Электролит для электрохимического осаждения композиционного медного покрытия для радиоэлектроники Российский патент 2020 года по МПК C25D15/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области электрохимического осаждения медных металлических покрытий и может быть использовано для получения коррозионностойкого, износостойкого, с уменьшенной пористостью с хорошей адгезией покрытия в машиностроении, электронике и других отраслях промышленности.

Уровень техники

В настоящее время гальванический метод нанесения металлических покрытий является самым распространенным в технологии создания токопроводящих элементов схемы.

Сложность конструкций и устройств радиоэлектроники постоянно повышается. При этом усложняются технологии их реализации. Развитие современных технологий повышает требования к электрохимическим покрытиям.

Электрохимические методы нанесения покрытий и модификации поверхности широко применяются и развиваются. Поэтому актуальной является задача получения медных композиционных покрытий для их применения в качестве проводящих покрытий изделий радиоэлектронной аппаратуры с добавлением наноструктурированных частиц. Одной из применяемых нанодобавок являются ультрадисперсные наноалмазы. Электролит с наноалмазами позволяет улучшать свойства покрытия, такие как адгезия к материалу основы осаждения, коррозионная устойчивость, износоустойчивость и другие. Поэтому медные покрытия с содержанием наноструктурированных добавок рассматриваются как перспективный материал для получения проводящих покрытий.

Из уровня техники известно изобретение №2096535 «СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ХРОМ-АЛМАЗНЫХ ПОКРЫТИЙ» (Заявка: 95111395/02, от 23.06.1995 г.), который включает введение в состав электролита алмазосодержащей шихты, нагрев электролита до температуры 50-60°С, выдержку при заданной температуре в течение 10-48 ч, проработку электролита при плотности тока 40-50 А/дм² в течение 3-8 ч и осаждение при температуре электролита 50-60°С и плотности тока 50-60 А/дм².

Также известно изобретение №2585608 «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ХРОМ-АЛМАЗНОГО ПОКРЫТИЯ» (Заявка: 2015107395/02, 03.03.2015), которое может применяться в различных областях техники, в частности: в машиностроении, судостроении, для повышения срока службы и надежности режущего инструмента, прессовой оснастки, матриц для вытяжки металлов, деталей машин и механизмов. Способ характеризуется электроосаждением из электролита хромирования, содержащего взвесь частиц алмаза, отличающийся тем, что частицы алмаза представляют собой смесь нанодисперсных алмазов детонационного синтеза с размером монокристалла 2÷20 нм и алмазов статического синтеза с размером монокристалла 2÷250 нм при весовом соотношении нанодисперсный алмаз детонационного синтеза: алмаз статического синтеза =(10:90):(90:10), а электроосаждение проводят при суммарной концентрации смеси алмазов в электролите равной 2÷30 г/л.

Недостатком указанных изобретений является то, что они направлены на повышение коррозийной стойкости металла, однако в них используется хром, что делает нецелесообразным их применение для покрытия радиоэлектронной аппаратуры.

Известно также «ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО РАДИОМАТЕРИАЛА» (патент на изобретение №2606350, заявка №2015118596 от 19.05.2015 г.), на основе полимерного композиционного радиоматериала, содержащего наполнитель и эпоксидную смолу в качестве полимерного связующего, в котором в качестве наполнителя использованы многостенные углеродные нанотрубки, технический результат которого заключается в получении защитного покрытия, расширяющего область защиты от микроволнового изучения.

Недостатком указанного технического решения является то, что при исполнении изобретения достигается исключительно функция защиты от микроволнового излучения, но не достигается функция электропроводности покрытия.

Известен «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЬ-АЛМАЗНОГО ПОКРЫТИЯ», который включает подготовку металлической поверхности, приготовление раствора с ультрадисперсными алмазами и осаждение покрытия. Одним из технических результатов также является повышение коррозийной стойкости металла, однако при проведении указанных операций используется никель, следовательно, недостатком данного технического решения является неустойчивость никелевого покрытия к ударам, образование на поверхности никеля слоя оксидов, ухудшающих пайку, электропроводность и поверхностные электрические характеристики.

Таким образом, проблемой, решение которой обеспечивается при использовании заявляемого технического решения, является создание композиционных электрохимических покрытий с улучшенными характеристиками.

Задачи, решаемые изобретением.

Заявляемое изобретение осуществляется для того, чтобы решить вышеуказанную проблему, следовательно, технической задачей данного изобретения является обеспечение возможности улучшения его физических и эксплуатационных свойств.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение рассеивающей способности электролита, улучшение адгезии покрытия к поверхности основания, уменьшение пористости покрытия.

Указанный технический результат достигается за счет того, что электролит для электрохимического осаждения композиционного медного покрытия на изделия радиоэлектронной аппаратуры содержит медь сернокислую пятиводную, серную кислоту и воду, при этом он дополнительно содержит ультрадисперсные наноалмазы в виде 5% водной суспензии ультрадисперсных наноалмазов при следующем соотношении компонентов, г/л: медь сернокислая пятиводная 70-120; серная кислота 160-200; 5% водная суспензия ультрадисперсных наноалмазов 1.

Возрастающие требования при производстве изделий электронной техники к используемым материалам определили необходимость разработки технологий и методов получения новых композиционных покрытий с заданными свойствами. Добавление в электролит наноалмазов позволяет получать электрохимические покрытия с улучшенными характеристиками. Ультрадисперсные наноалмазы удовлетворяют требованиям гальванотехники для их применения в качестве дисперсной фазы: высокий модуль сдвига, малый размер частиц, инертность к электролиту.

Раскрытие сущности изобретения

Положительное влияние ультрадисперсных детонационных алмазов на процессы электрохимического осаждения покрытий выражается в повышении рассеивающей способности электролита, в улучшении адгезии к поверхности основания, в уменьшении пористости. Покрытия с наноалмазами устойчивы к механическим и климатическим внешним воздействиям. Полученные результаты практически значимы и востребованы в технологическом процессе производства радиоэлектронных компонентов.

Электролит содержит: 70-120 г/л меди сернокислой пятиводной, 160-200 г/л серной кислоты, 1 г/л 5% водной суспензии ультрадисперсных наноалмазов.

Электролит готовят следующим образом.

Предварительно медь сернокислую пятиводную растворяют в дистиллированной воде при температуре 60-70°С. После этого добавляют серную кислоту. Затем в раствор электролита добавляют ультрадисперсные наноалмазы в виде 5% водной суспензии.

Подготовку поверхности деталей перед нанесением гальванического покрытия проводят стандартными способами с использованием известных растворов.

Осаждение проводят при температуре 25°С с плотностью тока 1 А/дм².

Пример

Электрохимическое осаждение покрытия на предварительно подготовленную поверхность фольгированного диэлектрика FR4 проводят в гальванической ванне объемом 267 мл, в которой катод расположен к аноду под углом 51°, в электролите, содержащем:

70-120 г/л меди сернокислой пятиводной,

160-200 г/л серной кислоты,

1 г/л 5% водной суспензии ультрадисперсных наноалмазов

Процесс проводят при температуре 25°С, плотности тока 1 А/дм² в течение 60 минут.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения коррозионно-стойкого, износостойкого, с уменьшенной пористостью и хорошей адгезией покрытия в машиностроении, электронике и других отраслях промышленности. Электролит для электрохимического осаждения композиционного медного покрытия на изделия радиоэлектронной аппаратуры содержит медь сернокислую пятиводную, серную кислоту и воду, при этом он дополнительно содержит ультрадисперсные наноалмазы в виде 5% водной суспензии ультрадисперсных наноалмазов при следующем соотношении компонентов, г/л: медь сернокислая пятиводная 70-120; серная кислота 160-200; 5% водная суспензия ультрадисперсных наноалмазов 1,0. 1 пр.

Электролит для электрохимического осаждения композиционного медного покрытия на изделия радиоэлектронной аппаратуры, содержащий медь сернокислую пятиводную, серную кислоту и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ультрадисперсные наноалмазы в виде 5 % водной суспензии ультрадисперсных наноалмазов при следующем соотношении компонентов, г/л:

медь сернокислая пятиводная 70-120 серная кислота 160-200 5 % водная суспензия ультрадисперсных наноалмазов 1,0