Электролит для осаждения покрытий из сплава олово-кобальт

 

Оп ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советские

Социалистические республик и 922186 (6l ) Дополнительное и авт. свил-ву(22) Заявлено 19.05.80 (21) 2925167/22-02

{5l)M. К,в.

С 25 О 3/60 с ярнсоеаинением заявки Мю (23) Приоритет! ееударетееевЫ ненитет

CCCP иа деяен «зебретеивй и етерытнй

Опубликовано 23.04.82..Бюллетень М 15

Дата опубликования описании 23.04.82 (53у УДК 62 l.357. .7:669.6 25 (088. 8) К.И,Тютина, Л.Г.Лукьянова, Г.А.Селивано и P.À.Воронова (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина и ордена Трудов химико-технологический институт им.Д.И.Иейдеаваца (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

ИЗ СПЛАВА ОЛОВО-КОБАЛЬТ!

Изобретение относится к гаяьвайд

:. стегии, в частности к электролитическому осаждению покрйтий из сплава. : олово-кобальт для защитно-декоративной отделки изделий взамен процесса хромирования и для изготовления пвя- емых монтажных изделий, например печатных плат.

Известен электролит для осаждения хорошо паяемых покрытий, например олово-висмут, содержащий сульфаты олова и висмута, серную кислоту, синтанол ДС-10, блескообразователь и формалин (13.

Однако высокое содержание серной кислоты в данном электролите (120

160 г/л) и неустойчивость сплава олово-висмут в растворах травителей делает невозможным покрытие им печатных плат, так как не обеспечивается . надежная сохранность фоторезиста в процессе нанесения защитного . металлического покрытия и металло2 резиста в процессе травления печатных плат. .Контактное вытеснение висмута из электролита металлическим оловом при столь малой концентрации соли висмута в электролите (0,5-2,0 г/л) приводит к понижению содержания висмута в сплаве, а это, в свою очередь, ухудшает ааяемость и приводит к иглообразованию на и крытии..

Электролит имеет невысокую рассеивающую способность (30-40ФФ).

Электролит сравнительно неустойчив электрс химически. Он требует за" мены после пропускания 70- 100 А, ч/л электричества..Это является недос" татком, так как соли олова являются фондируемыми материалами.

Паяемость покрытий сплавом олововисмут после года складского хранения не гарантируется.

Наиболее близким к изобретению ро технической сущности является электролит. для осаждения покрытий

Состав электролита, режим и результаты эщзктролиза

Примеры

4 ° 5 6

2 3

65

100,SnS0<, г/л

CoS0 Н О, г/л

30

100

56

50

3. 92218 из сплава олово-кобальт, содержащий хлориды олова и кобальта, соляную кислоту, фторид натрия, препарат ОС-20 и воду (2 ).

Однако, хотя способность к пайке покрытий, получаемых иэ известного электролита, соответствует требованиям отраслевого стандарта, коэффициент растекания дозы припоя ,по покрытию (Кр), определяющий способ-10

° ° ность к пайке, относительно низкий,9-1,2.

Кроме того, образующиеся в извест ном эЛектролите с течением времени соедийения четырехаалентного олова 15 с входящим в состав электролита фторидом натрия плохо растворимы и ухудшают паяемость и внешний вид покрытий.

Электролит сравнительно сложен в приготовлении „имеет невысокую рассеивающую способност ь (45-503), что приводит к понижению содержания кобальта в отверстиях печатных плат.

Это вызывает, в свою очередь, ухудшение паяемости покрытия и иглообра" эованию при хранении печатных плат.

Низкое значение рН электролита (3,5) не обеспечивает надежной сохранности фоторезиста в процессе нанесения защитного металлического покрытия.

Двухлористое олово, входящее а состав электролита, является сравнительно дефицитным материалом.

Целью изобретения является повышение рассеивающей способности электролита и способности покрытий к пайке.

Поставленная цель достигается тем,; что электролит, содержащий соли олова и кобальта, минеральную кислоту, 40 фтор"ионы, поверхностно-активное вещество и воду, в качестве солей олова и кобальта, минеральной кислоты, источника фтор-ионов и поверх" ностно-активного вещества, содержит

45 соответственно сульфаты олова и ко" бальта, серную кислоту, фторид аммония и синтанол (оксиэтилировайные первичные жирные спирты фракции С а6 4 С 8) или синтамид (оксиэтилироаанные алкиламины) при следующем соотношении компонентов:

Сульфат олова, r 30-100

Сульфат кобальта, r 2-50

Серная кислота, мл 5-15

Фторид аммония, г 30-100

Синтанол или синтамид, г 1-10

Вода, л До 1

Кроме того, изобретение позволяет повысить дОпустимую плотность тока с 2 до 4 А/дм .

Процесс осаждения рекомендуют проводить при рН 4-4,5 15-25 С плотности тока 0,5-4 А/дм с исполь" зованием анодов из олова марки 01 или 02, Для .приготовления электролита к небольшому количеству воды приливают рецептурное количество серной кислоты и вводят фторид аммония.

После растворения фторида аммония вводят небольшими порциями при перемешивании сульфат олова. В раствор, содержащий комплексную соль олова, постепенно приливают раствор сульфата кобальта. После этого в раствор вводят синтанол или синтамид, предвари.тельно растворенные в отдельной порции горячей воды, и корректрируют рН электролита раствором аммиака.

В данном растворе а качестве ПАВ используют синтанол марки ДС-10 или смесь синтамида 5 и синтамида 519.

Из предлагаемого электролита осаждаются серебриств-белые, мелкокристаллические, равномерные по толщине и составу покрытия, Скорость осаждения при плотности тока 1-1,5 А/дм составляет 30-45 мкм/ч. Содержание кобальта в сплаве возрастает с увеличением содержания кобальта в электролите, а также с ростом плотности тока и температуры.

В таблице представлены составы .электролита, режим и результаты электролиза.

1 а, М

922 186

Продолжение таблицы, Примеры

3 4 5 6

Состав электролита, режим и результаты . электролиза

100 65.65

100

10

Н 506(0 = 1,84),мп/л 5

15

Синтанол, г/л

Синт амид, г/л

Плотность тока, А/дм "4,0

4,0

-2,0

Оэ5

2,0

015

Продолжительность, мин

40

10

Толщина покрытия, мкм

10 10

10.10

97 100 97

0,07, 0,006 0,04

Выход по току,l

Содержание Со,4

100

0,09

0,008 0,05

Рассеивающая способность, 3

72

85

79

3 7

Кр на свежеосаждено ных покрытиях

3,65 3,54

3,6 .

3,76

3.72 после 1 года хранения

328 3 34 31

3,4

3,12

3,32

2,3 2,4 после 2-х лет хранения.

2,38 2,14

2 38

2 3

П р и м е ч а н и е. Рассеивающую способность определяют в щелевой ячейке

Нолера с разборным катодом, Ка - коэффициент растека ния определяют по ОСТ 4 Г0.054.089.

Как видно из таблицы, изобретение позволяет значительно улучшить спо"

50 собность покрытий к пайке, обеспечивает длительный срок сохранения паяемости покрытий.

Высокая рассеивающая способность предлагаемого электролита (75-853) обеспечивает постоянство. состава

SS осаждаемого покрытия как на поверх" ности проводников, так и в отверс" тиях печатных плат. - °

Более BblcoKoS значение рН электролита позволяет производить покрытие печатных плат без разрушения фоторезиста.

Введение в электролит фторида аммония вместо фторида натрия исключает образование нерастворимого компл лекса натрия с четырехвалентным ионом алова и ионом фтора,что способствует улучшению паяемости и внешнего вида покрытия сплавом олово-кобальт. !

922186

1" 10

До 1 формула изобретения

Составитель В.Бобок

Техред А. Ач Корректор О.Билак

Редактор Л.Лукач

Заказ 2513/36 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, W-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Предлагаемый электролит работоспособен после пропускания свыше

250 А.ч/л электричества, легко корректируется всеми компонентами.

Экономический эффект от внедре- ния покрытия сплавом олово-кобальт достигается за счет замены других металлов, например дорогостоящего и остродефицитного серебра. В производстве с годовой программой

30000 печатных плат в год: экономический эффект от внедрения покрытия сплавом овсово-кобальт составляет

50.000 руб. в год.

Например, при замене покрытия сйлавом олово-свинец покрытием сплавом олово-кобальт. экономический эффект достигается за счет сокращения трудозатрат и времени (на 1,5 ч на одну печвтнуа плату) на операции флюсования, сплавления и отмывки флюса. При годовой программе

30000 печатных плат в.год экономия трудозатрат составляет 45 000 ч.

При переводе на среднюю заработную плату рабочего эта величина составляет около 50.000 руб. в год на одном предприятии .и .около 1 млн. руб. в год на 20 предприятиях..

Электролит для осаждения покрытий иэ сплава. олово-кобальт, содержащий сели олова и кобальта, минеральную кислоту, фтор-ионы, поверхностноактивное вещество и воду, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью повышения рассеивающей способности электролита и способности покрытий к пайке, в качестве солей олова и кобальта, минеральной кислоты, источ* ника фтор-ионов и поверхностно"активного вещества, бн содержит соот1е ветственно сульфаты олова и кобаль.та, серную кислоту, фторид аммония и синтанол {оксиэтилированные первичные жирные спирты фракции С С 1В) или синтамид (оксиэтилирован1$ ные алкиламины) при следующем соот,ношении компонентов:

Сульфат олова, r 30-100

Сульфат кобальта, г 2 50

Серная кислота,мл . 5" 15 щ фторид аммония, г 30-100

Синтанол или синтамид, r

Вода, л

2S Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гальдикене О.К., Каткус А.А.

Новый сернокислый электролит блестящего лужения. - Современные методы защиты металлов от коррозии. Саратов, 1979, с.16-17.

2. Коптева Р.В. и др. Электроосаждение олова с примесью кобаль" та из хлорид-фторидного электролита.

Электролитические покрытия сплавами.

И., 1975, с.24-26.