Способ гальванического меднения и одновременной очистки электролита от примесей

 

СПОСОБ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО МЕДНЕНИЯ И ОДНОВРЕМЕННОЙ ОЧИСТКИ ЭЛЕКТРОЛИТА ОТ ПРИМЕСЕЙ путем раздельного пропускания тока через катод и анод на стадии меднения и через анод и дополнительный электрод катод на стадии очистки, о т л ичающийся тем, что, с целью снижения потерь металла и повышения эффективности очистки, на стадии меднения пропускают постоянный ток, а на стадии очистки - периодический переменный ток разной полярности с одинаковой формой полупериодов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) С 25 D 21/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3626089/22-02 (22) 25,07.83 (46) 23.05.85. Бюл. М - 19 (72) И.И.Пресняков, В.Е.Бахирев, Т.В.Сердюкова и И.В.Солодовникова (53) 621.357.7.669.3(088.8) (56) 1, Ecans P. The physical

conditioning of electroplating.

"prod. Рinish, 1981, 34, Ф 9, р. 45-46, 48-49.

2. Авторское свидетельство СССР

У 369175, кл. С 25 D 21/18, 1979. (54) (57) СПОСОБ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО

МЕДНЕНИЯ И ОДНОВРЕМЕННОЙ ОЧИСТКИ

ЭЛЕКТРОЛИТА ОТ ПРИИЕСЕЙ путем раздельного пропускания тока через катод и анод на стадии меднения и через анод и дополнительный электрод— катод на стадии очистки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения потерь металла и повышения эффективности очистки, на стадии меднения пропускают постоянный ток, а на стадии очистки — периодический переменный ток разной полярности с одинаковой формой полупериодов.

1157146

Изобретение относится к электролитическому нанесению металлических покрытий, преимущественно к очистке электролитов гальванического меднения печатных плат от металлических и органических примесей, накапливающихся в рабочем растворе в процессе производства.

Известны способы очистки электролитов от органических примесей в про-10 цессе осаждения металлов на печатные платы обработкой активированным углем или перекисью водорода Г1 .

Недостатками этих способов являют» ся невозможность непрерывной очист- 15 ки в рабочей ванне и невозможность извлечения неорганических примесей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ галь-2О ванического меднения и одновременной очистки электролита от примесей, преимущественно включающий раздельс ное пропускание тока на стадии медчения и стадии очистки при исполь- 25 зовании дополнительного электрода сетчатого катода, при этом применяют импульсный ток переменной полярности при соотношении прямого и обратного импульсов 2:1, праМоН импульс ЗО пропускают через основной катод и анод, а обратный импульс — через дополнительный катод и основной катод, который на этой стадии работает анодом i2I.

Недостатками известного способа являются осаждение вместе с примесями на дополнительном катоде значительного количества металла, а также недостаточная эффективность извлечения органических примесей, ухудшающих качество осаждаемых металлов по мере накопления примесей в электролите.

Цель изобретения — снижение потерь 5 осаждаемого металла в процессе электрохимической очистки и повышение эффективности очистки электролита от примесей.

Указанная цель достигается тем, 56 что согласно способу гальванического меднения и одновременной очистки электролита от примесей путем раздельного пропускания тока через катод и анод на стадии меднения и 55 через анод и дополнительный электрод — катод на стадии очистки, на стадии меднения пропускают постоянный ток, а на стадии очистки— периодический переменный ток разной полярности с одинаковой формой полупериодов.

Периодический ток может быть применен произвольной формы (прямоугольной, пилообразной, синусоидальной и др.) с равными полупериодами.

Технологически наиболее целесообразно применение периодического тока синусоидальной формы, например переменного тока промышленной частоты

50 Гц.

Согласно способу в одной ванне осуществляют процесс осаждения металла, в данном случае меди, одновременно очищая электролит от примесей за счет использования дополнительного сетчатого электрода. В положительном полупериоде дополнительный электрод является катодом, на котором происходит осаждение меди.

Вместе с медью на этот же электрод осаждаются металлические примеси, в том числе и стоящие в ряду напряжений левее меди. Одновременно с электрохимическими процессами на поверхности дополнительного электрода осуществляется адсорбция органических молекул, находящихся в электролите. Электролиты меднения в производстве печатных плат, как правило, загрязнены органическими компонентами фоторезиста печатных плат, такими, как бензофенон, кетон Михлера, олигоэфиракрилат. Эти органические соединения обладают дипольным моментом, что позволяет им с ионами меди образовывать комплека, имеющий положительный заряд, В катодный полупериод такая комплексная молекула разряжается на поверхности электрода, что обеспечивает повышение эффективности включения органики в катодный осадок за счет специфичес. кой адсорбции.

В анодный полупериод растворение меди с дополнительного электрода происходит преимущественно на участках, не блокированных органическими примесями, что более энергетически выгодно. Поскольку увеличивается рост и количество адсорбированных и включенных в осадок органических молекул, то происходит уменьшение их в растворе °

Попеременное осаждение и растворение металла приводит к наращива11571

ПластичВыход по металлу на дополнительном электроде, Х

Удельное соПотери металла, Х противление, 10 Ом.см ность число перегибов

Положитель- Отрицаный полупе- тельный риод полупериод

0,66

42,6

1,33

1,83

1,0

0,9

1,79

1,0

0,17 нию на дополнительном электроде слоя меди с повышенной концентрацией органических примесей, что в итоге обеспечивает снижение потерь металла анода и повышение эффективности очистки. Соотношение скоростей осаждения и растворения дополнительного электрода определяется формой тока, .применяемого для очистки, а анода, используемого в гальваническом процессе, — формой тока, применяемого для осаждения металла на печатные платы.

Пример 1. В гальванической ванне с сернокислым электролитом меднения, содержащим 150 г/л CuSO

«5Н O и 100 г/л Н SO осуществляют одновременное гальваническое меднение заготовок печатных плат и очистку электролита от примесей периодическим током переменной полярности с частотой 50 Гц. Эффективное значе- ние тока в положительном полупериоде вдвое больше, чем в отрицатель- 25 ном и составляет 1.32 А. Обеспечивается раздельное пропускание прямого и обратного импульса через анод и дополнительный катод, Количество пропущенного электричества составляет 5 А/ч на 1 л электролита. ДанЭффективная сила тока, А

46 4 ный режим обеспечивает очистку от неорганических примесей.

Данные по качеству полученных осадков приведены в табл. 1.

Пример 2. В гальванической ванне с тем составом, что и в примере 1, осуществляют одновременное гальваническое меднение заготовок печатных плат постоянным током 6А и очистку электролита от примесей периодическим током с равными полупериодами частотой 50 Гц . Эффективное"значение периодического тока 1 А.

Выход металла по току на дополнительном катоде составляет 1Х, что обеспечивает максимальное снижение потерь металла и наиболее высокую эффективность очистки электролита от примесей.

Предлагаемый способ применим и для других типов электролитов меднения. Результаты исследования приведены в табл. 2.

Экономический эффект от использо вания изобретения может быть получен за счет снижения потерь металла, осаждаемого в гальваническом процессе, на 5-7Х, повьппения выхода годной продукции на 2 — 3Х и повышения эффективности использования гальванических ванн на 1,5-2Х.

Таблица

1157146

Та блица 2

Электролит

Эффективная сила тока, А

Сернокислый

0,9

1,79

1,0

Кремнефтористый 1,0

28-30

1,78

1,0

1,0

Пирофосфатный.

1,80

0,9

1,0

1,0

Составитель В.Белоглазов

Редактор О,Черниченко ТехредС.Легеза Корректор О.Билак

Заказ 3997 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Положитель Отрицательный полу- ный полупериод период

Выход по току на дополнительном электроде, 7

Удельное сопротивление, 10 Ом ° см

Пластичность, число перегибов