Электролит для осаждения покрытийиз сплава “олово-кобальт

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЖИТЕЛЬСТВУ Союз Советскмх Социалистических Республик(51)М, Кл.з С 25 0 3/60 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088.8 Дата опубликования описания 25. 04. 81(71) Заявительф"щ" щм .541 ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙИЗ СПЛАВА ОЛОВО-КОВАЛЬТ Из обрет ение от носится к гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению блестящих покрытий из сплава олово-кобальт. 5Известны электролиты для осаждения блестящих покрытий сплавом олово-кобальт, содержащие соли этихметаллов, пирофосфат щелочного металла и блескообразующие добавки, включаю- .1 р щиесоли аммония и органосульфидные соединения . Эти электролиты неагрессивны, обладают высокой рассеивающей способностью, а покрытия отличаются блеском и мелкокристалличностью Ц и 21 .Вместе с тем покрытия проявляют худшую способность к пайке и более низкую электропроводность. Это вызвано включениями в .покрытие неметал О лических частиц, образующихся прк участии в катодном процессе блескообразующих добавок.наиболее близким к изобретению является электролит для осаждения покрытий из сплава олово-кобальт, содержащий двухлористое олово, серно- кислый кобальт, пирофосфорнокислый калий, лимоннокислый натрий, столярный клей и гидразин. Известный электролит позволяет получать блестящие мелкокристаллические покрытия 3 .Однако способность к пайке и электропроводность покрытий неудовлетворительны.Величина рН известного электролита находится в пределах от 8 до 12Протекание катодной реакции совместного осаждения олова и кобальта сопровождается выделением водорода, эа счет чего электролит непрерывно под-. целачивается. Так как исходные значения рН сами по себе высокие, быстро достигаются величины рН гидратообразования, которые вызывают появление толстых пленок гидроокисей. В процессе пайки пленки гидроксидов препятствуют проникновению припоя, что и объясняет значительное снижение способности покрытий к пайке. Между тем хорошая способность к пайке должна быть неотъемлемым свойством покрытиЯ, применяемых в производстве печатных плат, поскольку надежность пайки определяет безотказность работы и дол-. говечность дорогостоящих приборов радиоэлектронной аппаратуры.Включение токонепроводящих частиц в локоытие снижает его электропровод5-50 5-15 0,05-0,5 Иэ данного электролита осаждают покрытия, содержащие от 5 до 99,5 олова.Для получения сплавов с высоким содержанием олова большим концентрациян соли олова должны соответствовать меньшие концентрации сернокислого кобальта и лимоннокисюого натрия (цитрат натрия). Для получения сплава с:высоким содержанием кобальта, меньшим концентрациям двухлористого олова должны соответствовать большие концентрации сернокислого кобальта и цитрата натрия. В присутность;:.т,е. увеличивает его переходное,электрическое сопротивление, что является:препятствием к использованию сплавадля покрытия электрических контактов и токонесущих частей высо,кочастотной электроаппаратуры, где может иметь место скин-эФфект и где переходное электрическое сопротивление покрытия играет важную роль, особенно и высоко- и сверхвысокочастотной технике.Присутствие в известном электролите в качестве блескообразующей добавки аминосоединений, обладающих высокими основными свойствами, не только не препятствует подщелачиванию раствора и появлению пленок гидрокскдов, но даже усугубляет это явление.Цель изобретения - снижение переходного электрического сопротивления и улучшение паяемости покрытий.Поставленная цель достигается тем, что электролит дополнительно содЮрржит пирофосфорную кислоту и 2-(и-Аминобензолсульфамидо)-4,6-диметилпирими дин йри следующем соотношении компонентов, г/л:Двухлористое олово 10-80 Сернокислый кобальт 5-200 Пирофосфорнокислыйкалий , 7-300Лимоннокислый натрий 20-150 ПирофосфорнаякислотаГидрази нСтолярный клей2-(и-Аминобензолсульфамидо)-4,6-диметилпиримидин 0,.05-0,3 Процесс осаждения рекомендуют проводить при комнатной температуре, рН=3-6,5 и катодной плотности тока (Дк ) О, 5-10 А/дм .2- (и-Аминобензолсульфамидо) -4, бдиметилпиримидин (АСП) имеет следующую структурную формулу: ствни пирофосфорной кислоты становится возможным снизить рН электролитадо величины 3-6,5 без разрушения комплексов кобальта. В свою очередь этопредотвращает образование гидронсидов металла в объеме раствора, включение которых в покрытие электрофо -ретически или механически отрицательно сказывается на паяемости. АСПадсорбируется на поверхности катодакак поверхностно-активное вещество.При этом АСП способствует поддержаниюпостоянства рн прикатодного слоя ипрепятствует образованию в нем гидроксидов металлов,Таким образом, в присутствии пи5 рофосфорной кислоты и АСП исключается воэможность образования гидроксидов ие только в объеме раствора, нои в прикатодном слое. Отсутствиегидроокисных пленок и включений токо- Щ непроводящих частиц в покрытие обеспечивает его высокую паяемость и повышение электропроводности, снижениепереходного сопротивления. Концентрации двухлористого олова и сернокис лого кобальта выбраны для обеспечения содержания в сплаве олова 5-99,5.Пределы концентраций пирофосфорнокнслого калия и цитрата натрия соответствуют области устойчивого существования смешанных комплексов оловаи кобальта, Пределы концентрации пирофосфорной кислоты соответствуют области устойчивого существования смешанных комплексов олова и кобальта 35в области рН=3-6,5. При концентрацииниже 5 г/л паяемость покрытий и электропроводность ухудшаются, содержаниевыше 50 г/л приводит к осаждениюкрупнокристаллических губчатых покрытий.40 Концентрация гидразина менее 5 г/лнедостаточна для предотвращения окисления двухвалентного олова в четырехвалентное. Повышение его концентрации более 15 г/л снижает блеск пок рытия.Содержание столярного клея ниже0,05 г/л недостаточно для получениймелкокристадлических покрытий, повышение его концентрации свыше 0,5 г/л 5 О приводит к снижению выхода по току.Использование концентрации АСБменее 0,05 г/л недостаточно для получения хорошо паяеьых покрытий, обладающих достаточной электропроводностью, при кЬнцеитрации более 0,3 г/л 55 наблюдается падение выхода по току. В указанных интервалах концентраций компонентов при плотности тока:0,5-10 А/дм осаждаются блестящие260 покрытия сплавом олово-кобальт с содержанием олова 5-99,5, с выходомпо току 33-95 и скоростью наращивания.15-100 мкм/ч. Покрытия хорошопаяются, обладают высокой электро проводностью,821538 Электролит готовят следующим образом.Двухлористое олово растворяют в подкисленной воде, приливают к раст вору пирофосфата калия и цитрата натрия, к полученному раствору при- ливают раствор сернокислого кобальта, Затем вводят гидразин, пирофосфорную.кислоту, раствор столярного клея. АСП вводится растворенным в подкисленной или в подщелаченной воде. Доводят объем до заданной величины.В табл. 1 представлены сравнительные характеристики по качеству пол;.- чаемях покрытий и условия их осаждения в известном и в предлагаемом электролитах. Таблица атодная плотностока, А/дм 0,5-10 4 Температура,25 Выпадение осадковэлектролита Наблюдаетсспустя50 А ч/л аблюдает блеск 84-76 по тепен ОСТ 2-2 йке,Способность Переходное эл кое сопротивл ричесе, мом 0,1-0,3 О 4-0,во, Кобал Аноды афит способностьвремени для припаиканифольных флюсо"переходноена приборе, удовле к пайке о вания с иэлектрическое творяющем ГОС имальн иртово пределяют поспользованием противление о 21269-75, ток дел яютО мА. р 1. Осаждение сплава из электролита следующе/л: двухлористое олово ый кобальт 15, пирофосалий 250, цитрат натосфорная кислота 30,а б л и Показат 4 атодная плотность тока, А дм 0 одержание оловакорость осажденитепень блеска 98,5 98 7,5 96,окрытии 8 5 мкм/ч к Переходное электрическосопротивление, мОмСпособность к пайке, с 0,30821538 формула изобретения аждения покльт, содержсернокислыйислый калий,столярный клч а ю щ и йью сниженияя и улучшенон дополниторную кислофамидо)-4,6едующем со/л:о 10-80ьт. 5-200и7-300ий 20-150 Составитель В. БобокТехреди.АсталошКорректор О.Билак Редактор Н, Ромка Заказ 17 7 3 Тираж 70 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент , г. ужгород, ул. Проектная, 4,П р и м е р 2. Осаждение сплава осуществляют из электролита состава, г/л: двухлористое олово 65, сернокислый кобальт 50, пирофосфорнокислый калий 40, цитрат натрия 100, пирофосфорная кислота 10, гидразин 9, столярный клей 0,2, АСП 0,15. Из элеКтролита осаждаются блестящие 2 покрытия в интервале Дк=0,5-10 А/дм . Соцержание олова в сплаве при Дк=4 А/дм составляет 90. Способнвсть покрытия к пайке - 1,5 с, переходное электрическое сопротивление - 0,25 мОм. Аноды оловянные.П р и м е р 3. Осаждение сплава осуществляют из электролита состава, г/л: двухлористое олово 80, сернокис лый кобальт 5, пирофосфорнокислый калий 300, цитрат натрия 20, пирофосфорная кислота 50, гидразин 15, столярный клей 0,5, АСП 0,3. Из электролита осаждаются блестящие покрытия в 2 О интервале Дк=0,5-10 А/дм. Соцержание олова в сплаве при Дк=4 А/дм сставляет 0,5%. Способность к пайке - 1 с, переходное электрическое сопротивление - О, 35 мОм. 25П р и м е р 4. Осаждение сплава осуществляют из электролита состава, г/л: двухлористое олово 10, серно- кислый кобальт 200, пирофосфорнокислый калий 7, цитрат натрия 150, пирофосфорная кислота 5, гидразин 5, столярный клей 0,05, АСП 0,05. Интервал катодных плотностей тока для осаждег ния блестящих покрытий - 0,5-10 А/дм Содержанием олова в сплаве при Дк=4 А/дм составляет 5. Переходное сопротивление - 0,1 мОм.Таким образом, покрытия, получаеьые из предлагаемого электролита, от-. личаются меньшим по сравнению с известным переходным электрическим сопротивлением и обладают лучшей способностью к пайке, Кроме того, электролит устойчив в эксплуатации, работает с растворимыми анодами, без подогрева, имеет широкий интервал рабочих плотностей тока. Бсе компоненты электролита являются недифицитными и выпускаются промышленностью. Электролит .для ос рытийиз сплава олово-коба ащийдвухлористое олово, кобальтпирофосфорнок лимоннокислый натрий, ейи гидразин, о т л ис я тем, что, с цел переходного сопротивлени ияпаяемости покрытий, ельно содержит пирофосф ту и2- ( и-Аминобензолсуль-диметилпиримидин при сл отношении компонентов, гДвухлористое оловСернокислый кобалПирофосфорнокислыкалийЛимоннокислый натрПирофосфорнаякислота 5-50Гидразин 5-15Столярный клей 0,05-0,52-(и-Аминобенэолсульфамидо)-4,6-диметилпиримидин 0,05-0,3Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3914160,кл. 204-43, опублик. 1975.2. Патент США 9 3951760,кл. 204-43, опублик. 1976.3. Патент США Р 4021316,кл.,204-43, опублик. 1977.