Раствор для подготовки поверхности алюминия и его сплавов перед химическим никелированием

 

РАСТЮР ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ ПЕРЕД ХИМИЧЕСКИМ НИКЕЛИРОВАНИЕМ, включающий соль никеля и соль фтористоводородной кислоты, отличающийся тем, что., с целью снижения пористости покрытий и повышения их равномерности к адгезии к основе, он дополнительно содержит водорастворимую одноосновна карбоновую кислоту, многоосновную ка рбоновую оксикислоту и неионогенный смачиватель при следующем соотношении компонентов, г/л: Соль никеля 50-250 Соль фтористоводородной кислоты 0,1-20,0 Водорастворимая одноосновная карбоновая кислота 50-г250 Многоосновная карбоновая оксикис о лота0,1-25,0 Неионогенньй смачивательО ,1-5,0

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(si> С 23 С 18/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,1-25,0

О, 1-5,0

М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (2 1) 3520189/22-02 (22) 13 .12.82 (46) 30.03.85. Бюл. В 12 (72) В.А.Лабунов, В.И.Курмашев, М.С.Гурский, С.П.Грицай, А.К.Тучковский и В.М.Безелянский (71) Минский радиотехнический институт (53) 721.793.32:669:248(088.8) (56) 1. Патент США 9 4122215, кл. 427-304, опублик. 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 388057, кл. С 23 С 3/00, 1971. (54)(57) РАСТВОР ДЛЯ.ПОДГОТОВКИ

ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ ПЕРЕД ХИМИЧЕСКИМ НИКЕЛИРОВАНИЕМ, включающий соль никеля и соль фтористоводородной кислоты, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения пористости покрытий и повышения их равномерности и адгезии к основе, он дополнительно содержит водорастворнмую одноосновную карбоновую кислоту, многоосновную карбоновую оксикислоту и неионогенный смачиватель при следующем соотношении компонентов, г/л:

Соль никеля 50-250

Соль фтористоводородной кислоты 0,1-20,0

Водорастворимая одноосновная карбоновая кислота 50-250

Многоосновная

1 карбоновая оксикислота

Неионогенный смачиватель

5-50

1 11477

Изобретение относится к получению никелевых покрытий химическим восстановлением из растворов и может быть использовано в радиотехнической и электронной промьппленности при наS несении никеля химическим осаждением на поверхность изделий из алюминия и его сплавов, а также на поверхность тонких алюминиевых пленок.

Известен водный раствор для обработки поверхности алюминия перед химическим никелированием, содержащий соль никеля, хлористый аммоний, толуолсульфокислоту и фтористоводЬродную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л:

Соль никеля 100 †2

Хлористый аммоний

Толуолсульфо- 20 кислота 1-6

Водородная кислота 2-10

Вода go 1ц Я

Однако в указанном растворе не 25 достигается достаточной равномерности обработки поверхности алюминия вследствие неполного удаления окисной пленки. Раствор не позвоЛяет применять маску из позитивного фоторезиста или окислов кремния ввиду их интенсивного растравливания. Кроме того, при обработке вместе с оки-. сью алюминия удаляется слой алюминия толщиной до 1 мкм, что не позво35 ляет использовать этот раствор для обработки поверхности тонких алюминиевых пленок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является раствор для подготовки поверхности алюминия и его сплавов перед химическим никелированием, содержащий соль никеля, минеральную кислоту и соль фто" ристоводородной кислоты, в частности фтористый аммоний, при следующем соотношении компонентов, г/л:

Никель сернокислый 200-220

Серная кислота 70-75

Фтористый аимоний 20-40 )2), J

В указанном растворе для обработки поверхности алюминия перед химическим никелированием в результате контактного взаимодействия на поверх-SS ности алюминия образуется- защитная пленка никеля, предохраняющая поверхность от окисйения в водном раст67

50-250

О, 1-5,0 ватель

В качестве водорастворимой одно- основной карбоновой кислоты могут быть использованы муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная и другие кислоты, в качестве многоосновной карбоновой оксикислоты — лимонная, яблочная и др., в качестве неионогенного смачивателя, например, ОЛ-7.

Никель можно вводить в виде сульфата или ацетата. воре и при переносе в ванну химического никелирования.

Однако получаемая защитная пленка не является сплошной и имеет большую пористость. Это приводит в дальнейшем к неравномерности осаждаемого никелевого покрытия по толщине, снижению адгезии и увеличению переходного сопротивления контактной системы . При увеличении времени обработки качество защитной пленки несколько улучшается, однако при этом удаляется слой алюминия, толщиной до 1,5 мкм, что не позволяет использовать данный раствор при обработке тонких алюминиевых слоев и деталей точных размеров. Кроме того, при обработке в данном растворе также невозможно использовать маскирующие слои из позитивного фоторезиста и окислов кремния, необходимых при селективном никелировании, ввиду высокой скорости их растравливания.

Цель изобретения — снижение пористости покрытий и повышение их равномерности и адгезии к основе.

Поставленная цель достигается тем, что раствор для подготовки поверхности алюминия и его сплавов перед . химическим никелированием, включающий соль никеля и соль фтористоводородной кислоты, дополнительно содержит водорастворимую одноосновную карбоновую кислоту, многоосновную карбоновую оксикислоту и неиойогенный смачиватель при следующем со-. отношении компонентов, г/л:—

Соль никеля 50-250

Соль фтористоводородной кислоты 0,1-20

Водорастворимая одноосновная карбоновая кислота

Иногоосновная карбо\ новая оксикислота 0 1-25 0

Неионогенный смачиз 1147

В предлагаемом растворе происходит одновременно удаление окиси алюминия, активирование поверхности никелем и образование нерастворимых в холодной воде солей карбоновых кислот с алюминием, что предохраня— ет поверхность последнего от окисления при переносе изделий в ванну химического никелирования. При погружении подложки в раствор химического никелирования происходит растворение защитной пленки солей карбоновых кислот (при температуре выше 50 С) и осаждение никеля по всей поверхности.

Обработка алюминия и его сплавов в предлагаемом растворе позволяет, таким рбразом, улучшить равномерность бсаждаемых покрытий, повысить их адгезию к подложке и снизить пористость. Ввиду отсутствия растравливания подложки данный раствор применим для обработки деталей точных размеров и тонких алюминиевых пленок, а также изделий с нанесенным позитивным фотореэистом и окислами кремния д (для селективного нанесения никелевых покрытий).

Соль никеля в растворе предварительной обработки необходима для об разования центров кристаллизации ни. келя на поверхности алюминия.

Соль фтористоводородной кислоты необходима для повышения скорости и равномерности травления пленки окиси алюминия.

Водорастворимая одноосновная карбоновая кислота служит для образования плохо растворимого в холодной воде соединения алюминия (налример, основного ацетата алюминия), пассиви40 рующего металл от контакта с водой раствора или влагой воздуха. При дальнейшем погружении подложки в раствор химического никелирования происходит растворение защитной плен ки соединений алюминия и осаждение

45 никеля по всей поверхности.

Иногоосновная карбоновая оксикислота вводится с целью образования комплексных соединений с алюминием. 50

Она способствует образованию на поверхности алюминия плотной и равномерной по толщине защитной пленки.

В отсутствие оксикислоты образующаяся пленка более пористая и рыхлая 55 и имеет повышенную толщину, что отри-. цательно сказывается на качеств никелевых покрытий.

767 4

Неионогенный смачиватель введен с елью облегчения процессов формирования центров кристаллизации, поскольку он уменьшает поверхностную энергию формирующихся зародышей новой фазы.

Пример 1. Дюралюминиевые детали диаметром 20 мм и толщиной

3 мм предварительно обезжиривали в органическом растворителе и обрабатывали при комнатной температуре в растворах, приведенных в табл. 1.

После обработки детали без промывки погружали в ванну с раствором для химического осаждения никеля следующего состава, г/л ..

Сернокислый никель 100

Гипофосфит натрия 50

Ацетат натрия 50

Осаждение вели при рН 5,5 и температуре 80 С в течение 20 мин. Толо щина осажденного никеля 2 мкм.

Пористость осажденных никелевых покрытий оценивали с помощью .микроскопа ИМУ-3 при увеличении в 300 раз.

Величина адгезии покрытий опре;,елялась методом отрыва после облуживания и прилайки медной проволоки к контактным площадкам.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Пример 2. Кремниевые пластины ф 76 мм со сформированными структурами ИС,.покрытые фоторезистом ФП-383, со вскрытьии контактными окнами к алюминиевой металлизации обрабатьвали в растворах, ука.занных в табл. 2, при комнатной тем- пературе и после промьвки в деионизованной воде в течение двух минут помещали в раствор для.химического осаждения никеля. Состав электролита и режим никелирования аналогичны приведенньи в примере 1.

Свойства никелевых покрьггий оценивали так же, как в примере 1. Равномерность осаждения оценивали как отношение количества проникелированных площадок на подложке к общему числу площадок, подлежащих никелированню, выраженное в процентах. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Ii р и и е р 3. Подложки с алюми- ниевой металлизацией толщиной мкм и площадью 0,01 мм обезжиривали, обрабатывали при комнатной температуре в растворах, состав которых

147767

Таблица 1 рема Свойства покритнй после ра энхелироэания пр еда ариталъи

r/è с йористос пор/см1 во- Лимонная го

8о го

5 2

100 $0

2 $0 50

О,l

0,1

250 25

20 5 $0 1ОО

3 250

6 5

60 850

4 210

Таблица 2

Свойства покрытий посла иикелнрования

Состаэ раствора для предварительной подготовки, г/л

Раствор р атки, с

Порнстость» пор/мнт

Сцепление авноиерс основой ность, I и/вмт

Вецест эо OHористий аммоний оа ерная кислота икель аэъи- Уксус ерно- ная ная ислнй ропио вая

0,1

50

200 zoo

250 250 .

18.

О,1

50

10

150 150

98

250

250

75

210

Таблица 3 войстна покрытий после никелирования ра» тки орис Вепест» с тый аи во Olltas раствора дпя преднарителъной подготовки, г/л

Апетат никеля

Раенонерность, Т, Пористое тъ, пор/ии»

Сцепление с основой, И/ии»

Кислота

r Нуравъи- Уксус- Прооисно иая ная вая

Г»блоч ерная ная

50 50

01 01 90 12 20

5 l 60 -О 2$

О,1

1О

250 25

98

250

20 5 45 О 15

97 зо

20 44-55 3

75 ЗО

4 210

» щщцдц Заказ 1506/26 Т аж 900 смое

Фидгшп ЯПП Патегйт, 2 .Уагород, уггеПроектиая, 4

В 1 указан в табл. 3, и после промывки деионизованной водой покрывали в растворе хаотического никелирования в условиях, описанных в примерах 1 и 2. Свойства никелевых покрытий представлены в табл. 3.

Из приведенных примеров видно, что предварительная обработка в предлагаемом растворе алюминия и его сплавов позволяет получать никелевые покрытия высокого качества, имеющие хорошее сцепление с основой»э низкую пористость, хорошую равномерность по толщине и высокую коррозионную стойкость при кипячении в воде

5 (44-56 ч до отслаивания покрытия).

При обработке происходит незначительное удаление слоя алюминия (до

0,1 мкм) и не происходит растравлинания фоторезиста или окислов кремния, используемых при селективной обработки подложек.:

О,1 . 1,О 6О

5 1,0 45 О

20 5,0 30 О о, 1 0,1 9о г-3

10 2 О 60 0

20 5 О 45 О зо - го 7о