Водный раствор для химического осаждения медьсодержащих покрытий

 

ВОДНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАВДЕНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ ПОКРЫТИЙ , включающий хлорид меди, динатрие . вую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), формалин, серосодержащий стабилизатор - диэтилдитиокарбамат натрия в сочетании с аэотсодержацтм стабилизатором и гидроокись HaTpi-iH, .отличающийся тем, что, с целью повышения скорости осаждения, покрытий из сплава медь олово и стабильности раствора, он дополнительно содержит хлорид олова (и), а в качестве азотосодержащего стабилизатора - натриевую соль 2-метил-4 ,7-дигидро-6-нитро-7-оксопиразоло

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3Gl) С 23 С 3 02

00ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3320424/22-02 (22) 23.07.81 (46) 15.07.84.Бюл. ¹- 26 с (72) Л.В.Петрова, А.Ю.Петров, В.Л.Русинов, В.П.Пильников и О.Н.Чупахин (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С.M.Êèðîâà и Уральский лесотехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.793.3:669.386(088.8) (56) 1 . Авторское свидетельство СССР № 846594, кл. С 23 С 3/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 664377, кл. С 23 С 3/02, 1974. (54) (57) ВОДНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ ПОКРЫТИЙ, включающий хлорид меди, динатрие.вую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), формалин, серосодержащий стабилизатор — диэтилдитиокарбамат натрия в сочетании с аэотсодержашим стабилизатором и гидроокись натрия, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости осаждения покрытий из сплава медь— олово и стабильности раствора, он дополнительно содержит хлорид олова (Н}, а в качестве азотосодержащего стабилизатора — натриевую соль 2-метил-4,7-дигидро-б-нитро-7-оксопиразоло(5, 1-с) (1,2,4)триазина при следую. щем соотношении компонентов,г:

Хлорид меди 20-60

Хлорид олова (П) 1,5-3,0

Трилон Б 60-80

Формалин 40-100 мл

Диэтилдитиокарбамат натрия 0,010-0,015

Натриевал соль ?-метил-4,7-дигидро-6нитрс-7-оксопиразоло(5,1-c) (1,2,4) триазина 0,005-0,010

Гидроокись натрия До рН 13

Вода До1л

1102820

О, 01-0, 015

Изобретение относится к металлическим покрытиям, в частности к растворам для химического осаждения покрытий из сплава медь — олово, и мо" жет быть использовано в радиоэлектронной промышленности.

Известен раствор для химического осаждения покрытий из сплава медь— олово, содержащий сернокислую медь, двухпористое олово, а также гидроокиси аммония и натрия (1) .

Однако данный раствор позволяет осаждать покрытия со скоростью

4 мкм/ч только в течение 30 мин. По истечении этого времени вследствие пассивации поверхности скорость осаж. дения падает, что не позволяет получать толстослойные покрытия. Кроме того, данный раствор используется

0 при повышенной температуре (70 С), что неэкономично.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату водный раствор для химического осаждения медьсодержащих покрытий, включающий соль меди, например хлорид меди, комплексообразователь например трилон Б, восстановитель, например формалин, серосодержащий стабилизатор, например диэтилдитиокарбамат натрия в сочетании с азотосодержащим стабилизатором, и гидроокись натрия (2) .

Известный раствор является стабильным в работе достаточно высокой скорости осаждения медных покрытий., Однако Йри его использовании для осаждения покрытий из сплава медь— олово стабильность резко падает, Растворяют 0,97 r (0,01 моль) 3-метил-5-аминопиразола в 10 мл воды и

3 r концентрированной соляной кислоты. Охлаждают до 0 С и диазотируют 50 раствором 0,8 г иитрита натрия в

5 мл воды. Выдерживают 30 мин и прибавляют порциями в смесь 1,33 г (0,01 моль) этилового эфира нитроуксусной кислоты, 2 r едкого натра и у

40 мл 50%-ного этанола при 0 С. Выдерживают после окончания прибавления 4 ч при 0 С и образовавшийся (через, 5-15 мин) после введения в раствор соли олова (необходимое ус- . ловие для осаждения спЛава.из этого раствора) выпадает белый осадок.

Раствор становится неработоспособным.

Цель изобретения — повышение скорости осаждения покрытий из сплава медь — олово и стабильности раствора.

Указанная цель достигается тем, 1О что раствор включающий хлорид меди, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), формалин, серосодержащий стабилизатор— диэтилдитиокарбамат натрия в сочета15 нии с азотсодержащим стабилизатором и гидроокись натрия, дополнительно содержит хлорид олова (Il), а в качестве азотсодержащего стабилизатора — натриевую соль 2-метил-4,7-ди20 гидро-6-нитро-7-оксопиразоло (5, 1-С) (i,2,4) триазина при следующем соотношении компонентов, г:

Хлорид меди 20-60

Хлорид олова (If) i 1,5-3,0

25 Трилон Б 60-80

Формалин 40-100 мл

Диэтилдитиокарбамат натрия

Натриевая соль зр 2-метил-4,7-дигидро6-нитро-7-оксипиразоло (5, 1-С) (1,2,4) триазина 0,005-0,01

Гидроокись натрия До рН 13

Вода До1л

Синтез натриевой соли 2-метил-4,7 дигидро-6-нитро-7-оксопиразоло (5,1-С)(1,2,4) триазина осуществляют по схеме

74 3

Я ,I

NG осадок отфильтровывают. Кристаллизуют из 50% этанола, Вьгход 1,5 г (70%) с т.пл. 300-305 С (разл).

Найдено, %: С 33,0; Н 2,1; М 32,0.

С Н4Я ОчИа

Вьчислено, %- С 33,2;Н 1,9; Ы 32,3.

-i .

ИК-спектр уо =1505 см; gz>=

1325 см 1, =1670 см

IIMP 8 (м.д. в ДАССО-с36) 6,70 (c, 3 Н), 2 40 (, СН ), УФ-спектр, раствор в этанолеЭ „ ) =

395 (7400) .

Состав, г/л

1 3

20

30

Медь хлорная

3,0

1,5

2,0

Олово хлористое

1,5

60

60

Трилон Б

Дизтилдитиокарбамат натрия

0,01

0 015

0,01

0,01

Формалин (мл/л) .40

80

Натриевая соль-2метил-4,7-дигидро6-нитро-7-оксопиразоло (5,1-C) (1,2,4) триазина

0,005 0,01 0,001 з 11028

Химическое осаждение сплава медь— олово проводят при 293 К из растворов (табл. 1) на подложку из стеклопластика, подготовленную по общепринятой методике (сенсибилизирование и активирование). Скорость осаждения определяют весовым методом, состав спла- . ва - фотоколориметрически.

Данные по скорости осаждения сплава и стабильности предлагаемого раст- 10 вора сведены в табл. 2.

Среднее время стабильной работы раствора при концентрации добавки (соединение 1) 0,005 г/л 90-102 ч, средняя скорость осаждения сплава за 15 этот период времени 1,15-1,20 мкм/ч (при подпитке раствора через каждые

24 ч работы по основным компонентам); содержание олова в сплаве 35-407..

При концентрации 0,01 г/л стабиль- 20 ность 50-70 ч, скорость осаждения

1,9-. 2,0 мкм/ч, содержание олова

50-55%..

Таким образом, из таблицы видно, что скорость осаждения сплава из све- 25 жеприготовленного раствора на диэлектрическую подложку, подготовленную по стандартной методике, составляет

4, 1-5,6 мкм/ч. По мере вырабатывания раствора скорость и содержание олова 3{) в сплаве уменьшаются, Исследуемый раствор позволяет получать толстослойное покрытие из сплава медь — олово с высокой адгезией к подложке и антикоррозионной стойкостью. Покрытие легко поддается пайке без использования, флюсов, Компоненты и свойства

20 4 при нагревании до 200-250 С не наблюдается отслаиваний.

При максимальной продолжительности работы раствора получают толстослойные покрытия. Характеристики сведены в таблицу 3.

Приведенные в таблице 3 данные показывают преимущество предлагаемого раствора по сравнению с базовым объектом (раствор, не содержащий соединения 1) по основным параметрам: . скорость осаждения, устойчивость раствора и процентное содержание олова . в сплаве.

Таким образом введение в раствор химического бронзирования стабилизатора — натриевой соли 2-Метил-6-нитро-7-оксо-4,7-дигидропиразоло (5,1-с) (1,2,4) триазина (соединение 1) приводит к увеличению стабильности раствора в 20-30 раз, повышению процентного содержания олова.в 4-5 раз.

Скорость осаждения сплава при получении тонкослойных покрытий (время работы раствора 0,5-3,0 ч) достигает .4,0-5,6 мкм/ч при высоком содержании олова (40-60X) в сплаве. Уменьшение скорости осаждения с течением времени; связано с выработкой раствора и пассивацией поверхности.

Раствор позволяет получить легкопаяемые толстослойные покрытия из сплава медь — олово -(толщина 100-.

150 мкм). Покрытия имеют характерный металлический блеск и не подвергаются коррозии.

Таблица 1

1102820

Продолжение табл.

Компоненты и свойства

1 2 3 4

Едкий натр

До рН 13 До рН 13 До рН 13 До рН 13

Время работы раствора

90-102 30-40 10-12 3-3,5

Скорость осаждения, мкм/ч

1,15-1,20 1,90-2,00 1,70-1,80 1,80-2,10

Содержание меди в сплаве, %

89,2

39,5

60,4 67,0

Содержание слова в сплаве, %

10,8

60,5

39,6 33,0

Таблица 2.Скорость осаждения сплава, мкм/ч

При концентрации соединения 1, г/л

0,005

0;01

О, 005

0,01

4,8

5,6

5,5

52

4,5

5,3

63 47

4,4

60

4,4

5,1

120

40

5 0

4,1

180

П р и м е ч а н и е. Соединение 1 — натриевая соль 2-метил-б-нитро-7-оксо-4,7-дигидропиразоло(5,1-c)(1,2,4) триазина.

Период времени, мин

Концентрация олова в сплаве

При концентрации соединения i г/л

1102820

Т а б л и ц а 3

Концентрация соединения 1

Время ста- Толщина

4. бильной покрытия, работы,ч мкм

Средняя скорость осаждения

Среднее содержание олова в сплаве, Х мкм/ч

17-25

40-50

1, 70-1,80 60-65

2,10-2,20 35-40

+М.

С подпиткой каждые 24 ч.

Запредельные значения, -Составитель Г.Ногинская

Редактор Л.Пчелинская Техред С. Легеза

Корректор О.Билак

Заказ 4909/17 Тираж 900

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

0,005

0,01

0,001

0,200

90-102

50-70

10-15

20-25

3-3 5

100-120 1,15-1,20 37-.40

100-140 1,90-2,00 50-55

5,6-6,7 1,80-2,10 10-12