Патент на изобретение №2238347
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО МЕДНЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области получения медных покрытий из растворов методом химического восстановления и может быть использовано для металлизации печатных плат в радиотехнике. Раствор содержит медь сернокислую, пятиводную 10,0-15,0 г/л; калий-натрий виннокислый 50,0-60,0 г/л; никель хлористый 2,0-4,0 г/л; натрий углекислый 2,0-4,0 г/л; натрия гидрат окиси 13,0-15,0 г/л, формалин (37%-ный) 10,0-15,0 мл/л; тиомочевину – 0,001-0,003 г/л, калий железосинеродистый 0,03-0,05 г/л и воду дистиллированную – до 1 л. Технический результат: получение химических медных покрытий, обеспечивающих качество, необходимое для протекания последующих электролитических процессов осаждения, повышение стабильности раствора, снижение степени загрязнения окружающей среды, расхода реактивов и трудоемкости за счет многоразового использования раствора. 2 табл. Изобретение относится к области получения медных покрытий из растворов методом химического восстановления и может быть использовано для металлизации печатных плат в радиотехнике. За аналог принят тартратный раствор меднения, применяемый при изготовлении печатных плат состава [1], содержащий медь сернокислую, пятиводную – 10,0-15,0 г/л; калий-натрий виннокислый – 50,0-60,0 г/л; никель хлористый – 2,0-4,0 г/л; натрий углекислый – 2,0-4,0 г/л; натрия гидрат окиси – 13,0-15,0 г/л; формалин (37%-ный) – 10,0-15,0 мл/л; натрий серноватистокислый – 0,001-0,002 г/л. Восстановленная из данного раствора медь хрупкая, темная, быстро окисляемая на воздухе. Скорость реакции восстановления ионов меди недостаточная, раствор малостабилен во времени и в связи с этим невозможно получение качественных покрытий как химической, так и электролитической меди. Наиболее близким по технической сущности – прототипом – является тартратный раствор химического меднения, содержащий двухкомпонентный стабилизатор: тиомочевину – 0,001-0,003 г/л и натрий серноватистокислый – 0,0005 г/л [2]. Раствор по сравнению с аналогом более стабилен, однако из-за повышенной первоначальной скорости реакции, вызванной одновременным присутствием двух серусодержащих компонентов, способствующих интенсивному выделению водорода, медные покрытия получают пористые и неоднородные, что затрудняет получение в дальнейшем плотных и эластичных осадков электролитической меди. Задача изобретения – получение химических медных покрытий, обеспечивающих качество, необходимое для протекания последующих электролитических процессов осаждения. Поставленная задача достигается тем, что в состав раствора химического меднения – прототипа – вместо натрия серноватистокислого вводят в качестве стабилизатора калий железосинеродистый при следующем соотношении компонентов: медь сернокислая, пятиводная – 10,0-15,0 г/л; калий-натрий виннокислый – 50,0-60,0 г/л; никель хлористый – 2,0-4,0 г/л; натрий углекислый – 2,0-4,0 г/л; натрия гидрат окиси – 13,0-15,0 г/л; формалин (37%-ный) – 10,0-15,0 мл/л; тиомочевина – 0,001-0,003 г/л; калий железосинеродистый – 0,03-0,05 г/л. Сравнение с прототипом показывает, что заявляемый состав химического меднения отличается тем, что в качестве комплексной стабилизирующей добавки в раствор совместно с тиомочевиной вводят калий железосинеродистый в количестве 0,03-0,05 г/л. Одновременное присутствие в растворе химического меднения тиомочевины и калия железосинеродистого позволяет получать светлые, плотные и однородные медные покрытия, отличающиеся пластичностью и мелкокристалличностью. Раствор меднения указанного состава является стабильным. В процессе меднения не наблюдается самопроизвольного восстановления меди в объеме при длительном использовании раствора. Качество химически осажденной меди обеспечивает дальнейшее протекание электролитических процессов осаждения в соответствии с технологическим процессом. Таким образом, технический результат предлагаемого изобретения выражается в следующем: улучшается качество химически нанесенного слоя меди за счет низкого содержания водорода в структуре (внешний вид, чистота, плотность, мелкокристалличность, пластичность); возрастает стабильность раствора за счет отсутствия восстановления меди в объеме раствора благодаря образованию стабильных комплексных соединений компонентов добавки с ионами одновалентной меди; снижается степень загрязнения окружающей среды, расход реактивов и трудоемкость за счет многоразового использования раствора. Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие критерию “новизна”. В связи с тем, что получение медных покрытий из растворов методом химического восстановления в качестве промежуточного токопроводящего слоя широко используется в радиотехническом производстве для металлизации печатных плат, заявленное техническое решение соответствует критерию “промышленная применимость”. Основные характеристики растворов – аналогов и заявляемого состава представлены в таблице 1. Приготовление заявляемого раствора химического меднения выполняют следующим образом. Расчетное количество сернокислой меди и двухлористого никеля растворяют в половине необходимого объема воды. В другой половине растворяют гидрат окиси натрия, калий-натрий виннокислый и углекислый натрий. Вливают порциями при перемешивании раствор меди и никеля в щелочной раствор калия-натрия виннокислого. Доводят уровень раствора дистиллированной водой до 1 л. Раствор отфильтровывают и проверяют значение рН раствора, которое может изменяться от 12,6 до 12,8. За сутки до работы в свежеприготовленный раствор вводят стабилизатор – комплексную добавку. Стабилизатор готовят в виде концентратов водных растворов: 1 г тиомочевины растворяют в 1 л дистиллированной воды, 10 г калия железосинеродистого растворяют в 1 л дистиллированной воды. Каждую составляющую комплексной добавки вводят отдельно. Формалин вводят перед началом работы. Перед проведением процесса химического меднения образцы фольгированного диэлектрика подвергают подготовке по стандартной методике согласно ГОСТ 23770-79, затем проводят процесс осаждения при 25 Выбор оптимально-допустимой концентрации калия железосинеродистого определен в примерах 1-5. Результаты представлены в таблице 2. Пример 1 Химическое меднение осуществляют в растворе, содержащем: медь сернокислую пятиводную – 15,0 г/л; калий-натрий виннокислый – 60,0 г/л; никель хлористый – 4,0 г/л; натрий углекислый – 4,0 г/л; натрия гидрата окиси – 15,0 г/л; формалин (37%-ный) – 15,0 мл/л; тиомочевину – 0,001 г/л; калий железосинеродистый – 0,01 г/л. рН раствора поддерживают от 12,6 до 12,8. Скорость восстановления меди 0,8 мкм/ч, стабильность раствора составляет три недели. Осадок темно-розовый, неоднородный. Пример 2 Химическое меднение осуществляют в растворе состава, аналогичного примеру 1. Состав комплексной добавки, г/л: тиомочевины 0,001; калия железосинеродистого 0,03. Скорость осаждения составляет 1,5 мкм/ч, раствор стабилен, покрытие светло-розовое, сплошное, плотное. Пример 3 Химическое меднение осуществляют в растворе состава, аналогичного примеру 1. Состав комплексной добавки, г/л: тиомочевины 0,001; калия железосинеродистого 0,04. Скорость осаждения 1,3 мкм/ч, раствор стабилен, покрытие светло-розовое, сплошное. Пример 4 Химическое меднение осуществляют в растворе состава, аналогичного примеру 1. Состав комплексной добавки, г/л: тиомочевины 0,001; калия железосинеродистого 0,05. Скорость осаждения 0,9 мкм/ч, раствор стабилен, покрытие светло-розового цвета, однородное. Пример 5 Химическое меднение осуществляют в растворе состава, аналогичного примеру 1. Состав комплексной добавки, г/л: тиомочевины 0,001; калия железосинеродистого 0,07. Скорость осаждения 0,7 мкм/ч, раствор стабилен, но осаждение меди замедляется, покрытие розовое с темными полосами. Из анализа результатов испытаний (таблица 2) следует, что составы, представленные примерами 2-4, содержащие в качестве добавки от 0,03 до 0,05 г/л калия железосинеродистого, позволяют получить плотное медное покрытие светло-розового цвета с чистотой осадка 98,9-99,2%, гарантирующее условия качественного осаждения электролитической меди. Раствор характеризуется практически полным отсутствием объемного восстановления меди, что обеспечивает высокую стабильность в работе без изменения свойств и условия его использования в течение не менее 6 месяцев. Изменение концентрации калия железосинеродистого в сторону уменьшения (меньше 0,03 г/л) или увеличения (больше 0,05 г/л) приводит к образованию некачественного покрытия (примеры 1 и 5). Источники информации: 1. ГОСТ 23770-79. Платы печатные. 2. Петрова Т.П. Химические покрытия / Соросовский образовательный журнал №11, стр.57-62, 2000. Формула изобретения
Раствор для химического меднения печатных плат, содержащий медь сернокислую пятиводную, калий-натрий виннокислый, никель хлористый, натрий углекислый, натрия гидрат окиси, формалин, тиомочевину, отличающийся тем, что для повышения качества химически осажденных медных покрытий он дополнительно содержит калий железосинеродистый при следующем соотношении компонентов, г/л: Медь сернокислая пятиводная 10,0-15,0 Калий-натрий виннокислый 50,0-60,0 Никель хлористый 2,0-4,0 Натрий углекислый 2,0-4,0 Натрия гидрат окиси 13,0-15,0 Формалин (37%-ный), мл/л 10,0-15,0 Тиомочевина 0,001-0,003 Калий железосинеродистый 0,03-0,05 Вода дистиллированная До 1 л MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 30.09.2005
Извещение опубликовано: 10.12.2006 БИ: 34/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
в течение 30 мин при плотности загрузки 1,5-2 дм2/л.
