Электролит для осаждения покрытийиз сплава "олово-кобальт

Электролит для осаждения покрытийиз сплава "олово-кобальт

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИ ЖИТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное и авт. саид-ву— (22) Заявлено 05.07.79 (21) 2791870/22-02 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.81. Бюллетень № 14 (51)М. Кл З

С 25 D 3/60

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК 6 21. 35 7 . .7:669.6 25 (088.8-

Дата опубликования описания 25. 04. 81 (72) Авторы изобретения

В. В. Орехова, Ф.К. Андрющенко и Л.В. Трубникова г-»

1

Харьковский ордена Ленина политехнический;-институт им. В.И. Ленина . „, у =.

1 ю

8 (71) Заявитель

i .!

I (541 ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

ИЗ СПЛАВА ОЛОВО- КОБАЛЬТ

Из обрет ение от носится к гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению блестящих покрытий из сплава олово-кобальт. 5

Известны электролиты для осаждения блестящих покрытий сплавом олово-кобальт, содержащие соли этих металлов, пирофосфат щелочного металла и блескообразующие добавки, включаю- .1л щие соли аммония и органосульфидные соединения . Эти электролиты неагрессивны, обладают высокой рассеивающей способностью, а покрытия отличаются блеском и мелкокристалличностью )1$ и P2) .

Вместе с тем покрытия проявляют худшую способность к пайке и более низкую электропроводность. Это вызвано включениями в .покрытие неметал- .® лических частиц, образующихся прк участии в катодном процессе блескообразующих добавок. наиболее близким к изобретению является электролит для осаждения покрытий из сплава олово-кобальт, содержащий двухлористое олово, сернокислый кобальт, пирофосфорнокислый калий, лимоннокислый натрий, столярный клей и гидразин. Известный элект ролит позволяет получать блестящие мелкокристаллические покрытия (3) .

Однако способность к пайке и электропроводность покрытий неудовлетворительны.

Величина рН известного электролита находится в пределах от 8 до 12.

Протекание катодной реакции совместного осаждения олова и кобальта сопровождается выделением водорода, эа счет чего электролит непрерывно под-. целачивается. Так как исходные значения рН сами по себе высокие, быстро достигаются величины рН гидратообразования, которые вызывают появление толстых пленок гидроокисей. В процессе пайки пленки гидроксидов препятствуют проникновению припоя, что и объясняет:значительное снижение способности покрытий к пайке. Между тем хорошая способность к пайке должна быть неотъемлемым свойством покрытиЯ, применяемых в производстве печатных плат, поскольку надежность пайки определяет безотказность работы и дол-говечность дорогостоящих приборов радиоэлектронной аппаратуры.

Включение токонепроводящих частиц в покрытие снижает его электропровод821538

5-50

5-15

0,05-0,5 и сн, Я Я с-О НН

Й СНЗ

Иэ данного электролита осаждают покрытия, содержащие от 5 до 99,5% олова.

Для получения сплавов с высоким содержанием олова большим концентрациян соли олова должны соответствовать меньшие концентрации сернокислого кобальта и лимоннокис того натрия (цитрат натрия). Для получения сплава с:высоким содержанием кобальта, меньшим концентрациям двухлористого олова должны соответствовать большие концентрации сернокислого кобальта и цитрата натрия. В присутность ;:.т.е. увеличивает его переходное,электрическое сопротивление, что является:препятствием к использованию сплава для покрытия электрических контактов и токонесущих частей высо,кочастотной электроаппаратуры, где может иметь место скин-эффект и где переходное электрическое сопротивление покрытия играет важную роль, особенно и высоко- и сверхвысокочастотной технике. °

Присутствие в известном электролите в качестве блескообразующей добавки аминосоединений, обладающих высокими основными свойствами, не только не препятствует подщелачиванию раствора и появлению пленок гидрокскдов, но даже усугубляет это явление.

Цель изобретения - снижение переходного электрического сопротивления и улучшение паяемости покрытий.

Поставленная цель достигается тем, что электролит дополнительно содцвржит пирофосфорную кислоту и 2-(n-Аминобензолсульфамидо)-4,6-диметилпирими дин йри следующем соотношении компонентов, г/л:

Двухлористое олово 10-80

Сернокислый кобальт 5-200

Пирофосфорнокислый калий, 7-300

Лимоннокислый натрий 20-150

Пирофосфорная кислота

Гидрази н

Столярный клей

2- (и-Аминобензолсульфамидо)-4,6-диметилпиримидин 0,-05-0,3

Процесс осаждения рекомендуют проводить при комнатной температуре, рН=3-6,5 и катодной плотности тока (Дк) О, 5-10 A/äì .

2- (fl-Аминобензолсульфамидо) -4, 6диметилпиримидин (АСП) имеет следующую структурную формулу: ствни пирофосфорной кислоты становится возможным снизить рН электролита до величины 3-6,5 без разрушения комплексов кобальта. В свою очередь это предотвращает образование гидронсидов металла в объеме раствора, включение которых в покрытие электрофо— ретически или механически отрицательно сказывается на паяемости. ACII адсорбируется на поверхности катода как поверхностно-активное вещество.

При этом АСП способствует поддержанию постоянства рН прикатодного слоя и препятствует образованию в нем гидроксидов металлов.

Таким образом, в присутствии пи-!

5 рофосфорной кислоты и ACII исключается воэможность образования гкдроксидов ие только в объеме раствора, но и в прикатодном слое. Отсутствие гидроокисных пленок и включений токоЩ непроводящих частиц в покрытие обеспечивает его высокую паяемость и повышение электропроводности, снижение переходного сопротивления. Концент1 рации двухлористого олова и сернокис-. 5 лого кобальта выбраны для обеспечения содержания в сплаве олова 5-99,5%.

Пределы концентраций пирофосфорнокнслого калия и цитрата натрия соответствуют области устойчивого существования смешанных комплексов олова и кобальта. Пределы концентрации пирофосфорной кислоты соответствуют области устойчивого существования смешанных комплексов олова и кобальта

35 в области рН=3-6,5. При концентрации ниже 5 г/л паяемость покрытий и электропроводность ухудшаются, содержание выше 50 г/л приводит к осаждению крупнокристаллических губчатых покрытий.

40 Концентрация гидразина менее 5 г/л недостаточна для предотвращения окисления двухвалентного олова в четырехвалентное. Повышение его концентрации более 15 г/л снижает блеск пок45 Ры ""

Содержание столярного клея ниже

0,05 г/л недостаточно для получений мелкокристадлических покрытий, повышение его концентрации свыше 0,5 г/л

О приводит к снижению выхода по току.

Использование концентрации ACII менее 0,05 г/л недостаточно для получения хорошо паяеьых покрытий, обладающих достаточной электропроводностью, при кЬнцеитрации более 0,3 г/л

55 наблюдается падение выхода по току.

В указанных интервалах концентраций компонентов при плотности тока

:0,5-10 А/дм осаждаются блестящие

49 покрытия сплавом олово-кобальт с содержанием олова 5-99,5%, с выходом по току 33-95% и скоростью наращивания.15-100 мкм/ч. Покрытия хорошо паяются, обладают высокой электроЯ проводностью.

821538 клея. ACII вводится растворенным в подкисленной или в подщелаченной воде. Доводят объем до заданной величины.

В табл. 1 представлены сравнительные характеристики по качеству пол:.чаевжх покрытий и условия их осаждения в известном и в предлагаемом электролитах.

Таблица

Катодная плотность тока, A/äì

О, 1-4

Температура, С

25- 80

Выпадение осадков из электролита

Наблюдае тс я спустя

50 А ч/л

Степень блеска по

ГОСТ 21484-76

Способность к пайке, с 4-5

1-2

Переходное электричес-„„ кое сопротивление, мОм О, 4-0,6

0,1-0,35

Олово, Кобальт

Графит

Аноды способность к пайке определяют по минимальному времени для припаивания с использованием спиртовоканифольных флюсов переходное электрическое сопротивление определяют на приборе, удовлетворяющем ГОСТ В21269-75, ток 100 мА. гидразин 10, столярный клей 0,3, АСП-0,2. Из электролита без подогре-. ва осаждаются.мелкокристаллические покрытия, характеристики которых привведены в табл. 2. Аноды оловяйные.

Т а б л и ц а 2 .2 3

Пок аз атели

4 5

7 Щ

Катодная плотность тока, А/дм 0,5

Содержание олова в покрытии,В 99

2 4

°

98,5 98

97,5 96,5

Скорость осаждения, мкм/ч

93 100 б б

48 85 б зк

Степень блеска

Переходное электрическое сопротивление, мОм

0,30 0,25 0,25 0,20

0,30

Способность к пайке, с

1 1,5 1,5 1,5 2

Электролит готовят следующим образом.

Двухлористое олово растворяют в подкисленной воде, приливают к раст вору пирофосфата калия и цитрата натрия, к полученному раствору при- ливают раствор сернокислого кобальта. Затем вводят гидразин, пирофосфорную.кислоту, раствор столярного .

П.р и м е р 1. Осаждение сплава .осуществляют из электролита следукице о состава, г/л: двухлористое олово

70, сернокислый кобальт 15, пирофосфорнокислый калий 250, цитрат натрия 60, пнрофосфорная кислота 30, 0,5-10

20-25

Не наблюдается

821538 формула изобретения аждения пок льт, содерж сернокислый ислый калий, столярный кл ч а ю щ и и ью снижения. я и улучшен он дополнит орную кисло фамидо)-4,6 едующем со

/л: о 10-80 ьт. 5-200 и

7-300 ий 20-150

Составитель В. Бобок

ТехредИ.АсталошКорректор О.Билак

Редактор Н. Ромка

Заказ 17 7 3 Тираж 70 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4, Пример 2. Осаждение сплава осуществляют из электролита состава, г/л: двухлористое олово 65, сернокислый кобальт 50, пирофосфорнокислый калий 40, цитрат натрия 100, пирофосфорная кислота 10, гидразин 9, столярный клей 0,2, АСП 0,15. Из элеКтролита осаждаются блестящие покрытия в интервале Дк=0,5-10 A/äì . Соцержание олова в сплаве при Дк=4 A/äì составляет 90%. Способнвсть покрытия к пайке - 1,5 с, переходное электрическое сопротивление — 0,25 мОм. Аноды оловянные.

Пример 3. Осаждение сплава осуществляют из электролита состава, г/л: двухлористое олово 80, сернокис- 15 лый кобальт 5, пирофосфорнокислый калий 300, цитрат натрия 20, пирофосфорная кислота 50, гидразин 15, столярный клей 0,5, ACII 0,3. Из электролита осаждаются блестящие покрытия в 20 интервале Дк=0,5-10 A/äì . Содержание олова в сплаве при Дк=4 A/äì с ставляет 0,5%. Способность к пайке — 1 с, переходное электрическое сопротивление — 0,35 мОм. 25

Пример 4. Осаждение сплава осуществляют из электролита состава, г/л: двухлористое олово 10, сернокислый к об альт 2 О О, пирофосфор иоки слый калий 7, цитрат натрия 150, пирофосфорная кислота 5, гидразин 5, столярный клей 0,05, АСП 0,05. Интервал катодных плотностей тока для осажде2 ния блестящих покрытий — 0,5-10 A/äì

Содержание олова в сплаве при

Дк=4 A/äì составляет 5Ъ . Переходное сопротивление — О, 1 мОм.

Таким образом, покрытия, получаемые из предлагаемого электролита, от-. личаются меньшим по сравнению с известным переходным электрическим соп-40 ротивлением и обладают лучшей способностью к пайке. Кроме того, электролит устойчив в э ксплуатацни, работает с растворимыми анодами, без подогрева, имеет широкий интервал рабочих плотностей тока. Все компоненты эЛектролита являются недифицитными и выпускаются промышленностью.

Электролит .для ос рытий из сплава олово-коба ащий двухлористое олово, кобальт,,пирофосфорнок лимоннокислый натрий, ей и гидразин, о т л и с я тем, что, с цел переходного сопротивлени ия паяемости покрытий, ельно содержит пирофосф ту и

2- (и-Аминобензолсуль

-ди метилпиримидин при сл отношении компонентов, г

Двухлористое олов

Сернокислый кобал

Пирофосфорнокислы калий

Лимоннокислый натр

Пирофосфорная кислота 5-50

Гидразин 5-15

Столярный клей 0,05-0,5

2-(и-Аминобенэолсульфамидо)-4,6-диметилпиримидин 0,05-0,3

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США В 3914160, кл. 204-43, опублик. 1975.

2. Патент США 9 3951760, кл. 204-43, опублик. 1976.

3. Патент США Р 4021316, кл.,204-43, опублик. 1977.