Способ химической металлизации диэлектриков
Использование: производство изделий электронной техники при изготовлении тонкопленочных микросхем и печатных плат. Сущность изобретения: в качестве подслоя под химически осаждаемое золото используется сплав никеля, содержащий следующие компоненты, мас.%: бор - 2,5-4, фосфор 1,5-4, таллий 3-4, никель - остальное. Обеспечивается упрощение способа за счет возможности исключения операции термообработки нанесенного покрытия. 3 табл.
Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий химическим путем, в частности на поверхность диэлектриков, используемых в производстве изделий электронной техники, например тонкопленочных микросхем и печатных плат. Цель изобретения упрощение способа за счет исключения операции термообработки после нанесения покрытий. Поставленная цель достигается тем, что в способе химической металлизации преимущественно тонкопленочных микросхем и печатных плат химическое осаждение из раствора с борсодержащим восстановителем подслоя из никелевого сплава, золочение и последующую обработку, в качестве подслоя используют сплав никеля, содержащий следующие компоненты, мас. Никель 788-93 Бор 2,5-4 Фосфор 1,5-4 Таллий 3-4 Для осаждения подслоя из никелевого сплава с данным процентным содержанием компонентов предлагается использовать раствор состава, г/л: Сернокислый никель 25-30 Сегнетова соль 90- 110 Глицин 40-60 Борогидрид натрия 0,8-1,2 Гидроокись натрия 140- 170
Гипофосфит натрия 10-25
Нитрат таллия 0,1-0,13
Введение гипофосфита натрия позволяет получать покрытие, содержащее 1,5-4% фосфора. Включение происходит в результате протекания следующих реакций:
Согласно С. А. Вишенков и др. "Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий", М. Машиностроение, 1975 г. 235 с. покрытиям никельбор свойственны растягивающие внутренние напряжения, которые по величине обычно выше, чем для покрытий никель-фосфор. Улучшения пластичности, а следовательно в какой-то степени и адгезии удается добиться введением таллия (2-4%). Изменение содержания фосфора в покрытии никель-фосфор позволяет изменять внутренние напряжения от растягивающих до сжимающих. Таким образом, введение фосфора в сплав никель-бор-таллий позволяет снизить растягивающие внутренние напряжения, или компенсировать их напряжениями сжатия. Эти факторы позволяют получать хорошую адгезию никелевого подслоя и толстослойного покрытия золотом. Таким образом, можно считать, что заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями. Ниже приведено подробное описание предлагаемого решения. В таблицах 1, 2, 3 показано: таблица 1- характеристики подслоя с различным количественным содержанием бора и фосфора, полученные в конкретных условиях; 2- сравнительные данные технических характеристик подслоя по прототипу и предлагаемому решению; 3 технические характеристики подслоя по предлагаемому решению при различной концентрации компонентов сплава. Способ осуществляют следующим образом: Для приготовления растворов химического никелирования и золочения использовались соли марок "хч" и "чда". Изделие обезжиривают в стандартном растворе химич. обезжиривания (или венской известью), травят в концентрированной соляной кислоте в течение 1,5-2 мин, тщательно промывают в дистиллированной воде и помещают в раствор химического никелирования, состава, г/л:
Сернокислый никель 25-30
Сегнетова соль 90-110
Глицин 40-60
Борогидрид натрия 0,8-1,2
Гидроокись натрия 140-170
Гипофосфит натрия 10-25
Нитрат таллия 0,1-0,13
Никелирование проводят при температуре 85-88oС в течение 25-30 мин. Далее детали промывают в холодной и горячей воде, обезвоживают в спирто-ацетоновой (N 1) смеси, сушат. После этого изделия травят в концентрированной соляной кислоте, промывают и помещают в раствор золочения следующего состава, г/л:
Дицианоаурат калия 5-7
Лимонная кислота 30-35
Хлористый аммоний 70-75
Гидразин сернокислый 75-80
Процесс ведут при температуре 93-98oС, плотность загрузки 3 дм2/л, скорость осаждения 4-4,5 мкм/ч. Покрытые изделия промывают в горячей воде, обрабатывают в растворе щавелевой кислоты (10 г/л), промывают, обезвоживают и взвешивают. После корректировки состава раствора никелирования и золочения растворы применяют повторно. Пример 1. Тонкопленочную микросхему обезжиривают венской известью, травят в концентрированной соляной кислоте 2 мин, промывают в дистиллированной воде и помещают в раствор химического никелирования состава, г/л:
Сернокислый никель 27
Сегнетова соль 100
Глицин 50
Борогидрид натрия 1,0
Гидроксид натрия 160
Гипофосфит натрия 20
Нитрат таллия 0,12
После покрытия деталей на подвесках в течение 30 мин при плотности загрузки 1,5 дм2/л и температуре 85oС осаждается покрытие толщиной 6,0 мкм состава, мас. Бор 3,15
Фосфор 2,5
Таллий 3,5
Никель Остальное
Далее детали промывают в холодной и горячей воде, обезвоживают в спирто-ацетоновой смеси, сушат. После этого тонкопленочную микросхему травят в концентрированной соляной кислоте, промывают и помещают в раствор золочения следующего состава, г/л:
Дицианоаурат калия 5
Лимонная кислота 30
Хлористый аммоний 70
Гидразин сернокислый 75
Процесс ведут при температуре 95oС и плотности загрузки 3 дм2/л. Скорость осаждения золота 4,5 мкм/ч. Покрытые тонкопленочные микросхемы промывают в горячей воде, обрабатывают в растворе щавелевой кислоты (10 г/л), промывают, обезвоживают в спирто-ацетоновой смеси и взвешивают. После золочения тонкопленочные микросхемы и печатные платы без дополнительной операции отжига в восстановительной атмосфере передаются на последующие монтажные операции. Остальные примеры реализации предлагаемого способа приведены в табл.1. Выбор концентрации основных компонентов раствора никелирования обусловлен следующим. При меньшем чем оптимальное содержании соли никеля снижается скорость никелирования. При концентрации соли никеля свыше 30 г/л снижается стабильность раствора. Интервал концентрации глицина и сегнетовой соли обусловлен условиями высокой стабильности раствора. При меньшей чем 140 г/л концентрации гидроксида натрия осадки становятся темными, а стабильность раствора снижается. Повышение концентрации гидроксида натрия свыше 170 г/л экономически нецелесообразно. Выбор концентрации борогидрида натрия обусловлен получением осадков с хорошим внешним видом, требуемым содержанием бора в покрытии. При концентрации борогидрида натрия меньше 0,8 г/л снижается скорость осаждения и содержание бора в покрытии. При концентрации свыше 1,2 г/л ухудшается внешний вид осадков. Выбор концентрации соли таллия обусловлен оптимальным содержанием таллия в покрытии, стабильностью раствора и хорошим внешним видом. Концентрация гипофосфита натрия выбрана исходя из требуемого содержания фосфора в покрытии. При концентрациях меньше 10 г/л в покрытие включается недостаточное количество фосфора, которое не обеспечивает удовлетворительное сцепление слоев никеля и золота. При концентрации гипофосфита натрия более 25 г/л ухудшается внешний вид покрытия и большое "%" содержание фосфора в сплаве не позволяет наращивать толстослойное золотое покрытие. Реализация предлагаемого решения позволяет упростить технологический процесс и снизить себестоимость изготовления изделий.
Формула изобретения
Фосфор 1,5 4,0
Таллий 3,0 4,0
Никель Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при химическом осаждении подслоя используют раствор следующего состава, г/л:
Сернокислый никель 25,0 30,0
Сегнетова соль 90,0 100,0
Глицин 40,0 60,0
Борогидрид натрия 0,8 1,2
Гипофосфит натрия 10,0 25,0
Гидроокись натрия 140,0 170,0
Нитрат таллия 0,1 0,13
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000
Извещение опубликовано: 20.10.2000
