КИСЛЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ БЕЛСТЯЩИХ ПОКРЫТИЙ СПЛАВОМ ОЛОВО-СВИНЕЦ Российский патент 1998 года по МПК C25D3/60 C25D3/32 

Изобретение относится к гальванотехнике, а именно к электроосаждению блестящих покрытий сплавом олово-свинец. Предлагаемый электролит может быть использован для нанесения покрытий на паяемые элементы радиоэлектронной аппаратуры и при производстве печатных плат.

Известен ряд электролитов для электроосаждения блестящих покрытий [1 - 3] оловом и его сплавами, близких по составу к заявляемому электролиту. Наиболее близким по составу и достигаемому результату является электролит (авт. с в. N 692915), который выбран за прототип. Этот электролит содержит, в г/л:
Sn(BF₄)₂ - 20-60
Pb(BF₄)₂ - 5-25
HBF₄ свободная - 60-100
H₃BO₃ - 15-30
НПАВ - 6-30
Блескообразователь "Н-3" - 2-4,5
Формалин (37%), мл/л - 10-20
К недостаткам этого электролита следует отнести высокую токсичность применяемой блескообразующей добавки, в состав которой входит о-анизидин; узкий интервал рабочих катодных плотностей тока 4-12 А/дм², сравнительно низкую рассеивающую способность по металлу (менее 54%); низкий ВТ при высоких плотностях тока (31% при 12 А/дм²).

Задачей изобретения является разработка электролита, позволяющего расширить интервал допустимых катодных плотностей тока, увеличить рассеивающую способность электролита по металлу, увеличить выход по току сплава при высоких плотностях тока, т.е. максимальную скорость осаждения покрытия.

Данная задача достигается тем, что электролит содержит компоненты в следующем соотношении, в г/л:
Соль двухвалентного олова (по металлу) - 12-40
Соль двухвалентного свинца (по металлу) - 6-25
Свободная кислота, выбранная из группы, включающей HBF₄, HClO₄, H₂SiF₆, C₂HCl₃O₂ - 100-300
Неионогенное ПАВ - 10-30
Формалин в виде 37%-ного водного раствора формальдегида, мл/л - 5-30
Блескообразующая композиция - 2-15
включающая (в г на 1 л электролита):
α,β - Ненасыщенный альдегид - 0,12-3,7
Высокомолекулярный или ненасыщенный или многоосновный спирт - 0,03-7
Низкомолекулярный спирт - 1,85-14,84
В качестве неионогенного ПАВ могут использоваться оксиэтилированные жирные или ароматические спирты - промышленные неионогенные ПАВ, например "синтанол ДС-10", "синтанол АЛМ-10", препарат "ОС-20", "ОП-7", "ОП-10", оксиэтилированные алкилфенолы со степенью оксиэтилирования 8 - 25 моль окиси этилена на моль продукта, например "нонилфенол" 0910, 0915, 0925 и другие.

В качестве высокомолекулярных или ненасыщенных или многоосновных спиртов (далее "спирт 1") могут применяться, например, амиловый, октоловый, октиловый или бутиндиол или глицерин, триэтаноламин и другие спирты соответственно.

В качестве низкомолекулярных спиртов (далее "спирт 2") могут использоваться метиловый, этиловый, пропиловый, изопропиловый спирты.

Применение данной композиции веществ в качестве блескообразователя в литературе не описано.

Примером предлагаемого электролита является электролит N 3 (см. табл. 1). Он приготавливается следующим образом (в расчете на 1 л): растворяют 60 г борфтористоводородного олова и 25 г борфтористоводородного свинца в 150 г (372 мл 38% борфтористоводородной кислоты); вводят 25 г ОС-20, предварительно растворенного в воде с титром 0,25 г/мл; далее вводят органические компоненты и 15 мл формалина. Объем электролита доводят водой до 1 л. Вводят в электролит 25 г ортоборной кислоты (до насыщения). Ортоборная кислота влияет только на химическую стабильность борфтористоводородной кислоты - предотвращает гидролиз последней и не является обязательным компонентом электролитов на основе других кислот.

Примеры электролитов с различными составами и технологическими характеристиками приведены в табл. 1 и 2. Как видно из табл. 1, предлагаемые электролиты имеют значительные преимущества перед прототипом: расширяется интервал допустимых рабочих плотностей тока (от 1,5 до 20 А/дм²), увеличивается рассеивающая способность электролита по металлу (до 62% по сравнению с прототипом 54%). Выход по току сплава при плотности тока до 15 А/дм² не ниже 56% (прототип при 12 А/дм² 31%). Блескообразующая композиция не токсична. Электролит может работать при пониженном количестве кислот (до 150 г/л), что приводит к снижению агрессивности и токсичности электролита.

Литература:
1. Авторское свидетельство СССР, N 531897, кл. C 25 D 3/60, C 25 D 3/30. Электролит для осаждения сплавов на основе олова.

2. Патент США N 4168223, кл. C 25 D 3/32, C 25 D 3/36. Composition, plating bath and method for electroplating tin and/ or lead.

3. Патент США N 1577235, кл. C 25 D 3/32, C 25 D 3/36. Electrodeposition of tin-lead alloys.

Предложенный кислый электролит для осаждения блестящих покрытий сплавом олово-свинец содержит соли двухвалентных олова (по металлу) 12-40 г/л и свинца (по металлу) 6-25 г/л, свободную кислоту, выбранную из группы НВF₄, HClO₄, Н₂SiF₆, С₂НСl₃О₂ 100-300 г/л, неионогенное ПАВ, формалин в виде 37%-ного водного раствора формальдегида 5-30 мл/л и блескообразующую композицию, содержащую α,β-ненасыщенный альдегид 0,12- -3,7 г/л, высокомолекулярный или ненасыщенный, или многоосновный спирт 0,03-7 г/л и низкомолекулярный спирт 1,85-14,84 г/л. При использовании в качестве свободной кислоты HBF₄ электролит дополнительно содержит ортоборную кислоту, Предложенный электролит обладает высокой рассеивающей способностью (более 60%), широким интервалом допустимых катодных плотностей тока (2-15 А/дм²) и скоростью осаждения сплава до 7 мкм/мин (в стационарных условиях). Кроме указанных достоинств электролит содержит в качестве органических добавок только вещества применяемые в парфюмерной и пищевой промышленности. Электрохимическая стабильность при правильной эксплуатации составляет 1000 Ач/д. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Кислый электролит для осаждения блестящих покрытий сплавом олово-свинец, содержащий свободную кислоту, соль двухвалентного олова, соль двухвалентного свинца, неоногенное ПАВ, формалин в виде 37%-ного водного раствора формальдегида и блескообразующую композицию, отличающийся тем, что в качестве блескообразующей композиции он содержит смесь веществ, г/л:
α,β- ненасыщенный альдегид - 0,12 - 3,7
Высокомолекулярный, или ненасыщенный, или многоосновный спирт - 0,03 - 7,0
Низкомолекулярный спирт - 1,85 - 14,84
при следующем соотношении компонентов электролита, г/л:
Соль двухвалентного олова (по металлу) - 12 - 40
Соль двухвалентного свинца (по металлу) - 6 - 25
Свободная кислота, выбранная из группы, включающей HBF₄, HClO₄, H₂SiF₆, C₂HCl₃O₂ - 100 - 300
Неиногенное ПАВ - 10 - 30
Формалин в виде 37%-ного водного раствора формальдегида, мл/л - 5 - 30
Блескообразующая композиция - 2 - 15
2. Электролит по п. 1, отличающийся тем, что в случае использования в качестве свободной кислоты HBF₄ он дополнительно содержит ортоборную кислоту.