Способ химического осаждения металлических покрытий Советский патент 1986 года по МПК C23C16/503 

о о

4а

NU

sl

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий путем химического осаждения.

Известен способ химического осаждения металлов, например никеля, осуществляемый в электромагнит.ном поле. Однако вследствие того,что процесс осаждения проходит в ванне с раствором, электромагнитное поле служит в основном в качестве источника тепловой энергии, использование которой приводит к прогреву электролита и детали и к повышению скорости осаждения в два раза.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату являетсяспособ химического осаждения мателлических покрытий путем распьшения растворов солей металлов и восстановителя на поверхность различных подложек. Однако известный способ обладает недостаточной скоростью восстановления ионов металла из-за малой кинетической энергии реагирующих частиц раств ров и неэффективности их смешивания. Низкая скорость восстановления затрудняет получение Покрытий толщиной в несколько микрон, особенно в условиях массового производства.

Предложенный способ отличается от известного тем, что процесс осуществляют в постоянном электрическом поле коронного разряда. Это позволяе повысить скорость осаждения, а также адгезию покрытий.

vS

Описываемый способ состоит в том, что химическое осаждение металлических покрытий осуществляют в постоянном электрическом поле коронного разряда путем распьшения растворов солей металлов и вос становителя на поверхность подложки. При осуществлении способа поле коронного разряда образуют между распылителями и заземленным осадительным электродом, причем среднкно напряженность электри ческого поля поддерживают в пределах 5-7 кВ/см. .

Увеличение скорости восстановления ионов металлов Г в поле коронного разряда объясняется наличием потока . электронов и отрицательных ионов в межэлектродном промежутке, где рас пьшяют растворы соли металла и восстановителя. Так, например, при использовании электрического поля отрицательного коронного разряда в воздухе протекают ионизационные и рекомбинационные процессы, в результате чего образуются отрицательные ионы, движущиеся к заземленному положительному электроду-подложке. При этом, чем больше напряженность поля, тем больше скорость движения таких Ионов На своем пути ионы соударяются с частицами распылителя компонентов растворов, адсорбируются на их поверхности и тем самым заряжают их. Кроме того, при ударе ионов о поверхность подложки они выбивают из нёе электроны, которые или вновь улавливаются подложкой при ее положительном заряде, или отбрасываются в межэлектродное пространство при отрицательном заряде, создавая поток электронов, который, в свою очередь, усиливает процесс ионизации воздуха.

В результате соударения электроно и отрицательных ионов с ионами восстанавливаемьрс металлов происходит их возбуждение, а также увеличивается колебательная энергия молекул реагентов, что приводит к увеличению их реакционной способности. Кроме того, электрическое поле способствует более эффективному смешиванию реагирующих компонентов, что увеличивает скорость восстановления ионов металлов до металлической фазы и, следовательно, скорость осаждения покрытий.

Пример 1. При нанесении серебряного покрытия на обезжиренную поверхность керамического диэлектрика конденсатора коронирующий электрод подсоединяют к минусу источника высокого напряжения, а подложку заземляют. Разность потенциалов между электродами 140 кВ, расстояние 20 см при этом создается электрическое поле коронного разряда со средней напряженностью 7 кВ/см.

Через различные распылители воз- духом распыляют

1. Раствор азотнокислого серебра, содержащий:

Азотнокислое серебро,г 16 Едкий натрий, г 40 Аммиак, мл .60

Вода, мл1000

.2. Раствор восстановителя, содержащий :

Сахар, г5

Винная кислота, г Формальдегид, г 0,05 Уксуснокислая медь, г 0,02 Вода, мл1000

Расход воздуха при распьшенин обоих растворов не более 2 м/ч.

При указанных условиях в течение 40 -мин на подложке получают серебряное покрытие толщиной 10 мкм, адгезия которого 1050 кГс/см.

При нанесении того же покрытия (на аналогичную подложку без использования электрического поля коронного разряда толщина покрытия при тех же условиях распыления не превьшает 0,2 мкм, а его адгезия 850 кГс/см ,

Таким образом, скорость осаждения серебра предлагаемым способом возрастает в 50 раз по сравнению с известным способом. При этом снижаются потери распьтяемого материала с 30 до 5% по сравнению с известным способом.

Пример 2. Аналогично примеру 1 покрытие наносят на подложку при расстоянии между электродами 28 см, ,что соответствует напряженности электрического поля 5 кВ/см. При этом

толщина покрытия только 7 мкм, а его адгезия снижается до 960 кГс/см.

Пример 3. При условиях, аналогичных примеру 1, наносят покрытие при расстоянии между электродами 16 см, что соответствует напряженности электрического поля 9 кВ/см. Покрытие имеет толщину 10,3 мкм и адгезию (аналогично примеру 1) 1050 кГс/см.

Таким образом, уменьшение напряженности электрического поля менее 5 кВ/см приводит к снижению эффективности процесса, т.е. к получению более тонких покрытий, а также к уменьшению их адгезии. Увеличение напряженности поля более 7 кВ/см нецелесообразно, так как практически не приводит к повышению скорости осаждения. Кроме того, при увеличени напряженности поля более 9 кВ/см наблюдаются случаи пробоя межэлектродного промежутка.

СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО ОСАВДЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ путем распыления растворов солей металлов и вое-!' становйтеля на поверхность подложки, - отличающийся тем, что, с целью повышения скорости осаждений и адгезии покрытий, процесс осуществляют в постоянном электрическом .поле коронного разряда.