Электролит меднения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублнк

<н937537 (61) Дополнительное н авт. свид-ву (22) Заявлено 1р078р (21) 2954956/22-02

f$g) gg 3 с присоединением заявки ¹

С 25 D 3/38

Государственный комитет.СССР ао делам изобретений н открытий (23) Приоритет ($3) УДК 621. 357. 7 .:669.38 (088.Е

Опубликовано 230682. бюллетень №23

Дата опубликования описания 23. 06 ° 82 (72) Автор изобретения

В.A.Хачатрян (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИТ МЕДНЕНИЯ

Изобретение относится к области нанесения гальванических покрытий, в частности медных, и может быть использовано при изготовлении печатных. плат.

Известен электролит меднения, содержащий сернокислую медь, серную кислоту и тиурам D.

Из данного электролита осаждают блестящие медные осадки, имекхдие xopomee сцепление с основанием (1).

Однако несмотря на высокие значения отражательной способности покрытий (72 - 86%), осадки меди имеют низкие характеристики некоторых физико-механических свойств, как. электропроводность и относительное удлинение, что связано с наличием в.меди серы, а также дефектами расположения зерен меди иэ-за высокой катодной плотности тока при процес-. се осаждения. Кроме того, электролит имеет низкое значение рассеивающей способности (12 — 15%) Я очень узкий инте завал рабочей плотности тока (12 A/äì ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является электролит меднения, содержащими сернокислую медь, серную кислоту и производное тиосульфида, например днметилтиурамсульфид.

5 Из известного электролита осаждают гладкие, блестящие пОкрытии с высоким выходом по току (2).

Однако использование тиурамсульфидов в качестве блескообразователей приводит к появлению серы в составе медных осадков, что снижает их аластичность н электропроводность.

Цель изобретения — расширение диапазона рабочей плотности тока, повышение рассеивающей способности электролита, электропроводности и пластичности покрытий.

Указанная цель достигается тем, что электролит меднения, содержащий сернокислую медь, серную кислоту и производное тиосульфида, в качестве производного тиосульфида содержит метилтиоурацилсульфокнслоту при следующем соотношении компонентов, r/ë

Сернокиолая медь 150-220

25 Серная кибуота 40-100

Метилтиоурацилсульфокислота 0,000652-0,001370

Процесс осаждения пройодят при ка1тодной плотности тока 1,5 - 14 A/äì, З0 температуре 15 - 36©С, при умеренном

937537

С ц-Н- -«-н

НС-С С-О

0=S=0

10

Н

Н вЂ” II Н-Н

I 1

Й,C-С .С-О

0=8 =Ю

25

Блескообразующее свойство метилтиоурацилсульфокислоты обусловлено наличием в молекуле двух сильнополяр- )О ных групп: C=S и -C=O. В каждой группе имеется по 4 свободных электрона, способных участвовать в катодной реакции восстановления меди.

Благодаря их влиянию изменяется кинв-35 имеет следующий вид тика зародышеобразования и роста кристаллов, что способствует образованию более совершенной микроструктуры покрытия (мелкозернистость и текстурованность) . 40

: Прочная адсорбция молекул блвскообразоэателя на гранях растущих крис. таллов обусловлена значительной ароматичностью вго пирикидинного кольца (наличие Й электронов двойной свяИ Й и Н Н Н-Н

I i <

IIjС С . С О gC

0= S= 0 0=6=0

00 08

Ф О,f25

-elSf Н M-a,IÈ!

4 6,102 г+(3,ЙЦ

-фЮ7

С .уС

Н-H M M Н

1 I I Э

N,Ñ-С» .С-ОИ Н С-С С-Ой

t 1

О =О=О О =О=О

0И ОН качании катодных штанг. Соотношение поверхностей анода и катода 2s1 — 4>1

При таких значениях катодной плотности тока медный слой покрытия полу; чается ровным и блестящим, с высокой электропроводностью и хорошим сцеплением с основанием.

Метилтиоурацилсульфокислота имеет следукщую формулу

Она является сильной кислотой и диссоциируется на Н+ и что делокализувт заряды (измвнявт их рас оложение и величины) . Неравно- ЗЗ мер ое распределение электронных заряд в, конкуренция мезомврного и индуктивного эффекта в гетероциклв тио-оксо-сульфопроизводных пиримидина приводит к энергетическому вырав- щ ниванию поверхности катода, что способствует равномерному осаждению металла.

Применение предлагаемой добавки в сернокислом электролите позволяет 65 зи). Перемещение молекул блескообразователя к катоду обеспечивается наличием в его составе групп C-И-Н, -C=S C=O, находящихся в положении 1, 2, 3, 4, которые с ионами меди образуют прочные халатные комплексные соединения, сила внутренних связей которых превышает силы электростатического отталкивания между катодом и анионами блескообразователя.

Введение сульфогруппы в молеку" лы метилтиоурацила дает возможность получения поверхностно-активного вещества (ПАВ) ионного харак тера, которов в отличие от ПАВ молекулярного (как тиокарбамид, его производные. тиурам D и др.) не включается в состав осаждаемого металла, так как при отделении меди от комплекса сразу начинают действовать силы электростатического отталкивания, ионы блескообраэователя отделяются от ионов и удаляются до охвата их новыми атакующиьы ионами меди. Это обеспечивает высокую чистоту осаждаемого металла, высокую электропроводность и пластичность. Повышенная рассеивающая способность электролита обуслов.лена тем, что при применении предлагаемой добавки в сернокислом электролите в молекуле блескообразователя в гвтероцикле с сопряженными двойными связями нарушается симметричность расположения электронной плотности в кольце. Диаграмма электронной структуры пиримидинового кольца

Иетилтиоурацилсульфокислота подвергается следующим таутомернык превращениям: расширить ассортимент веществ, применяемых в качестве блескообразователя меди. Мвтилтиоурацилсульфокислота синтезирует из метилтиоурацила (ТУ

15П-527-69) путем его взаимодействия с концентрированной серной кислотой.

Для этой цели в расчетное количество метилтиоурацила малыми порциями при постоянном пврвмвшивании в течение одного часа при комнатной температуре добавляют концентрированную серную кислоту (96 ), взятую в коли937537 честве в 10 - 15 раз больше, чем метилтиоурацил. Затем раствор перемешивают в течение двух часов нри температуре 45 — 50 С, охлаждают и разбавляют водой до получения

10 - 20%-ного раствора. 5

Выход продукта составляет 70%.

Результаты испытаний предлагаемого электролита и известных приведены в таблице.

Из таблицы видно что электролит сернокислого меднения с предложвннаве блескообразователем стабилен и прост

s эксплуатации, легко поддается корректированию блескообразователвм без ухудшения блеска н качества осаждав- 15 мого покрытия, отличается высокой производительностью, обеспечивает получение равномерного блеска осаа.-. даемого покрытия, дает возможность получения толстослойных качественных 7О покрытий меди.

При эксплуатации электролита образования большого количества шлама на поверхности катода не наблюдается. 25

Применение предложенного электролита меднения в производстве печатных плат (в том числе и многослойных)

1 для их металлнзацин позволяет умень шить разнотолщннность металлизации в отверстиях и на проводниках, что дает возможность заменить применяемые для-этой цели цианистые и пирофосфатные электролиты меднения.

Печатные проводники, наращиваемые медью из предлагаемого электролита, отличаются высокой размерной четкостью, стойкостью к боковому подтравливанию при травлении медной фольги. Образования микротрещин в покрыгнн при термоциклировании печатных плат не происходит.

Применение предлагаемого электропита в производстве печатных плат повышает их качество, надежность и производительность.

Электролит может применятъся и в других случаях меднвния, когда требуется высокая электропроводность и пластичность осаждаемого покрытия, при меднении деталей сложной конфигурации и для декоративного меднення.

Экономический эффект от применения предлагаемого электролита на нашем предприятии ориентировочно сос" тавит 29 тыс. руб. в год.

937537

С Ъ

О ЧЪ с с с ф 1 » РЪ Л Л4 ф аэ л ь

С»

ССЪ о

О с о о о

СЧ Ф с, 4СЪ Е О л 44ъ

Г Ч

° Ф

CO л с с

an 4o л л

СЧ

Л4! » с л сО

СЧ

Ю

Ю

Ю л о

Ю с

Cl х

Ц о

Ch

Х

Ц а о

СФ, аЭ л

СЧ 1 O

СЧ Ю

»-»

I 1 о о сэ M с с

ЭЪ Ч1 СЪ О

lP Л

° 4

СЧ

an

%Р о

Ю

Ю с . Ю

an с

4СЪ 4 О л сэ о о

an o л л

t» а

СЭ л4 с с

an аэ м 4

СЧ л л О о с с л сО

СЧ

СЧ t» О

СЧ Ю о о

О ЪСЪ

cv л О

С» л с с

° -4 СЧ

С Ъ

4n O аэ о с с

СС\ O Л 4

4». СЧ

° «4 са

1 л

РЪ о о

ССЪ О л е.Ф

СЧ 44Ъ О

СЧ, Cl аэ Ссъ ф с с ф 4» л

СЧ

° 4

Ю

СЪЪ С с л О л

Ю о

° 1 СЧ ао л Оъ

1 t Л4

Ю Ю

О ССЪ

Ю ф с л о

С» с

° 4

О

СЪЪ Л с с

4 О

° 4

4 °

\ — Ф о о о

СЧ aia O М РЪ . O atl

СЧ ЧЪ СЪЪ Cli 1 С Ъ

4СЪ О л л л4 1

\ I

РЪ

Cl

1 сО с

\ф С Ъ СЧ ф

1 1 4СЪ

СЧ ОЪ Ю

I л с л4 сЧ

СЧ оа с л ! 4

О л

Ch с ф

Л4

Ю

С » с л

1 о аА с

О О о о (Ч л

1 1

СЧ

СЧ

I аэ сч о

° > «4 Л 4О

14

A!I

r. 4O 4О ,дна! О"С! М

Р ;С

@РАЙA а4а Э

Х 1 а! и о 3 ое

ИР

4!I к

D V - О

Н Р О е- ж о

3g Ц Е4 Й Р

Н

Ц о

Ch

Ф

Ц

Д

3 Ч

1 I

I I

I СЧ I

I, 1

I I

I 1

3 — -4 ! 1

1 I

1 1

1 1

1 1 ! л

1

Ю

Cl

Cl с о аА

1 » аэ

Ю

Ю

C) с

Са р в

61 о о, 5

1а с:! Й

IC с

В

Н с

3, л

Рв Х

Ъа о о о а! 1 о о М

lI3 о

Йэ

D М о хм, И

o)» ох

2! 3

4! Е7 фН 1 Р нжй ю

Е На Н мое о

М М Ф

o Rg ж

О g 1:о э л ы 8й а оma > вЬ ж

5 й. Цл Н

„5

937537

I.

1

1 ct л. н

Ю 3

РФ

3 !

1 т4

D

«3

° Ф

Ю

Ю

Ю

М

1 л«

Ю

Ю

%

D иЪ

Ю

Ю

ОЭ

М

РЪ

«О Р

° 4

С0

I о

0

Й о о и не

e g

1 йа

Ю

i ф

3t3 о .й о о э к к о<.I и1 I I

I I 1

1 1 I

I l )

1 )мЪ3

I 1 I

1 1 1 ! 1 I

I Ф вЂ” 1

l I I

)н!

1 I

i О).3 3

3 а)

1 Н 1 I, Е1 — 1

1 К I 1

o> i I I I, I Э l 3

1 4 I I

1 3«3 I

l t611

1 АI « 3 !

t

I

I

I I

1«ъ)

Н(« 31

Х 13«3

К I 3 о

А I н

Х I 3

Э I

К 1 I

03 3--)

C I

3 I х

Н 1 3

O 1

Э I

3«3 1

C5 I «-«3

Х!! г1 1

I « — Ф)

I 3

1 б

I I

1 I

) I I

1 +4 1 I ЭК I! нк

i нхо!

1 Х Сю(I К Х I

3 Е Н) 1 3«3 33 Э 3

mKm 3

1 Э I н -2) Ot:3 3

O «tt 1 ис н

Ю л

EA МЪ

М

Ю л

РФ

Ю лл

° A

М е

СЧ

ОЪ

«А

% л

«Ъ) 5х х о м

О «Ъ) х % ф

e ttt . 333

Е оо х

3)йЬ и хо- н ео к- о

opо н

oom o

В(.)Щ Ф, К

В (я и х

1 3 о

1 о а

I И о

1 ц

I о

6 о

1 к а

li e о

1 Ю ах нх ох ео 1й

1 К о

34 а

I д

ЭA

I ев

3I Эа

1

937537

1г

Составитель М.Щербакова

Редактор Г.Волкова .Техред К.Мыцьо Корректор В. Бутйга

Заказ 4385/36 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Электролит меднения, содержащий сернокислую медь, серную кислоту и производное тиосульфида, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочей плот.ности TQKB„ ïîâûtttåíèÿ рассеивающей способности электролита, электропроводности и пластичности покрытий, он в качестве производного тиосульФида содержит мвтилтиоурацилсульфокислоту при следующем соотношении компонентову г/JIt

Сернокислая медь 150-220

Серная кислота 40-100

Метилтиоурацилсульфокислота 0,000652-0,01370

Источники инФормации, принятые во внймание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 630648, кл. С 25 3 3/38,,1976.

2. РЖ Технология неорганических веществ, 1979, 9 13, Ю 298,, с. 349.