Электролит для осаждения сплава хром-никель

(50 4 С 25 Р 3 56 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский вечерний металлургический институт(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ХРОМ-НИКЕЛЬ(57) Изобретение относится к получению электролитических покрытий из сплавов на основе хрома и может быть использовано в полупроводниковой технике для приварки выводов к элементам конструкций полупроводниковых изделий. Цель изобретения - повьипение барьерных свойств покрытий за счет снижения объемного коэффициента диффузии. Электролит содержит, г/л; серно-кислый хром 50-70; хлористый никель 24-40; уксусно-кислый аммоний 25-30; трилон Б 40-65. При температуре 20-70 С и плотности тока 2-8 А/дмоиз электролита осаждают покрытия хром - никель (И 1 6 157), обеспечивающие проведение процесса термокомпрес. сии выводов полупроводниковых изде- д лий. 1 табл.1 12966Изобретение относится к получению электролитических покрытий из сплавов на основе хрома и может быть использовано в полупроводниковой технике для приварки выводов к элементам кон струкций полупроводниковых изделий,Целью изобретения является повышение барьерных свойств покрытий за счет снижения объемного коэффициента диффузии, 10Процесс электроосаждения ведут при 20-70 С, плотности тока 2-8 А/дм и рН электролита 2,0-3,5. В качестве анода используют графит. Электролит готовят смешением компонентов.15Уменьшение температуры электролита ниже 20 С понижает выход по току до 157., при этом не обеспечивается равномерность осадков. Увеличениеотемпературы выше 70 С нецелесообразно, так как происходит сильное испарение электролита.При плотности тока ниже 2 А/дм2 резко снижается выход по току (при 1 А/дм - 67.), кроме того ухудшается2равномерность распределения покрытия (осаждение происходит по краям образЯ цов). При плотности тока выше 8 А/дм начинается процесс губкообразования.При рН ниже 2,0 и выше 3,5 выходЗо по току сплава уменьшается до 57, кроме того, ухудшается качество осадков и возрастает величина внутренних напряжений.Концентрация серно-кислого хрома 50-70 г/л и трилона Б 40-65 г/л соответствует максимальному выходу по току в области получения блестящих осадков сплава.Уменьшение концентрации серно-кис 40 лого хрома ниже 50 г/л и увеличение выше 70 г/л снижает выход по току сплава до 237.При концентрации хлористого никеля меньше 24 г/л выход по току снижает 45 ся до 4-57 Повышение концентрации хлористого никеля выше 40 г/л увеличивает выход сплава по току, но ухудшает внешний вид покрытий: уменьшается блеск, покрытие шероховатое.50Содержание трилона Б меньше 40 г/л и больше 65 г/л не позволяет получать блестящих покрытий, кроме того повышение концентрации трилона Б выше 65 г/л приводит к снижению выхода по току сплава до 15%.Содержание уксусно-кислого аммония меньше 25 г/л и больше 30 г/л не поз 28 2воляет получать блестящих покрытий.Уменьшение и увеличение концентрацииего в электролите приводит соответственно к черным и отслаивающимся покрытиям.Изменение состава и режимов электролиза в указанных пределах позволя-.ет получать качественные покрытия свыходом по току 18-497, выдерживающиеотермоудары от 400 до 500 С и обеспечивающие проведение процесса термокомпрессии выводов полупроводниковых приборов,Результаты рентгенографических исследований, проведенные на "Камеке",показали, что никеля содержится восадке до 157,Получаемый осадок сплава хром-никель из электролита по изобретениюпредставляет собой поликристаллическое покрытие с размером зерна 10 см,Такое мелкозернистое покрытие удаетсяполучить в результате присутствия вэлектролите трилона Б и уксусно-кислого аммония при данном сочетании компонентов. Эти вещества обеспечиваютобразование в электролите прочныхкомплексных соединенй осаждаемых металлов, что является причиной высокойкатодной поляризации и образованиямелкозернистого осадка. Указаннаяструктура покрытий повьшает их антидиффузионные свойства, например, кзолоту и, следовательно, обеспечиваетвозможность проведения процесса термокомпресии. Основное требование к термокомпрессии - это создание невыпрямляющего (омического) контакта. Такой контакт образуется только в случае нанесения на кремний золотого покрытия толщиной 3-6 мкм. При использовании других металлов контакт обладает выпрямляющими свойствами. В этом случае процесс термокомпрессии не может быть использован для приварки выводов. При нанесении сплава хром - никель иэ электролита предлагаемого состава процесс термокомпрессии обеспечивает получение невыпрямляющего контакта при толщине золотого покрытия1,5 мкм.При термокомпрессии изделие испытывает термоудар 400-500 С в течение 3-5 мин. При такой температуре золото диффундирует в подслой металла, что требует увеличения толщины золотого12966 28 4Формула изобретенияЭлектролит для осаждения сплава хром - никель, содержащий серно-кислый хром, хларистый никель и уксусно-кислый аммоний, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения барьерных свойств покрытий за счет снижения объемного коэффициента диффузии, он дополнительно содержит вунатриевую соль этилендиаминтетраксусной кислоты (трилон Б) при слеующем соотношении компонентов, г/л:Серно-кислый хром 50-70Хлористый никель 24-40Уксусно-кислыйаммоний 25-30Двунатриевая сольэтилендиаминтетрауксусной кислоты(Трилон Б) Как видно из таблицы, покрытия 10 д хром - никель, осажденные из предла- у гаемого электролита, имеют существен- д но меньший коэффициент объемчой диффузии золота, высокую прочность сцепления с подложкой, что обеспечивает 15 проведение процесса термокомпрессии,Применение электролита для получения сплава хром - никель обеспечивает снижение толщины золотого покрытия на 1,5-4 мкм для каждого изделия. 201 40-65 Пример2 3 4 5 6 Покаэатели 1 Сернокислыйхром 70 55 45 75 55 55 50 Хлористыйникель 24 40 38 20 Хромокалие" вые квасцы Ш 500 Хлористыйхром210 Уксусно-кис лый аммоний 25 30 28 20 35 28 Аминоуксусная кислота 75 65 55 35 70 40 Трилон Б 45 88 Сернокислыйникель 140 Борнаякислоте 30 Хлористыйалюминий 120 Хлористыйаммоний юь ж с 110 70 60 20,70 При всех режимах 50электролиза покрытия отслзнваются еТемпература, С 20 50 Плотность тока,аlдм 84 1,519 ЗО ЗЗ покрытия. При осаждении золота толщиной 1,5 мкм на подслой хром - никель из предлагаемого состава электролита диффузии золота в него не происходит.5Примеры использования предлагаемого и известных электролитов приведены в таблице. 45 35 35 1206Продолжение таблицы 1296628 5 1Пример Показатели рй электролита 2 3,5 2,5 2 20 23 49 Выход по току 625 400 490 270 . 580 45 58 42 46 52 Испытания натернокомпресснв:щ 5 10 510 510 510 5 1 О 810 11 О 5 10 1,5 ф 10 3.10 Испытания натермоудар: 1,310 0,9 ф 10 0,5100,8 ф 10 1,21 О П .р и и е ч а н и е: 8 - электролит по патенту Японии; 9 - электролит по патенту СИА; 4 о 7 - на образцах не проводились испытания, так как получены покрытия неудовлетворительного качества.(отсланвавтся и губкообразные). Составитель Ю.ИпатовРедактор К. Волощук 1 екред М.Ходанич КорректорС,Черни Заказ 722/31 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4. Микротвердостькг/им Внутренниенапряжения,кгlим Прочностьсцепления пометоду отрываЮтифта, кг/мм прямой токдиодной струк"туры, А обратный токдиодной структуры, А обмнный коэффициентдиффузии,сма .с2 3 4 5 6 7 8 9 Губко- образное покрытие4 В Тираж 613Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5