Патент на изобретение №2202006

(54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ РУТЕНИЕВОГО ПОКРЫТИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в производстве электрических контактов, в том числе герметизированных. Технический результат состоит в получении электролитическим методом низкопористых, менее напряженных рутениевых покрытий, имеющих улучшенные коммутационные свойства при толщине менее 0,5 мкм и получении рутениевых покрытий без трещин при толщине более 1,5 мкм. Способ заключается в электролитическом осаждении рутениевых покрытий из электролитов, получаемых путем растворения биядерного нитридо-аква-хлоридного комплекса рутения, при этом электролиз проводят в режиме импульсного тока с параметрами: период 1 мс, скважность 10%, средняя во времени катодная плотность тока 0,58,0 А/дм². 2 табл.

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности касается электролитического осаждения рутения на рабочие поверхности электрических контактов, например на контакт-детали герконов, которые используются в качестве коммутационных элементов в различных системах электронной техники.

Известен способ [1] электролитического рутенирования из электролита, в который рутений вводится в виде аммонийной соли биядерного нитридо-аква-хлоридного комплекса [Ru₂N(Н₂O)_хСl_у](NН₄)₃, где х+у=10.

Указанный электролит имеет рН 0,54, содержит 520 г/л рутения, 1050 г/л сульфаминовой кислоты. Электролиз ведется в условиях постоянного тока при плотности тока 0,2510 А/дм² и при температуре 5075^oС.

Недостатком этого способа является относительно высокая пористость гальванических рутениевых покрытий, особенно при толщинах менее 0,5 мкм, что ухудшает их контактные свойства.

Гальванические покрытия, получаемые в условиях стационарного тока из приведенного электролита, являются сильно напряженными, что приводит к образованию микротрещин при толщине рутениевого покрытия более 1,5 мкм.

Предложен способ электролитического осаждения рутениевых покрытий из электролитов, получаемых путем растворения биядерного нитридо-аква-хлоридного комплекса рутения, отличающийся тем, что электролиз проводят в режиме импульсного тока с параметрами: период 1 мс, скважность 10%, средняя (во времени) катодная плотность тока 0,58,0 А/дм².

Предлагаемый способ позволяет получать низкопористые рутениевые покрытия при толщинах менее 0,5 мкм с улучшенными коммутационными характеристиками рутениевых покрытий и без микротрещин при толщине более 1,5 мкм.

Предложенный режим был опробован в электролите, содержащем:
Рутений (мет.) – 1025 г/л
Сульфамат аммония – 3090 г/л
рН – 1,02,0
Рутений вводился в виде аммонийной соли биядерного нитридо-аква-хлоридного комплекса [Ru₂N(H₂O)₂Cl₈](NH₄)₃.

Условия электролиза:
температура 5070^oС;
средняя (во времени) катодная плотность тока 0,58,0 А/дм².

В указанном электролите на детали герконов, изготовленных из пермаллоя, наносились контактные покрытия.

В процессе экспериментов на источнике импульсного тока устанавливались определенные значения Т (периода) и скважности (отношение времени импульса к периоду)%, а также варьировалась средняя плотность тока (во времени) и толщина покрытия.

Были изготовлены опытные партии миниатюрных малой мощности герконов с толщиной рутения 0,2 мкм с подслоем золота толщиной 0,5 мкм. Рутений наносился в различных режимах импульсного тока. Для сравнения некоторые образцы покрывались в стационарном режиме (по прототипу [1]), Пористость электролитических покрытий оценивалась приборным методом – по потенциалу коррозии в растворе HCl 1:1. Чем более положительные значения потенциала коррозии, тем меньше пористость.

Покрытие в герконах проходило испытания на уровень и стабильность переходного электросопротивления R_пep и на износостойкость (по количеству срабатываний в коммутационных режимах:
1. – ток 5 мкА, напряжение 50 мВ, частота 100 Гц;
2. – ток 90 мА, напряжение 12 В, частота 100 Гц).

Полученные результаты представлены в табл.1.

Для герконов средней и более высокой мощности необходимо применение толщин рутениевого покрытия более 1,5 мкм по подслою золота толщиной 1,0 мкм. При таких толщинах рутениевые покрытия склонны образовывать микротрещины. В зависимости от режима нанесения предельные толщины рутениевого покрытия, при которых начинают зарождаться микротрещины, бывают различными.

Данные по опробованию режима электролиза на образование микротрещин в рутениевом покрытии представлены в табл.2.

С помощью подбора режима импульсного тока была определена предельно допустимая толщина рутениевого покрытия без микротрещин – 2,5 мкм, по сравнению с прототипом [1] – 1,5 мкм.

На основании проведенных экспериментов (табл. 1 и 2) был выбран оптимальный импульсный режим электролиза: Д_к=0,5-8,0 А/дм², Т=1 мс, скважность 10%. Увеличение периода импульсного тока с 1 до 2 мс и увеличение скважности с 10 до 20% приводит к резкому ухудшению рассмотренных параметров электролитического покрытия,
Источник информации
1. Патент США 3576724, апрель 27, 1971 г.

Формула изобретения

Способ электролитического осаждения рутениевых покрытий из электролитов, получаемых путем растворения биядерного нитридо-аквахлоридного комплекса рутения, отличающийся тем, что электролиз проводят в режиме импульсного тока с параметрами: период 1 мс, скважность 10%, средняя во времени катодная плотность тока 0,58,0 А/дм².

РИСУНКИ