Раствор для химического осаждения олова на медь и ее сплавы Советский патент 1993 года по МПК C23C18/31 C23C18/48 

Изобретение относится к области химического осаждения металлических покрытий, в частности из растворов оловянирования, и может быть использовано в электронной промышленности, приборостроении и т„п.

Существующие способы бестокового оловянирования позволяют получить оловянные покрытия на меди и ее с сплавах: контактным способом - не более 0,5 мкм, иммерсионным способом - не более 5 мкм„

Более толстые покрытия могут быть получены путем автокаталитического осаждения олова в результате реакции дисппропорционирования олова (II), Его отличие от способа контактного или иммерсионного оловянирования меди в том-,- что скорость осаждения олова (II) на конкретной поверхности с течением времени не угасает. Этот путь позволяет осаждать толстослойные (10 мкм и более) оловянные покрытия. Основные недостатки этих покрытий:

недостаточная паяемость (по ГОСТу 9.302.79, 60-90% облуженной поверхности) , а также плохое сцепление верхних слоев покрытия с нижними (некомпактное покрытие) - уже при толщине мкм верхние слои осыпаются

Задача: разработать раствор для химического осаждения олова, позволяющий получить толстослойные - (порядка 10 мкм), компактные (т.е„ неосыпающиеся) хорошо паяющиеся покрытия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является раствор для оловянирования меди и ее сплавов, содержащий хлорид олова, гидроксид щелочного металла, натрий лимоннокислый и натрий фосфор- новатистокислый, из которого при 85°С в течение часа получают покрытия толщиной до 8-10 мкм0 Эти покрытия уже достаточно компактны, однако, их паяемость составляет только 50 10

с

со

ю о

80% облуженной поверхности по ГОСТу 9.302.798.

Целью изобретения является улучшение паяемости покрытия -

Поставленная цель достигается тем что в известный раствор химического оловянирования, содержащий двуххлорис тое олово, гидроксид щелочного металла, натрий лимоннокислый, натрий фосфорноватистокислый, дополнительно вводят соль цинка при следующем соотношении компонентов, моль/л: Олово двухлористое . 0,35-0,kb Гидроксид щелочного металла 3,5-,5 Натрий лимоннокислый o,,28

Натрий фосфорно- . : вэтистокислый 0,,9

Соль цинка 0,02-0,1

Ланное решение обладает существенными отличиями, т „к в доступных литературных источниках неизвестны технические решения со сходными признаками, отличающими заявленное решение от прототипа.

В качестве соли цинка применяют цинк азотнокислый, цинк хлористый, цинк углекислый. .

Растворы готовят растворением соли двухлористого олова в минимальном количестве концентрированной соляной кислоты Этот раствор вливают в ра- створ, содержащий соответствующее количество щелочи и других твердых компонентов и перемешивают до растворения образовавшихся белых хлопьев,, После чегд в раствор добавляли вод- ный раствор нитрата цинка и перемешивали „Процесс осаждения химического олова из раствора проводят при 75- 90°С (оптимальная 85-90°С) в течение 30-60 мин.

Раствор опробывают следующим образом: образец из медной или латунной фольги обезжиривают, декапируют и после активирования его в растворе иммерисионногЪ оловянирования при комнатной температуре в течение 3 - 5 мин погружают в растворы составы и температура которых приведены в таблице.

/Количество осажденного олова определяли по привесу образцов. Умножение массы осадка на 1,37 дает толщину покрытия в мкм (табличные дан- ные), которая, учитывая специфику-

5

0

5

g

Q

структуры (неоднородность) химического оловянного покрытия, представляет собой условную величину.

Коррозионную стойкость покрытий оценивали по убыли массы при выдерживании образцов при 18-25вС в эксикаторе над концентрированной азотной кислотой ,..

Паяемость определяли по ГОСТу 9.302.79 (определение % облуженной поверхности). Припдй нагревали до температуры 1 ± 255°С и погружали в него пластинки. Время нахождения пластины в припое составляло Зс. R качестве флюса использовался 30%- ный спиртоканифрльный флюс, наносимый методом погружения о Кроме того, определение паяемости оловянных покрытий проводили по измерению угла ; смачивания tf (т„е«, по определению растекаемости припоя при пайке)„ Это делалось следующим образом: поверхность с навеской 36-38 мг припоя нагревали при 270°С и определяли угол смачивания по формуле

arcs in

АН

0

5 0 ;

5

0

5

где А - диаметр капли; Н - высота капли„ .

Наилучшая паяемость при cj 612-T5 .

Приведенные в таблице результаты испытаний свидетельствуют о следующем:

1. Благодаря действию добавки соли цинка значительно возрастает компактность покрытий. Верхние слои хорошо сцеплены с нижними, покрытие не осыпается при толщинах до 1-5 мкмс

При повышении концентрации в растворе соли цинка свыше 0,1 моль/л значительно снижается скорость осаждения олова, хотя качество покрытий не ухудшается. При концентрациях добавки соли цинка меньше 0,02 моль/л его действие недостаточно эффективно.

2„ Лобавка соли цинка в предлагаемых пределах практически не влияет на скорость осаждения олова, которая в значительной степени зависит от концентрации щелочи и хлорида олова, а в особенности от выбранной температуры раствора химического оловянирования.

3, Данные по определению убыли массы свидетельствуют, о повышении под влиянием предложенной добавки стойкости к агрессивной среде, что

является следствием повышения компактности и однородности покрытия. I

. Данные по определению угла сма- чивания tf, а также по определению процента облуженной поверхности свидетельствуют об отличной паяемости покрытий, полученных из растворов химического оловянироваиия с добавкой Соли цинка (7-9°)о К тому же по- 10 крытия не теряют хорошей паяемости и после 12 мес„ хранения (Ч .10-12)..Формула изобретения Раствор для химического осаждения олова на медь и ее сплавы, содержащий двуххлористое олово, гидрооксид щелочного металла, лимоннокислый натрий и гипофосфит натрия, о т - л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения паяемости оловянных покрытий, он дополнительно содержит соль цинка при следующем соотношении компонентов, моль/л: Двуххлористое

Сущность изобретения: раствор для химического осаждения олова на медь и ее сплавы, позволяющий получать покрытия со способностью сохранять паяемость в течение 12 мес„, содержит, моль/л: двухлористое олово 0,35-0,44, гидрооксид щелочного металла 3,5-4,5, лимоннокислый натрий 0,14-0,28, гипофосфит натрия 0,45- 0,90 и соль цинка 0,02-0,1„ 1 табл„