BG106676A

BG106676A - Разтвор за химично помедняване

Info

Publication number: BG106676A
Application number: BG106676A
Authority: BG
Inventors: Екатерина Добрева; Мария ПЕТРОВА-НИКОЛОВА; Христо Петров
Original assignee: Екатерина Добрева; Мария ПЕТРОВА-НИКОЛОВА; Христо Петров
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-11-28
Also published as: BG65604B1

Abstract

Изобретението се отнася до разтвор за химично помедняване, както и за отлагане на дисперсни медни покрития по химичен начин върху диелектрици и метали. Разтворът съдържа от 5 до 30 g/l мед (II) сулфат пентахидрат, от 5 до 15 ml/l формалин (38-40%), от 20 до 60 g/l двунатриева сол на етилендиаминотетраоцетната киселина (EDTA), от 9 до 15 g/l натриева основа, от 1 до 5 mg/l натриев диетилдитиокарбамат, от 1 до 5 mg/l калиев хексацианоферат (II), от 2 до 6 mg/l антимонов трихлорид, от 0,1 до 0,5 g/l нонилфенолполигликолетер с 10 етоксигрупи, както и дисперсоид от силициев диоксид, или титанов диоксид, или силициев карбид, или диамантен прах, или метален прах, или корунд с размери на частиците в микро- или нанометричната област.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до разтвор за получаване на медни и дисперсни медни покрития по химичен начин, които намират приложение в електрониката, микроелектрониката, машиностроенето, микротехниката, автомобилната и самолетна промишленост и други.

Ниво на техниката

Химичното помедяване се използва при метализиране на пластмаси, печатни платки, за изработването на радиоелектронни прибори и елементи. Особено голям е интересът към разтвори, които се използват при повишена температура и имат висока скорост на отлагане. Съставът на разтворите за химично помедяване варира малко по отношение на основните компоненти: медна сол, редуктор, натриева основа и комплексообразувател. Основните различия са в стабилизиращите и други добавки. Като стабилизатори се • · ·· ·· ···· · ♦ · · ···· ··· ···· ·····- ······· • · · ···/· · · · · · използват съединения на“ азота ’Сцйайиди*,’ амониеви соли и др.), на сярата (сулфиди, тиосулфати, роданиди, тиокиселини, алкилмеркаптани и др.), на селена (цианоселенооцетна киселина, селен и калиев цианид и др.), окислители (кислород, водороден пероксид, бихромати и др.), съединения на някои метали като волфрам, молибден, ванадий, арсен, антимон и други.

За увеличение на стабилността на разтвора за химично помедяване се добавят различни високомолекулни съединения. Те се адсорбират върху частиците мед, които нежелателно се получават в разтвора и блокират тяхната повърхност. За тази цел се предлага желатин, пептон, полиамиди и др. [1-3].

Известно е получаването на дисперсни покрития, при които в основната маса на металния слой (наричан матрица) се вгражда втора фаза с размери на частиците в микро- или нанометричната област, къси влакна или фини кристали. Втората фаза (дисперсоида) променя свойствата на получените покрития. Като метална матрица се използва най-често никел, цинк, мед и др., които могат да бъдат отложени по електрохимичен или химичен начин. Като дисперсоид се използват неметални или метални частици като например карбиди, оксиди, нитриди, силициди, бориди, сулфиди, диамантен прах, метални прахове, полимери и други. Техните размери могат да варират в широк интервал - от микрочастици с размери от 1 до 20 pm до наночастици с размери О 5-60шп[4-9].

Дисперсни покрития с матрица от мед са изследвани малко. Известно е, че дисперсните медни покрития получени по електрохимичния метод съдържат минимално количество дисперсна фаза. Затова вниманието е насочено към дисперсни медни покрития получени по химичен начин.

Проблемът, който стои за разрешаване с настоящето изобретение е получаването на разтвор за химично помедяване на диелектрици и метали с голяма стабилност при повишена температура и висока скорост на отлагане (20-30 gm), при което полученото покритие е ситнокристално, с ниски вътрешни напрежения, висока пластичност и здравина. При добавянето към • ·· · · · ··· · · ·*··«?····· разтвора на дисперсоид с микро-’’или наноразмери*’* да се получават дисперсни медни покрития с подобрени физико-механични, антикорозионни и други свойства.

Същност на изобретението и предимства

Разтворът за химично помедяване на метали и диелектрици се състои от: 5-30 g/Ι мед(П)сулфат пентахидрат, 5-15 ml/1 формалин (38-40%), 20-60 g/1 двунатриева сол на етилендиаминотетраоцетна киселина и 9-15 g/Ι натриева основа, като съгласно изобретението съдържа допълнително 1-5 mg/l натриев диетилдитиокарбамат, 1-5 mg/l калиев хексацианоферат(П), 0,1- 0,5 g/Ι нонилфенолполигликолетер с 10 етокси групи (веранол Н-10), 2-6 mg/l антимонов трихлорид. Дисперсно медно поктитие се получава чрез добавяне в разтвора на 0,5 до 20 g/Ι наночастици или на 1 до 40 g/Ι микрочастици на силициев диоксид или титанов диоксид , или силициев карбид, или диамантен прах, или метален прах, или корунд и др.

Предварителната подготовка на детайлите от диелектрици се извършва по известен начин [1,2] като се използват следните технологични операции: ограпавяване на повърхността на диелектрика чрез обработка в разтвор на сол, киселина или основа, органичен разтворител, нискотемпературна плазма; активиране във воден или неводен разтвор на паладиева сол; редукция на паладиевите йони с калай /II/ хлорид, натриев хипофосфит монохидрат, натриев тетрахидроборат, боразотни съединения и други. Активирането може да се извърши и с колоиден разтвор на паладий. За акселериране се използва разтвор на сол, киселина или основа. Така обработената диелектрична повърхност се помедява в температурен интервал от 20 до 60°С, pH на разтвора 12,5 до 12,8 и продължителност на процеса в зависимост от желаната дебелина на покритието.

Металните детайли се подлагат на следната предварителна обработка: обезмасляване, което може да бъде грубо, химично и електрохимично и да се

1ЙМЙМ11 ·· ·· ·· ···· ·« ·· ···· · · · ···· *···4······· • ·· ··· · · · · · · извършва в органичен разтворител,‘киоел’ неутрален или основен разтвор; байцване в разтвор на сол, киселина или основа; за метали, които не са катализатори на процеса на химичното помедяване е необходимо активиране с неводен или воден разтвор на паладиева сол или с колоиден разтвор на паладий. След редукция или акселериране в разтвор на киселина или основа се извършва химично помедяване.

Основните предимства на разтвора съгласно изобретението са: голяма стабилност на разтвора при висока температура на експлоатация и продължително време, висока скорост на отлагане, нетоксичност, възможност

за получаване на дебели покрития при корекция на основните компоненти (25 до ЗОрт), липса на пасивиращ филм върху медната повърхност. Полученото покритие е равномерно с висока електропроводност и еластичност, с малка пористост и добра адхезия към подложката.

В зависимост от природата на внесения към основния електролит дисперсоид, както и от размерите на неговите частици (микро- или наноразмери) получените дисперсни медни покрития се характеризират с повишена микротвърдост и износоустойчивост, с нисък коефициент на триене, с увеличена корозионна устойчивост, с порьозна структура в някои случаи. Тези, както и други свойства на дисперсните медни покрития значително се £) подобряват при използването на дисперсоиди с наноразмери.

Примери за изпълнения

Пример 1. Метализиране на двустранни и многослойни печатни платки се извършва по следната технологична схема: обезмасляване в алкален разтвор: 18 g/Ι натриев фосфат додекахидрат, 15 g/Ι натриева основа, 18 g/Ι натриев карбонат декахидрат, 2 g/Ι ПАВ при 70°С за 12 мин.; байцване в разтвор на 100 ml/ί сярна киселина (отн.пл.1,84) и 90 ml/ί водороден пероксид при 30°С за 2 мин.; предактивиране в ЗМ солна киселина при стайна температура за 1 мин.; активиране в колоиден разтвор на паладий със съдържание 0,2g/l Pd при стайна • · · · · · • · • · • ·· · · · · ··· · · температура за 5 мин.; акселе*р>ф’ан£ в*SO .g/1 т6тр‘афлуорборна киселина при стайна температура за 3 мин.; химично помедяване в разтвор, съдържащ: 10 g/1 меден(П)сулфат пентахидрат, 10 ml/1 формалин (38-40%), 40 g/Ι двунатриева сол на ЕДТА, 10g/l натриева основа, 3mg/l натриев диетилдитиокарбамат, 3mg/l калиев хексацианоферат(П), 5 mg/1 антимонов трихлорид и 0,2 g/Ι веранол НЮ, pH 12,5 при 50°С за 15 минути. Скоростта на отлагане е 6,5 pm/h.

Разтворът за химично помедяване може да се прилага в заводи за производство на печатни платки и битови изделия, в машиностроенето и автомобилната промишленост.

Пример 2. Химичното помедяване на присадени ABS полимери се • извършва по следната технологична схема: байцване в хромсярнокисел разтвор, съдържащ: 450 g/Ι хромен триоксид и 350 g/Ι сярна киселина (отн пл. 1,84) при 60°С за 12 мин.; обработка в ЗМ солна киселина при стайна температура за 3 мин.; активиране в колоиден разтвор на паладий за 3 мин. при стайна температура; акселериране в алкален или кисел разтвор при стайна температура за 3 мин.; химично помедяване в разтвор: 14g/l мед(П)сулфат пентахидрат, 12 ml/1 формалин (38-40%), 30 g/Ι двунатриева сол на ЕДТА, 12 g/Ι натриева основа, 1 mg/1 натриев диетилдитиокарбамат, 3 mg/1 калиев хексацианоферат (II), 6 mg/1 антимонов трихлорид и 0,1 g/Ι веранол НЮ, pH 12,5, температура ф 30°С, времетраене 15 мин. Скоростта на отлагане е 4 μιη/h, а адхезията и електричното съпротивление на покритието отговаря на ДИН 40802.

Разтворът може да се прилага при галванизиране на пластмасови детайли, в микроелектрониката, бита и микротехниката.

Пример 3. Нанодисперсно медно покритие се получава по химичен начин върху присадени ABS полимери като се използва следната технологична схема: байцването, предактивирането, активирането и акселирирането се извършват както в пример 2. Химичното помедяване се постига в разтвор: 10 g/Ι меден(П) сулфат пентахидрат, 9 ml/1 формалин (38-40%), 35g/l двунатриева сол на ЕДТА, 12 g/Ι натриева основа, 4 mg/1 натриев диетилдитиокарбамат, 4 mg/1 калиев ···· < · · ···· ·»··ν······· хаксацианоферат(П), 2 mg/1 аналмднов^:хртщюрйд*· QJ. g/1 веранол НЮ и 2 g/1 силициев диоксид (с размери на частиците 30-60 нанометра), pH 12,5, температура 30°С и времетраене 45 мин. Скоростта на отлагане е Зцш за 45 мин. В покритието се вгражда около 2% силиций.

Нанодисперсното медно покритие с вграден силициев диоксид е с повишена износоустойчивост и е с перспектива за приложение в електрониката, микроелектрониката и микротехниката.

Пример 4. Нанодисперсно медно покритие се получава върху стомана като се приложи следната технологична схема: обезмасляване по електрохимичен начин в разтвор: 30 g/Ι натриева основа, 40 g/Ι натриев карбонат декахидрат, 5 g/Ι натриев фосфат додекахидрат, 2 g/Ι ПАВ, 80°С за 15 мин., плътност на тока 5 A/dm²; байцване в 20% солна киселина при стайна температура; активиране в колоиден разтвор на паладий при стайна температура за 3 мин.; акселериране в 50 g/Ι тетрафлуорборна киселина. Химично помедяване в рзтвор: 20 g/Ι мед(П)сулфат пентахидрат, 15 ml/1 формалин (38-40%), 60 g/Ι двунатриева сол на ЕДТА, 12 g/Ι натриева основа, 4 mg/ί натриев диетилдитиокарбамат, 4 mg/ί калиев хексацианоферат (II), 6 mg/1 антимонов трихлорид, 0,5 g/Ι веранол НЮ и 10 g/Ι титанов диоксид ( с размери на частиците 30-60 нанометра), pH 12,5, температура 60°С, времетраене 45 мин. Скоростта на отлагане на разтвора е 3 gm за 45 мин.

Полученото медно дисперсно нанопокритие може да има приложение в микротехниката, машиностроенето, автомобилната и самолетна промишленост и др.

Claims

Патентни претенции -------------------ί ί 11 > Г> “ Γ,~ 7 ^!___________ ‘ ( 1 -fr

Разтвор за химично помедяване както и за отлагане на дисперсни медни покрития по химичен начин върху диелектрици и метали, съдържащ: от 5 до

30 g/Ι мед(П)сулфат пентахидрат, от 5 до 15 ml/Ι формалин (38-40%), от 20 до 60 g/Ι двунатриева сол на етилендиаминотетраоцетна киселина (ЕДТА) , от 9 до 15 g/Ι натриева основа, характеризиращ се с това, че съдържа от 1 до 5 mg/l натриев диетилдитиокарбамат, от 1 до 5 mg/l калиев хексацианоферат (II), от 2 до 6 mg/l антимонов трихлорид, от 0,1 до 0,5^унонилфенолполи гликолетер с 10 етокси групи както и дисперсоид от силициев диоксид, или титанов диоксид, или силициев карбид, или диамантен прах, или метален прах, или корунд.
2. Разтвор, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че за получаване на медни дисперсни нанопокрития той съдържа и дисперсни наночастици с концентрация от 0,5 до 20 g/Ι и с размери 5- 60 нанометра.
3. Разтвор, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че за получаване на медни дисперсни покрития той съдържа и дисперсни микрочастици с концентрация от 1 до 40 g/Ι и с размери 1-20 микрометра.