Электролит меднения Советский патент 1982 года по МПК C25D3/38 

(54) ЭЛЕКТРОЛИТ МЕДНЕНИЯ

Изобретение относится к области нанесения гальванических покрытий, в частности медных, и может быть использовано при изготовлении печатных плат.

Известен электролит меднения, содержащий сернокислую медь, серную кислоту и тиурам D.

Из данного электролита осаждают блестящие медные осадки, имеющие хорошее сцепление с основанием 1.

Однако несмотря на высокие значения отражательной способности покрытий (72 - 86%) , осадки меди имеют низкие характеристики некоторых физико-механических свойств, как электропроводность и относительное удлинение, что связано с наличием в. меди серы, а также дефектами расположения зерен меди из-за высокой катодной плотности тока при процес-, се осаждения. Кроме того, электролит имеет низкое значение рассеивающей способности (12 - 15%) и очень узкий интервал рабочей плотности тока

(12 ) .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагамлому является электролит меднения, содержащий сернокислую

медь, серную кислоту и производное тиосульфида, например диметилтиурамсульфид.

Из известного электролита осгикдают гладкие, блестящие покрытия с высоким выходом по току 2.

Однако использование тиурамсульфидов в качестве блеркообразователей приводит к появлению серы в составе медных осадков, что снижает их пластичность и электропроводность.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочей плотности тока, повышение рассеивающей способности электролита, электропроводности и пластичности покрытий.

Указанная цель достигается тем, что электролит меднения, содержащий сернокислую медь, серную кислоту и производное тиосульфида, в качестве производного тиосульфида содержит .метилтиоурацилсульфокислоту при следующем соотношении компонентов, г/Л1

Сернокислая медь 150-220

Серная 40-100

Метилтиоурацилсульфокислота 0,000652-0,001370

Процесс осаждения пр6§одят при к тодной плотности тока 1,5 - 14 А/дм , температуре 15 - , при умереннее качании катодных штянг. Соотношение поверхностей анода и катода 2tl - 4 При таких значениях катодной плотности тока медный слой покрытия пол чается ровным и блестящим, с высокой электропроводностью и хорошим сцеплением с основанием. Метилтийурацилсульфокислота имее следующую формулу «-f //,..c-o Она является сильной кислотой и диссоциируется на H и H-N%-H w,c-c ,с-о Блескообразующее свойство метилтиоурацилсульфокислоты обусловлено наличием в молекуле двух сильнополя ных групп: ; и . В каждой группе имеется по 4 свободных элект рона, способных участвовать в катод ной реакции восстановления меди. Благодаря их влиянию изменяется кин тика зародышеобразования и роста кристаллов, что способствует образо ванию более совершенной микроструктуры покрытия (мелкозернистость и текстурованность). Прочная адсорбция молекул блеско образователя на гранях растущих кри таллов обусловлена значительной аро матичностью его пирииидинного кольц (наличие & электронов двойной свячто делокализует заряды (изменяет их расположение и величины). Неравномерное распределение электронных зарядЛв, конкуренция мезомерного и индуктивного эффекта в гетероциклв тио-оксо-сульфопроизводных пиримидина приводит к энергетическому выравниванию поверхности катода, что способствует равномерному осажденим металла .

Применение предлагаемой добавки в сернокислом электролите позволяет

.с-он

расширить ассортимент , применяемых в качестве блескообразователя меди. Метилтиоурацилсульфокислота синтезирует из метилтиоурацила (ТУ 15П-527-б9) путем его взаимодействия с концентрированной серной кислотой. Для этойцели в расчетное количество метилтиоурацила малыми порциями при постоянном перемгаоивании в течение одного часа при комнатной температуре добавляют концеитрированную серную кислоту (96) , взятую в колизи). Перемещение молекул блескообразователя к катоду обеспечивается наличием в его составе групп С-N-Н, , , находящихся в положении 1, 2f 3, 4, которые с нонами меди образуют прочные халатные комплексные соединения, сила внутренних связей которых превышает силы злектростатического отталкивания между катодом и анионами блескообразователя. Введение сульфогруппы в молекулы метилтиоурацила дает возможность получения поверхностно-активного вещества (ПАВ) ионного характера, которое в отличие от ПАВ молекулярного (как тиокарбамид, его производные, тиурам D и др.) не включается в состав осаждаемого металла, так как при отделении меди от комплекса сразу начинают действовать силы электростатического отталкивания, ионы блескообраэователя отделяются от ионов и удаляются до охвата их новыми атакуKxaftMK ионами меди. Это обеспечивает высокую чистоту осаждаемого металла, высокую электропроводность и пластичность. Повышенная рассеивающая способность электролита обуслов лена тем, что при применении предлагаемой добавки в сернокислом электролите в молекуле блескообразователя в гетероцикле с сопряженными двойньми связями нарушается симметричность расположения электронной пйотности в кольце. Диаграмма электронной структуры пйримидинового кольца имеет следующий вид Ю,«5 -Q«r (itff I to,Mi +о,юг Метилтиоурацилсульфокислота подвергается следующим таутомерным превращениям:

честве в lO - 15 раз больше, чем метилтиоурацил. Затем раствор перемешивают в течение двух часов при температуре 45 - SOC, охлаждают и разбавляют водой до получения 10 - 20%-ного раствора.

Выход продукта составляет 70%.

Результаты испытаний предлагаемого электролита и известных приведены в таблице.

Из таблицы видно что электролит сернокислого меднения с предложвнньи блескообразователем стабилен и прост в эксплуатации, легко поддается корректированию блескообразователем без ухудшения блеска и качества осаждаемого покрытия, отличается высокой производительностью, обеспечивает получение равномерного блеска осаж,-. даемого покрытия, дает возможность получения толстослойных качественных покрытий меди.

При эксплуатации электролита образования большого количества шлама на поверхности катода не наблюдается.

Применение предложенного электролита меднения в производстве печатны плат (в том числе и многослойных)

для их металлизации позволяет умень шить разнотолщинность металлизации в отверстиях и на проводниках, что цает возможность заменить применяеi«ie для дтой цели цианистые и пирофосфатные электролиты меднения.

Печатные проводники, наращиваа ые медью из предлагаемого электролита, отличаются высокой размерной четкостью, стойкостью к боковому подгравливаниюпри травлении медной фольри. Образования микротрецин в покрытии при термоциклировании печатных ;1лат не происходит.

Применение предлагаемого электропита в производстве печатных плат повышает их качество, надежность и производительность.

Электролит может применяться и в других случаях меднения, когда требуется высокая электропроводность ипластичность осаждаемого пок1М:1тия, при меднении деталей сложной конфигурации и для декоративного меднения.

Экономический эффект от применения предлагаемого электролита на на{оем предприятии ориентировочно составит 29 тыс. руб. в год. Формула изобретения Электролит меднения, содержащш сернокислую медь, серную кислоту и производное тиосульфида, отличающийся тем, что, с целью р асщирения диапазона рабочей плотности тока повышения рассеивающей способности электролита, электропроводности и пластичности покрытий, он в качестве производного тиосульфида содержит метилтиоурацилсульфокислоту при следующем соотношении компонентов) г/л: 937537 пр I ки с. 12 Сернокислая медь 150-220 Серная кислота 40-100 Метилтиоурацил0,000652-0,01370 сульфокислота Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 30648, кл. С 25 3/38, 1976. 2.РЖ Технология неорганичес1979, 13, 298, веществ 349.