионов щелочных металлов и пригоден для нанесения слоев меди на подслой меди, кобальта или его сплавов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 пр.

Композиция для нанесения металлического покрытия, содержащая подавляющий агент, для беспустотного заполнения субмикронных элементов // 2529607

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для изготовления полупроводников. Способ электролитического осаждения меди на подложку, содержащую элементы поверхности субмикрометрового размера, имеющие размер отверстия 30 нанометров или менее, включает: а) контактирование с подложкой электролитической ванны для осаждения меди, содержащей источник ионов меди, один или более ускоряющих агентов и один или более подавляющих агентов, выбранных из соединений формулы I где каждый радикал R1 независимо выбирается из сополимера этиленоксида и по меньшей мере еще одного С3-С4 алкиленоксида, причем указанный сополимер представляет собой случайный сополимер, каждый радикал R2 независимо выбирается из R1 или алкила, Х и Y независимо представляют собой спейсерные группы, причем Х имеет независимые значения для каждой повторяющейся единицы, выбранные из С1-С6 алкилена и Z-(O-Z)m, где каждый радикал Z независимо выбирается из С2-С6 алкилена, n представляет собой целое число, больше или равное 0, m представляет собой целое число, больше или равное 1, в частности m равно 1-10, а содержание этиленоксида в сополимере этиленоксида и С3-С4 алкиленоксида составляет от 30 до 70%, и b) создание плотности тока в подложке в течение периода времени, достаточного для заполнения медью элемента субмикронного размера. Технический результат: получение равномерного покрытия без пустот и швов. 9 з.п. ф-лы, 6 пр., 7 ил., 1 табл.

Способ электролитно-плазменной обработки поверхности металлов // 2537346

Изобретение относится к электролитно-плазменной обработке поверхности металлов. Способ включает полировку детали из медьсодержащего сплава в электролите, используемой в качестве анода, и синхронное нанесение медного покрытия на стальную деталь, которую используют в качестве катода. На катод и анод подают напряжение 250-340 В при температуре электролита 60-90ºС. Электролит используют в виде водного раствора, содержащего хлористый аммоний, фтористый аммоний и аммоний лимоннокислый одно-, двух-, трехзамещенный или их смесь. Обеспечивается полирование активного анода до зеркального блеска с синхронным покрытием поверхности стального катода медью. 1 пр.

Композиция для нанесения металлического покрытия, содержащая подавляющий агент, для беспустотного заполнения субмикронных элементов поверхности // 2539895

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при изготовлении полупроводников. Композиция содержит по меньшей мере один источник меди и по меньшей мере одну добавку, получаемую путем реакции многоатомного спирта, содержащего по меньшей мере 5 гидроксильных функциональных групп, с по меньшей мере первым алкиленоксидом и вторым алкиленоксидом из смеси первого алкиленоксида и второго алкиленоксида. Способ включает контакт композиции для нанесения металлического покрытия с подложкой, создание плотности тока в подложке в течение времени, достаточного для осаждения металлического слоя на подложку. Технический результат: обеспечение заполнения отверстий нанометрового и микрометрового размера без пустот и швов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил., 8 пр.

Композиция для нанесения металлического покрытия, содержащая подавляющий агент, для беспустотного заполнения субмикронных элементов поверхности // 2539897

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при изготовлении полупроводников. Композиция содержит по меньшей мере один источник ионов меди и по меньшей мере одну добавку, получаемую путем реакции а) соединения конденсата многоатомного спирта, полученного из по меньшей мере одного полиспирта формулы путем конденсации, с b) по меньшей мере одним алкиленоксидом с формированием конденсата многоатомного спирта, содержащего полиоксиалкиленовые боковые цепи, где m представляет собой целое число от 3 до 6, и X представляет собой m-валентный линейный или разветвленный алифатический или циклоалифатический радикал, имеющий от 2 до 10 атомов углерода, который может быть замещенным или незамещенным. Способ включает контакт электролитической ванны, содержащей упомянутую композицию, с подложкой, создание плотности тока в подложке в течение времени, достаточного для осаждения металлического покрытия. Технический результат: обеспечение заполнения канавок и отверстий нанометрового размера по существу без дефектов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил., 6 пр.

Композиция для нанесения металлического покрытия, содержащая подавляющий агент, для беспустотного заполнения субмикронных элементов поверхности // 2542178

Изобретение относится к нанесению металлических слоев покрытия и может быть использовано при изготовлении полупроводников. Предложен состав для нанесения металлического слоя, который содержит источник металлических ионов и по меньшей мере один подавляющий агент, который получают путем реакции аминного соединения, содержащего активные функциональные аминогруппы, со смесью этиленоксида и по меньшей мере одного соединения, выбранного из С3 и С4 алкиленоксидов, для получения случайных сополимеров этиленоксида и по меньшей мере еще одного из С3 и С4 алкиленоксидов, причем указанный подавляющий агент имеет молекулярную массу 6000 г/моль или более, а содержание этиленоксида в сополимере этиленоксида и С3-С4 алкиленоксида составляет от 30 до 70%. Также предложен способ электролитического нанесения металлического слоя на подложку путем контакта электролитической ванны для нанесения металлического слоя, содержащей упомянутый состав, с подложкой, и создания плотности тока в подложке в течение периода времени, достаточного для нанесения металлического слоя на подложку. Изобретения позволяет получить слой покрытия, обеспечивающий беспустотное заполнение элементов поверхности нанометрового и микрометрового масштаба. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил., 8 пр.

Композиция для нанесения металлического покрытия, содержащая подавляющий агент, для беспустотного заполнения субмикронных элементов поверхности // 2542219

Изобретение относится к нанесению металлических слоев покрытия и может быть использовано при изготовлении полупроводников. Предложен состав для нанесения металлического слоя, содержащий источник металлических ионов и по меньшей мере один подавляющий агент, полученный путем реакции аминного соединения, содержащего по меньшей мере три активные функциональные аминогруппы, со смесью этиленоксида и по меньшей мере одного соединения, выбранного из С3 и С4 алкиленоксидов, для получения случайных сополимеров этиленоксида и по меньшей мере еще одного из С3 и С4 алкиленоксидов, причем содержание этиленоксида в сополимере этиленоксида и С3-С4 алкиленоксида составляет от 30 до 70%. Также предложен способ электролитического нанесения металлического слоя на подложку путем контакта электролитической ванны для нанесения металлического слоя, содержащей упомянутый состав, с подложкой, и создания плотности тока в подложке в течение периода времени, достаточного для нанесения металлического слоя на подложку. Изобретения позволяют получить слой покрытия, обеспечивающий беспустотное заполнение элементов поверхности нанометрового и микрометрового масштаба. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 табл., 12 пр.

Способ получения композиционного металлокерамического покрытия на вентильных металлах и их сплавах // 2543659

Изобретение относится к области электролитического нанесения покрытий с помощью химических реакций на поверхности, например, формирования преобразованных слоев, а именно к процессам микроплазменного оксидирования вентильных металлов и может быть использовано для получения функциональных покрытий, в том числе электропроводных покрытий в электронике и микроэлектронике. Способ получения композиционного металлокерамического покрытия на подложке из вентильного металла или его сплава, преимущественно на подложке, выполненной из алюминия, магния, титана, циркония или их сплавов, включает три этапа. На первом этапе осуществляют формирование на подложке тонкого керамического подслоя толщиной от 7 до 12 мкм. На втором этапе осуществляют формирование на полученном подслое пористого керамического слоя требуемой толщины, состоящего преимущественно из оксидов материала основы и дополнительно из оксидов меди и/или никеля. На третьем этапе выполняют операцию восстановления меди и/или никеля до металла из их соединений для формирования в пористом керамическом слое, полученном на втором этапе, металлической фазы. Получается композиционное металлокерамическое покрытие, обладающее поверхностной электропроводностью. 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 пр.