Способ электролитического осаждения медных покрытий

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в производстве печатных плат и других компонентов электронных устройств. Способ электролитического осаждения медных покрытий из электролита, содержащего пентагидрат сульфата меди и серную кислоту, с использованием реверсивного импульсного тока, заключается в том, что концентрация пентагидрата сульфата меди составляет 80-250 г/л, концентрация серной кислоты 100-150 г/л, плотность тока в катодных импульсах составляет 2,5-4,0 А/дм2, плотность тока в анодных импульсах составляет 2,5-10,0 А/дм2, длительность катодных импульсов 100-300 с, длительность анодных импульсов 30-100 с, при одновременном соблюдении условия, чтобы отношение произведения длительности катодного импульса и катодной плотности тока к произведению длительности анодного импульса и анодной плотности тока находилось в пределах 2,0-3,0. Технический результат: повышение равномерности покрытия с минимальными отклонениями толщины от среднего значения, интенсификация процесса нанесения покрытия за счет повышения эффективной плотности тока. 4 пр.

 

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности способу электролитического осаждения медных покрытий, и может быть использовано в производстве печатных плат и других компонентов электронных устройств.

Известны способы улучшения равномерности распределения электроосажденных слоев металлов и сплавов путем введения в состав используемых электролитов химических соединений, повышающих их рассеивающую способность, например, соединений, образующих комплексы с ионами осаждаемых металлов, или органических поверхностно-активных веществ, адсорбирующихся на катоде и увеличивающих катодную поляризацию [Лайнер В.И., Кудрявцев Н.Т. Основы гальваностегии, ч. 1. М.: Металлургиздат, 1953, 624 с.]. Однако эти способы не могут обеспечить получения одинаковой толщины осажденного слоя на разных участках поверхности профилированных изделий.

В литературе [Гамбург Ю.Д., Какие формы импульсного тока целесообразно применять на практике. Гальванотехника и обработка поверхности. 2003, т. 11, №4, с. 60-65] имеются сведения о положительном воздействии реверса тока на равномерность распределения получаемых покрытий. Однако отмечено, что применение реверса импульсного тока в процессе нанесения металлического покрытия в одних случаях может способствовать улучшению равномерности его распределения на покрываемой поверхности, в то время как в других случаях, оно оказывает отрицательное воздействие на равномерность распределения покрытия.

Наиболее близким по технической сущности является способ электролитического осаждения медного покрытия из сернокислого электролита, содержащего 80 г/л пентагидрата сульфата меди и 180 г/л серной кислоты, с применением импульсного реверсивного тока при одинаковой плотности тока в катодных и анодных импульсах 1-2 А дм2, длительности катодных импульсов 20-60 с, длительности анодных импульсов 5-30 с и эффективной плотности тока 0,35-0,7 А/дм2. [Кругликов С.С, Ярлыков М.М., Юрчук Т,Е. Влияние реверсивного тока на рассеивающую способность сернокислого электролита меднения. Электрохимия, 1991, т. 27, вып. 3, с. 298-302].

Основные недостатки этого способа: невысокая максимальная эффективная плотность тока*(Эффективную плотность тока рассчитывают по известной формуле

iэфф=[iк(tк/ta)-ia]/[tк/ta+1].

Здесь iк - плотность тока в катодном импульсе, А/дм2

ia - плотность тока в анодном импульсе, А/дм2

tк - длительность катодного импульса, с

ta - длительность анодного импульса, с)

- 0,7 А/дм2, а также наличие существенного положительного эффекта в результате применения реверса тока только в условиях диффузионных ограничений скорости разряда ионов меди, когда существенно возрастает катодная поляризуемость и одновременно неизбежно ухудшается качество медного покрытия вплоть до появления подгара на выступающих участках поверхности, что отмечается в цитируемом источнике.

Технической задачей данного изобретения является получение с помощью импульсного реверсивного тока медного гальванического покрытия на покрываемой поверхности изделий с минимальными отклонениями его толщины от среднего значения, а также интенсификация процесса нанесения покрытия, то есть повышение эффективной плотности тока.

Поставленная задача решается способом электролитического осаждения медных покрытий из электролита, содержащего пентагидрат сульфата меди и серную кислоту, с использованием реверсивного импульсного тока, заключающимся в том, что концентрация пентагидрата сульфата меди составляет 80-250 г/л, концентрация серной кислоты 100-150 г/л, плотность тока в катодных импульсах составляет 2,5-4,0 А/дм2, плотность тока в анодных импульсах составляет 2,5-10,0 А/дм2, длительность катодных импульсов 100-300 с, длительность анодных импульсов 30-100 с, при одновременном соблюдении условия, чтобы отношение произведения длительности катодного импульса и катодной плотности тока к произведению длительности анодного импульса и анодной плотности тока находилось в пределах от 2,0-3,0.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

ПРИМЕР 1.

Состав электролита: пентагидрат сульфата меди 80 г/л, серная кислота 180 г/л, температура комнатная. Выход по току (катодный и анодный) 100%.

Отношение межэлектродного расстояния в ячейке Херинга-Блюма для дальнего и ближнего катодов - 1,5.

Плотность тока в катодных импульсах - 2,5 А/дм2.

Плотность тока в анодных импульсах- 2,5 А/дм2.

Длительность катодных импульсов - 100 с.

Длительность анодных импульсов 83 с.

Рассчитанное значение отношения произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока составляет 1,2.

Эффективная плотность тока - 0,23 А/дм2.

При нанесении медного покрытия разброс по толщине медного слоя был в пределах ±3%.

ПРИМЕР 2.

Состав электролита: пентагидрат сульфата меди 250 г/л, серная кислота 100 г/л.

Плотность тока в катодных импульсах - 4 А/дм2.

Плотность тока в анодных импульсах - 10 А/дм2.

Длительность катодных импульсов 205 с.

Длительность анодных импульсов 30 с.

Рассчитанное значение отношения произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока составляет 2,7.

Эффективная плотность тока 2,2 А/дм2.

При нанесении медного покрытия разброс по толщине медного слоя был в пределах +7%.

ПРИМЕР 3.

Состав электролита: пентагидрат сульфата меди 150 г/л, серная кислота 100 г/л..

Плотность тока в катодных импульсах - 2,5 А/дм2.

Анодная плотность тока - 2,5 А/дм2.

Длительность катодных импульсов 300 с.

Длительность анодных импульсов 100 с.

Рассчитанное значение отношения произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока составляет 3.

Эффективная плотность тока 1,25 А/дм2.

При нанесении медного покрытия разброс по толщине медного слоя был в пределах +8%

ПРИМЕР 4.

Состав электролита: пентагидрат сульфата меди 200 г/л, серная кислота 150 г/л. Все параметры, за исключением плотности тока и длительности катодных и анодных импульсов - те же, что в Примере 1.

Плотность тока в катодных импульсах 3 А/дм2.

Плотность тока в анодных импульсах 3 А/дм2.

Длительность катодных импульсов 200 с.

Длительность анодных импульсов 100 с.

Рассчитанное значение отношения произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока составляет 2.

Эффективная плотность тока 1 А/дм2.

При нанесении медного покрытия разброс по толщине медного слоя был в пределах +5%.

При проведении процесса нанесения медного покрытия согласно данному изобретению в стандартной прямоугольной ячейке Херинга-Блюма и отношении межэлектродного расстояния для дальнего и ближнего катодов, равном 1,5, отношение толщины медного покрытия на этих катодах составляет 1,05-1,15, то есть отклонение толщины от ее среднего значения не превышает 8%. Максимальная величина эффективной плотности тока* (Эффективную плотность тока рассчитывают по известной формуле:

iэфф=[iк(tк/ta)-ia]/[tк/ta+1].

Здесь iк - плотность тока в катодном импульсе, А/дм2

ia - плотность тока в анодном импульсе, А/дм2

tк - длительность катодного импульса, с

ta - длительность анодного импульса, с)

при этом составляет 2,2 А/дм2, то есть в три раза выше, чем в прототипе

В первом примере отношение произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока равно 1,2 т.е меньше указанного нижнего предела, поэтому эффективная плотность тока даже меньше чем у прототипа.

Остальные примеры соответствуют предлагаемому техническому результату.

Способ электролитического осаждения медных покрытий из электролита, содержащего пентагидрат сульфата меди и серную кислоту, с использованием реверсивного импульсного тока, заключающийся в том, что концентрация пентагидрата сульфата меди составляет 80-250 г/л, концентрация серной кислоты 100-150 г/л, плотность тока в катодных импульсах составляет 2,5-4,0 А/дм2, плотность тока в анодных импульсах составляет 2,5-10,0 А/дм2, длительность катодных импульсов 100-300 с, длительность анодных импульсов 30-100 с, при одновременном соблюдении условия, чтобы отношение произведения длительности катодного импульса и катодной плотности тока к произведению длительности анодного импульса и анодной плотности тока находилось в пределах от 2,0-3,0.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при нанесении покрытий с повышенной твердостью и износостойкостью. Способ включает нанесение покрытия из электролита, содержащего сульфат никеля семиводный, аминоуксусную кислоту, хлорид-ион, гипофосфит натрия одноводный, сахарин и лаурилсульфат натрия, при плотности тока 2–7 А/дм2 с использованием симметричного реверсивного тока, причем длительность анодных импульсов составляет 1–6 с, а длительность катодных – 3–10 с, при их соотношении в пределах 0,20–0,75, из электролита, содержащего сульфат никеля семиводный 120–170 г/л, аминоуксусную кислоту 12–20 г/л, хлорид–ион 4–7 г/л, гипофосфит натрия одноводный 4–7 г/л, сахарин 1,5–2,5 г/л и лаурилсульфат натрия 0,05–0,1 г/л, при pH 2,2–2,6 и температуре электролита 48–53°С.

Изобретение относится к области электрохимических методов очистки водных растворов от анионов и катионов и может быть использовано для очистки природных вод, стоков металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения медных покрытий на профилированные изделия. Способ включает электроосаждение медного покрытия из электролита, содержащего соль меди и серную кислоту, с использованием реверсивного тока, при этом электролиз ведут при плотности тока в катодных и анодных импульсах 200-1000 А/м2, частоте пульсации тока от 0,05 до 1 Гц, отношении длительности катодных и анодных импульсов от 2:1 до 5:1, при этом электролит дополнительно содержит пероксид водорода, содержание которого с помощью потенциала индикаторного платинового электрода контролируют в пределах от +0,7 до +0,8 В относительно стандартного водородного электрода.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия из металлических сплавов с применением гальванической технологии. .

Изобретение относится к области гальваностегии, а именно: к процессам нанесения никелевого покрытия на поверхность металлического изделия. .
Изобретение относится к гальваностегии и может быть использовано для получения кобальта электролитическим способом, а также может найти применение в областях техники, в которых предъявляются требования высокой коррозионной стойкости, твердости и магнитных свойств.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для антикоррозионной защиты внутренней поверхности металлических труб в условиях работы с агрессивными средами.

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в производстве электрических контактов, в том числе герметизированных. .

Изобретение относится к способу создания медных покрытий с развитой поверхностью, в котором из раствора электролита методом электроосаждения на металлический носитель наносят медное покрытие.

Изобретение относится к способу получения медьсодержащих нанокатализаторов с развитой поверхностью, который заключается в том, что сначала из раствора электролита на металлический носитель методом электроосаждения наносят медь, затем носитель с нанесенным активным металлом подвергают термообработке.

Изобретение относится к композициям для электролитического осаждения меди на подложках в электронных устройствах. Композиция содержит источник ионов меди и по меньшей мере одну добавку линейного или разветвленного полимерного соединения имидазолия формулы (L1), где R1, R2, R3 - водород, R4 - двухвалентный замещенный или незамещенный С2-С20 алкандиил, n - целое число от 2 до 6000.

Изобретение относится к композициям для электролитического осаждения меди на полупроводниковую подложку. Композиция содержит источник металлических ионов и по меньшей мере одну добавку, содержащую по меньшей мере один полиаминоамид формулы I или производные полиаминоамида формулы I, получаемые путем полного или частичного протонирования, N-кватернизации или ацилирования.

Изобретение относится к композиции для электроосаждения меди, используемой в процессе производства полупроводников, для заполнения небольших элементов, таких как сквозные отверстия и желобки.

Изобретение относится к композиции для электролитического осаждения металла, применению полиалканоламина или его производных, а также к способу осаждения слоя металла.

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.

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%.

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%.

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.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в производстве печатных плат и других компонентов электронных устройств. Способ электролитического осаждения медных покрытий из электролита, содержащего пентагидрат сульфата меди и серную кислоту, с использованием реверсивного импульсного тока, заключается в том, что концентрация пентагидрата сульфата меди составляет 80-250 гл, концентрация серной кислоты 100-150 гл, плотность тока в катодных импульсах составляет 2,5-4,0 Адм2, плотность тока в анодных импульсах составляет 2,5-10,0 Адм2, длительность катодных импульсов 100-300 с, длительность анодных импульсов 30-100 с, при одновременном соблюдении условия, чтобы отношение произведения длительности катодного импульса и катодной плотности тока к произведению длительности анодного импульса и анодной плотности тока находилось в пределах 2,0-3,0. Технический результат: повышение равномерности покрытия с минимальными отклонениями толщины от среднего значения, интенсификация процесса нанесения покрытия за счет повышения эффективной плотности тока. 4 пр.

Наверх