SU954528A1 - Электролит дл осаждени покрытий из сплава олово-кобальт - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению покрытий из сплава олово-кобальт (меньше 1% кобальта), используемых в производстве печатных плат.

Известен электролит дл  осаждени  покрытий из сплава олово-кобальт, содержащий хлористые олово и кобальт, натрий фтористый, натрий хлористый, сол ную кислоту и смачиватель ОС-20 1.

Электролит начал использоватьс  на р де предпри тий дл  нанесени  металлического резиста олово-кобальт (содержание кобальта 1%) на проводники и в отверсти  печатных шит вместо покрытий серебром и сплавом олово-свинец.

Однако указанный электролит отличаетс  низкой рассеивающей способностью, производительностью и стабильностью в процессе хранени  без тока. Последнее св зано с окислением двухвалентного олова в четырехвалентное. Накопление четырехвалентного олова в электролите ухудшает на емость покрытий из сплава олово-кобальт.

В соответствии с отраслевыми стандартами, например ОСТ 4. ГО.014.000, номинальна  толщина защитного покрыти , используемого в качестве металлического резиста, составл ет 9 - 12 мм. Ввиду низкой рассеивающей способности электролита соотноще1гае толщины сплава олово-кобальт на проводниках и в отверсти х печатной платы колеблетс  от 2-2,5:1. Дл  получени  в отверсти х покрытий номинальной толщины приходитс  завыщатъ о&цую толщину

10 покрыти  до 15-20 косм, а это удлин ет врем  электролиза и вызывает значительный перерасход олова.

Следствием низкой рассеивающей способ- ности  вл етс  и невысока  допустима  плотность тока 0,50-1,00 А/дм, обеспечивающа  .

15 получение компактных покрытий. А это ограничивает производительность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому по составу компонентов  вл етс  электролит дл 

20 осаждени  покрытий из сплава на основе олова , содержащий олово хлористое (даухводное), кобальт хлористый (щестиводный), цинк хлористый , аммоний хлористый, фторид натри , би3 .954

фторид кали , сол ную кислоту, оксиэтилированную смесь высших жирных спиртов (смачиватель ОС-20), вещество, выбраниое из группы Ьключающей натриевуи) соль нафталин-2-сульфокислоты и дисульфонафтали новую кислоту и воду 2.

Электролит предназначен дл  осаждени  тройного сплава олово-цинк-кобальт (0,01 0 ,25% кобальта) как защитно-декоративного, покрыти , а также и дл  улучшени  пайки.

Однако в технологии изготовлени  печатных плат об зательной  вл етс  операци  вытравливани  меди с пробельных участков. В процессе травлени  сплав олово-цинк-кобальт корродирует в этих услови х и не обеспечивает поэтому последующей пайки в отверсти х печатных плат, т.е. покрыти , получаемые из известного электролита, обладают недостаточной коррозионной стойкостью (К), котора  при испытании в 3%-ном. растворе хлористого натри  сое тавл ет 4-5 баллов.

Цель изобретени  - повышение коррозионной стойкости покрытий, а также рассеивающей способности и стабильности электролита.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что электролит, содержащий хлористые олово, кобальт и аммоний, фтор-ионы, минеральную кислоту, оксиэтилированную смесь высших жирных спиртов (смачиватель ОС-20) и воду, допол1П1тельно содержит аммоний лимоннокислый однозамешенный, а в качестве источника фтор-, ионов м минеральной кислоты - аммоний фтористый и борфтористоводородную кислоту (40%-ную) соответственно при следующем соотношении компонентов.

Олово хлористое, г50-70

Кобальт хлористый, г5-30

Аммоний хлористый, г§0-120

Аммоний фтористый, г50-70

Аммоний лимоннокислый

однозамещенный, г20-40

Борфтористоводородна  кислота (40%), мл20-40

Смачиватель ОС-20, г2-6

Вода, лДо 1

Процесс осаждени  рекомендуют проводить при рП-3,5-4,5, температуре 17-25°С и плотности тока 1-4 А/дм с использованием анодов из чистого олова.

Электролит готов т следующим образом. В предварительно подкисленный борфтористородородной кислотой воде раствор ют аммоПИЙ лимоннокислый однозамещешшт, аммонии фтористый, хлористые олово и кобальт и хлористый аммоний. Смачиватель ОС-20 ввод т в электролит в растворенном состо нии.

Замена фтористого натри  на фтористый аммоний улучшает внеи1ний вид покрытий при повышенных плотност х тока. Хлористый аммоний совместно с лимоннокислым аммо1шем однозамещенным и борфтористоводородной кислотой увеличивают электропроводность и борфтористоводородной кислотой увеличивают электропроводность раствора , что приводит к улучшению рассеивающей способности и стабильности раствора, и ул5Д1шают его буферные свойства. Это позвол ет получать комцактные покрыти  сплавом вплоть до плотности тока 4 А/дм.

(Лимоннокислый аммоний однозамещенный  вл етс  веществом, с которым олово и кобальт образуют комплексные соединени . За счет образовани  более прочных смешанны фторидно-цитратных комплексных ионов , олова уменьшаетс  склонность олова к окислению , увеличиваетс  пол ризуемость катода и тем самым .улучшаетс  рассеивающа  способность электролита. Вследствие образовани  цитратных комплексных ионов кобальта затрудн етс  его совместный разр д с оловом и содержание кобальта в сплаве с плотностью тока мало измен етс .

Потери кобальта в электролите восполн ютс  периодическим корректированием его толью кобальта noaie пропускани  не менее 100 А-ч/л.

Поддержива  определенную концентрацию олова и кобальта в электролите и плотность тока, регулируют содержание кобальта в сплаве от 0,003 до 0,1%.

Из электролита осаждаютс  компактные, равномерные, светлые, мелкокристаллические полублест щие или серебристо-белые покрыти  толщиной до 25 мкм с выходом по току 93-100% и скоростью осаждени  0,5 1 ,8 мкм/мин. Микротвердость покрытий составл ет 20-24 кг/мм.

Электролит стабилен в работе при пропускании 300 А ч/л.

В таблице представлена характеристика электролита по примерам и услови  электро- . лиза.

ты, мкм Примечани е. К, 3,, определ ют в растворе, содержащем, г/л: Хлористый натрий27 Уксусна  кислота2,2 Хлорна  медь1,6 при комнатной температуре (толщина покрыти  9 мкм): Кл, Srj определ ют в 3%-ном растворе хлористого натри .

Таким образом, электролит повьпиает в 1,8-2 раза коррозионную стойкость покрытий , что позвол ет использовать покрыти  сплавом олово-кобальт при последующей пайке в отверсти х печатных плат..

На многих предпри ти х в качестве металЛнчесжого резиста при изготовлении печатных плат комбинированным позитивным способом примен етс  серебро. В св зи с дефицитностью серебра встает вопрос о замене его другим покрытием, например, сплавом олово-кобальт или олово-свинец. Покрытие сплавом оловокобальт более перспективйр, так как отпадает р д операций: осветление покрыти  после vbfrpaAливани  меди, оплавление. Кроме того, электролит дл  нанесени  сплава олово-кобальт более прост в приготовлении и эксплуатации. Поэтому потребность в замене серебра и сплава олойо- свинец на сплав олово-кобальт велика.

Ожидаемый экономический эффект от внедрени  сплава олово-кобальт взамен серебра . только на одном предпри тии составит 150000 рублей, при максимальном же использовании на различных предпри ти х зкономический эффект составит более 1 млн. руб.

Claims (2)

1.Коптева Р. В. и др. Электроосаждение олова с примесью кобальта из хлорид-фторидцого электролита. Сб. Электролитические поКрыти  сплавами, М., МДНТП, 1975, с.24-25.

2.Авторское свидетельсййо СССР Vf 670638 кл. С 25 D 3/60. 1977.