Способ металлизации окисловМЕТАллОВ Советский патент 1981 года по МПК C25D5/54 C23C3/02 

1

Изобретение относится к металлизации окисных материалов, например ферритов, различных керамических материалов и др., и может быть использовано в радиоэлектронной и вычислительной технике.

Известен способ металлизации окислов металлов, включающий стадию восстановления окисла за счет установления на его поверхности двух электродов, к которым приложено напряжение, и перемещения одного из них (катода) по поверхности окисла под слоем защитной жидкости и стадию осаждения металла на восстановлеиную поверхность 1 .

Однако восстановленный слой имеет низкую адгезию вследствие локального термического характера восстановления окислов и малопроизводителен вследствие необходимости проведения процесса в две стадии.

Цель изобретения - повышение производительности процесса и адгезии покрытий.

Указанная цель достигается тем,что обе стадии проводят в растворе химической металлизации, причем восстановление окисла проводят в плазмохимическом режиме при плотности тока на катоде 30-90 А/см и скорости егоперемещения по поверхности окисла 1200 мм/с с периодической электрохимической обработкой восстановленной поверхности при катодной плотности тока 1-20 А/см и частоте 0,01-0,05 Гц,

Способ осуществляется следующим образом.

fO

Окисел металла, например феррит, помещают в автокаталитический раствор химической металлизации. На контактирующий с ним перемещающийся катод подают напряжение для поддержа-.

15 ния на кем плотности тока 30-90 А/см , Возникающая при этом электролитная плазма восстанавливает окисол и на его поверхности образуются активные восстановительные центры, на кото20рых сразу же начинает осаждаться метсшл из автокаталитического раствора. Однако в процессе роста металлической пленки из автокатсшитического раствора возможно ее постепен25ное пассивирование, т.е. окисление, при этом рост ее прекращается. Для предотвращения этого явления проводится электрохимическая обработка растущей металлической пленки при плотности тока на катоде 1-20 А/см

30 Hi течение до 0,5 а. Обработка повторяется через 20-100 с с частотой О,, 01-0,05 Гц. Если же пассивация проИ:сходит, то осуществляется электроЦимическое восстановление окисной пле ки. Такая обработка повышает скорость химического осаждения металла. В итоге возрастает как адгезия металлического покрытия на окисле, так и производительность процесса. Электролитная плазма образуется только при определенной катодной плот нрсти тока (30-90 ) . Если уменьш ть плотность тока ниже 20 А/см то п|лазмохимический режим переходит в электрохимический. Если проводить обработку в электрохимическом режиме в течение длительного времени, то может произойти разложение автокаталитического раствора, особенно если он не стабилизирован. При плотностях тока на катоде до 20 А/см также можЬт проходить активация окисла, но d низкими скоростями (нет электролитной плазмы), при этом возможно разложение автокаталитического раствора. С увеличением плотности тока скорость активации растет и становится максимальной в плазмохимическом режлме при плотности тока 30-90 Катод перемещается по поверхности феррита, что позволяет заканчивать активацию в течение нескольких секунд или доле секунды при использовании плоского катода ц форме лезвия, при .этом раз.ложения автокаталитическо1го раствора металлизации не происходит. При контакте катода с окислом пос ледний в зоне контакта переходит в реакционноспособное состояние. На эт участке адсорбируются чрезвычайно активные ионы восстановителя (потеря шие свою гидратную оболочку) и отнимают кислород от окисла. Искровые ра ряды, воздействующие на окисел, акти вируют процесс восстановления. При малой для данной плотности тока скорости перемещения катода возможно испарение активированной поверхности (эрозионная обработка) или даже разрушение окисла. Поэтому перемещение катода осуществляют с определенными скоростями (1-200 мм/с), зависящими от плотности тока на нем, чтобы дозировать плазмохимическую активацию. Пример. В автокаталитический раствор химического меднения tCuSO 5HQ.O 100 г/л, глицерин ,100 г/л , 10 г/л; NaOH 100 г/л: 40 мл/л) помещают Nl-Zn, Ni-Mn ферриты, ферриты гранаты (плоской формы размерами 50x50x5 мм). Перемещающимся подпружиненным катодом, контактирующим с ферритом,, производят образование активных восстановительных центров за счет процесса поверхностного электрохимического восстановления феррита. Плотность тока на катоде 90 А/см, скорость лерамещения катода 200 мм/с. Сразу после создания восстановительных центров на них начинает осаждаться медь из автокаталитическог о раствора. Растущая металлическая пленка подвергается периодической электрохимической обработке с частотой 0,05 Гц (время одного цикла обработки до 0,5 с).Плотность тока на катоде 1 А/см(она выше плотности на аноде не менее чем в 10 раз). Анод не контактирует с металлизируемыми ферритами. Получают медные пленки на ферритах толщиной 10 мкм с высокой адгезией. Весь технологический процесс металлизации выполняют за одну операцию. Пример 2. В автокаталитический раствор химического никелирования, г/л: NiSO/,. 4Н20 30, N а Hj Р ,О 10 NaCHj-СОО 10, помещают керамику типа ЦТС (в ее состав входят окислы циркония, титана, свинца) в форме дисков диаметром 30 и толщиной 1 мм. Плазмохимическую активацию поверхностного слоя керамики производят при плотности тока на катоде 30 А/см , который перемещают со скоростью I мм/с. Растущую пленку никеля подвергают электрохимической обработке при плотности тока на катоде 20 А/см, времени обработки до 0,5 с и частоте 0,01 Гц. Получают никелевые пленки на керамике толщиной 20 мкм с высокой адгезией. Весь технологический процесс металлизации осуществляют за одну операцию. Металлизированные окислы испытывают на прочность соединения покрытия с основой, на ползучесть, а также определяют электромагнитные свойства металлизированных ферритов и их способность к газовьщелению. Адгезию покрытий определяют по усилию на отрыв металлической пленки. Для этого к металлизированному окислу, в частности ферриту, припаивают металлический стержень и на разрывной машине определяют адгезию. Разрушение происходит по ферриту при 150-200 кг/см В случае химической металлизации известным способом металлическое покрытие отрывается при нагрузке 120 кг/см). Адгезия меньше и при металлизации известным способом при восстановлении поверхности феррита за счет перемещения электрода и последующего электролитического осаждения металла. Электромагнитные свойства металлизированных ферритов, определенные по изменению магнитной проницаемости в зависимости от изменения индуктивности катушки, идентичны свойствам исходных . Для оценки ползучести паяного соединения .феррита с титановым корпусом (изменение 1 ) исполь.зуют интерференционный прибор типа ПИУ-1, предназначенный для поверки плоскопараллельных концевых мер длины. Изменение высоты сборок после механических и температурных воздействий,измеренное интерф рометром, составляет1,4 мкм и находится в пределах ошибки измерений (предельная погрешность 3,54 мкм), Исследования проводятся следующим образом. Ферритовую деталь с нанесенной мед ной пленкой помещают в контейнер, ко торый устанавливают на откачнай.лост Образец обезгаживают при 150 в течение 50 ч. По результатам, испытаний газовыделение металлизированной .Феов ритовой составляет 1 10 лмк/с; что отвечает техническим требованиям Предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса, так как он осуществляется за одну операцию, и получать металлические слои с высокой адгезией к подложке, Формула изобретения Способ металлизации окислов металлов , включающий стадию восстановления окисла за счет перемещения по , его поверхности катода и с:тадию осаждения металла Fia восстановленную поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и адгезии покг рытий, обе стадии проводят -в растворе химической металлизации, причем восстановление окисла проводят в плазмохимическом режиме при плотности тока на катоде 30-90 A/CN и скорости его перемещения по поверхности окис-ла 1-200 мм/с с периодической электрохимической обработкой восстановленной поверхности при катодйой плотности тока 1-20 А/см и частоте 0,010,05 Гц. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 320862, кл. Н 01 L 27/00,, 1967.