Раствор для подготовки поверхности алюминия и его сплавов перед химическим никелированием Советский патент 1985 года по МПК C23C18/34 

4 vj

ОЬ Изобретение относится к получению никелевых покрытий химическим восстановлением из растворов и может быть использовано в радиотехнической и электронной промьшшенности при нанесении никеЛя химическим осаждением на поверхность изделий изалюминия и его сплавов, а также на поверхност тонких алюминиевых пленок. Известен водный раствор для обработки поверхности алюминия химическим никелированием, содержащий соль никеля, хлористый аммоний, толуолсульфокислоту и фтористоводЬродную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л: Соль никеля100-200 Хлористый аммоний 5-50 Толуолсульфокислота1-6Водородная кислота2-10Вода До 1д lj Однако в указанном растворе не достигается достаточной равномерности обработки поверхности алюминия вследствие неполного удаления окисной пленки. Раствор не позволяет применять маску из позитивного фото резиста или окислов кремния ввиду их интенсивного растравливания. Кро ме того, при обработке вместе с оки сью алюминия удаляется слой алюминия толщиной до 1 мкм, что не позво ляет использовать этот раствор для обработки поверхности тонких алюминиевых пленок. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является раствор для подготовки поверхности алюминия и его сплавов перед химическим никелированием, содержащий соль никеля, минеральную кислоту и соль фтористоводородной кислоты, в частности фтористый аммоний, при следующем соотношении компонентов, г/л: Никель сернокислый 200-220 Серная кислота 70-75 Фтористый а11моний 20-40 2J В указанном растворе для обработ ки поверхности алйминия перед химическим никелированием в результате контактного взаимодействия на повер ности алюминия образуется защитная пленка никеля, предохраняющая поверхность от окисления в водном рас 7. 2 воре и при переносе в ванну химического никелирования. Однако получаемая защитная пленка не является сплошной и имеет большую пористость. Это приводит в дальнейшем к неравномерности осаждаемого никелевого покрытия по толщине, снижению адгезии и увеличению переходного сопротивления контактной системы. При увеличении времени обработки качество защитной пленки несколько улучшается, однако при этом удаляется слой алюминия, толщиной до 1,5 мкм, что не позволяет использовать данный раствор при обработке тонких алюминиевых слоев и деталей точных размеров. Кроме того, при обработке в данном растворе также невозможно использовать маскирующие слои из позитивного фоторезиста и окислов кремния, необходимых при селективном никелировании, ввиду высокой скорости их растравливания. Цель изобретения - снижение пористости покрытий и повьш1ение их равномерности и адгезии к основе. Поставленная цель достигается тем, что раствор для подготовки поверхности алюминия и его сплавов перед . химическим никелированием, включающий соль никеля и соль фтористоводородной кислоты, дополнительно содержит водорастворимую одноосновную карбоновую кислоту, многоосновную карбоновую оксикислоту и неионогенный смачиватель при следующем соотношении компонентов, г/л: Соль никеля50-250 Соль фтористоводородной кислотыо,1-20 Водорастворимая одноосновная карбоновая кислота50-250 Многоосновная карбоновая оксикислота 0,1-25,0 Неионогенньй смачиватель 0,1-5,0 В качестве водорастворимой одноосновной карбоновой кислоты могут быть использованы муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная и другие кислоты, в качестве многоосновной карбоновой оксикислоты - лимонная, яблочная и др., в качестве неионогенного С1мачивателя, например, ОП-7. Никель можно вводить в ввде сульфата или ацетата. В предлагаемом растворе происходит одновременно удаление окиси алюминия, активирование поверхности никелем и образование нерастворимых в холодной воде солей карбоновьк кислот с алюминием, что предохраняет поверхность последнего от окисления при переносе изделий в ванну химического никелирования. При погру жении подложки в раствор химического никелирования происходит растворение защитной пленки солей карбоновых кис лот (при температуре выше 50°С) и осаждение никеля по всей поверхности Обработка алюминия и его сплавов в предлагаемом растворе позволяет, таким рбразом, улучшить равномерност Осаждаемых покрытий, повысить их адгезию к подложке и снизить пористость. Ввиду отсутствия растравливания подложки данный раствор, применим для обработки деталей точных размеров и тонких алюминиевых пленок, а также изделий с нанесенным позитивным фоторезистом и окислами кремния (для селективного нанесения никелевых покрытий). Соль никеля в растворе предварительной обработки необходима для образования центров кристаллизации никеля на поверхности алюминия Соль фтористоводородной кислоты необходима для повышения скорости и равномерности травления пленки оки си алюминия. Водорастворимая одноосновная карбоновая кислота служит для образования плохо растворимого, в холодной воде соединения алюминия (например, основного ацетата алюминия), пассиви рующего металл от контакта с водой раствора или влагой воздуха. При дальнейшем погружении подложки в раствор химического никелирования происходит растворение защитной плен ки соединений алюминия и осаждение никеля rto всей поверхности. I Многоосновная карбоновая оксикис лота вводится с целью образования комплексных соед1шений с алюминием. Она способствует образованию на поверхности алюминия плотной и равномерной по толщине защитной пленки. В отсутствие оксикислоты образующая ся пленка более пористая и рыхлая и имеет повышенную толщину, что отр цательно сказывается на качеств никелевых покрытий. Неионогенньй смачиватель введен с целью облегчения процессов формирования центров кристаллизации, поскольку он уменьшает поверхностную знергию формирующихся зародышей новой фазы. Пример 1. Дюралюминиевые детали диаметром 20 мм и толщиной 3 мм предварительно обезжиривали в органическом растворителе и обрабатывали при комнатной температуре в растворах, приведенных в табл. t. После обработки детали без промывки погружали в ванну с раствором для химического осазвдения никеля следующего состава, г/л:. Сернокисльм никель 100 Гипофосфит натрия 50 Ацетат натрия50 Осаждение вели при рН 5,5 и температуре 80°С в течение 20 мин. Толщина осажденного никеля 2 мкм. Пористость осажденных никелевых покрытий оценивали с помощью микроскопа ММУ-3 при увеличении в 300 раз. Величина адгезии покрытий опре;,елялась методом отрыва после облуживания и припайки медной проволоки к контактным площадкам. Результаты испытаний приведены в табл. 1. Пример 2. Кремниевые пластины ф 76 мм со сформированными структурами ИС,. покрытые фоторезистом ФП-383, со вскрытьми контактными окнами к алюминиевой металлизации обрабатьшали в растворах, указанных в табл. 2, при комнатной температуре и после промьшки в деионизованной воде в течение двух минут помещали в раствор для химиче|Ского осаждения никеля. Состав электролита и режим никелирования аналогичны приведенньм в примере 1. Свойства никелевых покрытий оценивали так же, как в примере 1, Равномерность осаждения оценивали как отношение количества проникелированных площадок на подложке к общему числу площадок, подлежащих никелированию, выраженное в процентах. Результаты испытаний представлены в табл. 2. Пример 3. Подложки с алюми- ниевой металлизацией толщиной 1 мкм и площадью 0,01 мм обезжиривали, обрабатывали при комнатной температуре в растворах, состав которых

указан в табл. 3, и после промывки деиониэовамной водой покрывали в растворе химическогоникелирования в условиях, описанных в примерах 1 и 2. Свойства никелевых покрытий представлены в табл. 3.

Из приведенных примеров видно, что предварительная обработка в предлагаемом растворе алюминия и его сплавов позволяет получать никелевые покрытия высокого качества.

имеющие хорошее сцепление с основой., низкую пористость, хорошую равномерность по толщине и высокую коррозионную стойкость пЬи кипячении в воде (44-56 ч до отслаивания покрытия). При обработке происходит незначительное удаление :лоя алюминия (до О,1 мкм) и не происходит растравливания фоторезиста или окислов кремния, используемых при селективной обработки подложек.

т в л я ц « 1

РАСТЮР ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ ПЕРЕД ХИМИЧЕСКИМ НИКЕЛИРОВАНИЕМ, включающий соль никеля и соль фтористоводородной кислоты, отличающийся тем, что., с целью снижения пористости покрытий и повышения их равномерности к адгезии к основе, он дополнительно содержит водорастворимую одноосновна карбоновую кислоту, многоосновную ка рбоновую оксикислоту и неионогенный смачиватель при следующем соотношении компонентов, г/л: Соль никеля 50-250 Соль фтористоводородной кислоты 0,1-20,0 Водорастворимая одноосновная карбо- новая кислота 50-г250 Многоосновная карбоновая оксикис о лота0,1-25,0 Неионогенньй смачивательО,1-5,0

0.1

50

5

200

25

250

50

0.1

(50

250

25

Таблипа 2

ВеяеетФтористыйао Ш-: аммояий

60 45 30 90 «О 45 20

1

t.O

20

100

О 1,0

25 100

О 5,0

18too

2-3

20 0,1

95 100

О

25 2.0

О 5,0

15 98 25

70

5

Таблица 3