RU2564190C1 - Aqueous solution for chemical deposition of tin on copper or copper alloy surface - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to instrument-making and radio electronic industry and can be used in conditions where there is need for a top coat on a high-planarity printed-circuit board or longer period of preserving the capacity for soldering, or corrosion protection of articles made of copper and copper alloys using tin-containing coatings, or as a resistive coating in copper and copper alloy etching processes. The aqueous solution for chemical deposition of tin coatings on a copper or copper alloy surface has components in the following ratio, g/l: tin dichloride dihydrate - 2-20, thiourea - 5-85, sulphuric acid - 5-75, fluorides - 0.1-100. The solution may contain ammonium fluorides and alkali or alkali-earth metal fluorides.

EFFECT: invention enables to obtain coatings on a copper or copper alloy surface, having improved appearance, physical-chemical and functional properties.

4 cl

Description

Изобретение относится к области приборостроения и радиоэлектронной промышленности и может быть использовано в тех случаях, когда требуется финишное покрытие печатной платы высокой планарности или длительное время сохранения возможности пайки, или защита от коррозии изделий из меди и медных сплавов с помощью оловосодержащих покрытий, или в качестве резистивного покрытия в процессах травления меди и медных сплавов.The invention relates to the field of instrumentation and the electronics industry and can be used in those cases where a top coating of a high planarity printed circuit board or a long soldering time is required, or corrosion protection of copper and copper alloy products using tin coatings, or as a resistive coating coatings in the etching processes of copper and copper alloys.

Известен способ электрохимического нанесения олова, в котором используются сернокислые и борфтористоводородные электролиты с различными добавками [1]. Недостатком известного способа является то, что используемые электролиты дороги, они требуют использования выпрямителей и дорогостоящих оловянных анодов.A known method of electrochemical deposition of tin, which uses sulfate and hydrogen fluoride electrolytes with various additives [1]. The disadvantage of this method is that the electrolytes used are expensive, they require the use of rectifiers and expensive tin anodes.

Для тех же целей известно также использование растворов для химического оловянирования [1].For the same purposes, the use of solutions for chemical tinning is also known [1].

Однако некоторые из них эксплуатируются при повышенной температуре (60-70°С), что требует дополнительных энергетических затрат, и содержат в своем составе дефицитные компоненты с высокой концентрацией.However, some of them are operated at elevated temperatures (60-70 ° C), which requires additional energy costs, and contain deficient components with a high concentration.

Наиболее близким к предлагаемому раствору является состав для химического нанесения оловянных покрытий на детали из меди и ее сплавов, содержащий олово двухлористое двухводное - 8-20, тиомочевину - 35-45, серную кислоту - 30-40 и волгонат 0,5-1,0 [2].Closest to the proposed solution is a composition for the chemical deposition of tin coatings on parts of copper and its alloys, containing tin dichloride, two-water - 8-20, thiourea - 35-45, sulfuric acid - 30-40 and volgonate 0.5-1.0 [2].

Недостатком прототипа является то, что оловянные покрытия, получаемые из этого раствора, имеют неоднородный серый вид, малоразвитую крупнокристаллическую структуру и высокую степень шероховатости поверхности, что отрицательно сказывается на их функциональных свойствах, а также не способны сохранять длительное время способность к пайке и непригодно в качестве резистивного покрытия в процессах кислого и щелочного травления.The disadvantage of the prototype is that the tin coatings obtained from this solution have a heterogeneous gray appearance, an underdeveloped coarse-crystalline structure and a high degree of surface roughness, which negatively affects their functional properties, and also are not able to maintain the soldering ability and are unsuitable for a long time. resistive coating in acid and alkaline etching processes.

Задача изобретения - разработка водного раствора химического оловянирования, обеспечивающего получение на поверхности меди и ее сплавов покрытий с улучшенными показателями по внешнему виду, физико-химическим и функциональным свойствам.The objective of the invention is the development of an aqueous solution of chemical tinning, providing coatings on the surface of copper and its alloys with improved indicators in appearance, physico-chemical and functional properties.

Поставленная задача достигается тем, что в водный раствор для химического нанесения оловянных покрытий на поверхность меди и ее сплавов, содержащий олово двухлористое двухводное, тиомочевину и серную кислоту, согласно изобретению дополнительно введены фториды (аммония, щелочных иди щелочноземельных металлов) при следующем соотношении компонентов, г/л:The problem is achieved in that in an aqueous solution for the chemical deposition of tin coatings on the surface of copper and its alloys containing tin dichloride, thiourea and sulfuric acid, fluorides (ammonium, alkali or alkaline earth metals) are additionally introduced according to the invention in the following ratio of components, g / l:

олово двухлористое двухводное - 2-20tin two-chloride two-water - 2-20

тиомочевина - 5-85thiourea - 5-85

кислота серная - 5-75sulfuric acid - 5-75

фторид (аммония, щелочных или щелочноземельных металлов) - 0,1-100.fluoride (ammonium, alkaline or alkaline earth metals) - 0.1-100.

Предлагаемый раствор готовится следующим образом. В половину расчетного количества холодной дистиллированной воды вводится необходимое количество серной кислоты, а затем расчетное количество олова двухлористого двухводного, раствор нагревается до 50°С и перемешивается до полного растворения хлорида олова. После его растворения вводятся тиомочевина, тщательно перемешивается до полного растворения. Фториды (аммония, щелочных или щелочноземельных металлов) растворяются в половине расчетного количества дистиллированной воды при нагревании до 50°С и постоянным перемешивании. Полученные растворы охлаждают до комнатной температуры и смешивают. При этом допускается частичное помутнение раствора. Сразу же после приготовления раствор готов к использованию.The proposed solution is prepared as follows. The required amount of sulfuric acid is introduced into half the calculated amount of cold distilled water, and then the estimated amount of tin dichloride is added, the solution is heated to 50 ° C and mixed until the tin chloride is completely dissolved. After its dissolution, thiourea is introduced, it is thoroughly mixed until complete dissolution. Fluorides (ammonium, alkali or alkaline earth metals) are dissolved in half the calculated amount of distilled water when heated to 50 ° C and with constant stirring. The resulting solutions were cooled to room temperature and mixed. In this case, partial turbidity of the solution is allowed. Immediately after preparation, the solution is ready for use.

Концентрация фторидов (аммония, щелочных и щелочноземельных металлов), указанная в рецептуре, обеспечивает получение наилучших характеристик оловянных покрытий как по внешнему виду, так по функциональным и физико-химическим свойствам. Снижение содержания фторидов менее 0,1 г/л приводит к снижению качества и внешнего вида покрытия (неоднородность покрытия). Увеличение концентрации выше 100 г/л может способствовать образованию в растворе осадка и снижению срока использования раствора.The concentration of fluorides (ammonium, alkali and alkaline earth metals) indicated in the formulation provides the best characteristics of tin coatings both in appearance and in functional and physicochemical properties. A decrease in the fluoride content of less than 0.1 g / l leads to a decrease in the quality and appearance of the coating (coating heterogeneity). Increasing the concentration above 100 g / l can contribute to the formation of sediment in the solution and reduce the life of the solution.

Поверхность меди и ее сплавов, обработанная в предложенном водном растворе при 17-50°С в течение 5-30 минут, покрываются однородным плотным слоем олова от серого до ярко-белого цвета.The surface of copper and its alloys, treated in the proposed aqueous solution at 17-50 ° C for 5-30 minutes, is covered with a uniform dense tin layer from gray to bright white.

Улучшение качества покрытий из растворов со фторидами способствует физико-химическим характеристикам осадков олова на поверхностях меди и ее сплавах при меньших толщинах и большей равномерности.Improving the quality of coatings from solutions with fluorides contributes to the physicochemical characteristics of tin deposits on the surfaces of copper and its alloys with smaller thicknesses and greater uniformity.

Применение предлагаемого водного раствора позволяет снизить стоимость покрытия за счет уменьшения толщины олова на деталях из меди и ее сплавов при лучших физико-химических и технологических характеристиках покрытий.The use of the proposed aqueous solution allows to reduce the cost of the coating by reducing the thickness of the tin on the parts of copper and its alloys with the best physico-chemical and technological characteristics of the coatings.

Источники информацииInformation sources

1. Инженерная гальванотехника в приборостроении. Под ред. А. Гинберга. - М.: Машиностроение, 1977 г., с.186.1. Engineering electroplating in instrument making. Ed. A. Ginberg. - M.: Mechanical Engineering, 1977, p.186.

2. Патент РФ №2121013, С23С 18/52, опубл. 27.10.1998.2. RF patent No. 2121013, C23C 18/52, publ. 10/27/1998.

Claims (4)

1. Водный раствор для химического нанесения оловянных покрытий на поверхность меди и ее сплавов, содержащий олово двухлористое двухводное, тиомочевину и серную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фториды при следующем соотношении компонентов, г/л:
олово двухлористое двухводное 2-2,0 тиомочевина 5-85 кислота серная 5-75 фториды 0,1-100 1. An aqueous solution for the chemical deposition of tin coatings on the surface of copper and its alloys containing tin dichloride, thiourea and sulfuric acid, characterized in that it additionally contains fluorides in the following ratio of components, g / l:
two-water tin dichloride 2-2.0 thiourea 5-85 sulfuric acid 5-75 fluorides 0.1-100 2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фториды аммония.2. The solution according to claim 1, characterized in that it further comprises ammonium fluorides. 3. Раствор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фториды щелочных металлов.3. The solution according to claim 1, characterized in that it further comprises alkali metal fluorides. 4. Раствор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фториды щелочноземельных металлов. 4. The solution according to claim 1, characterized in that it further comprises alkaline earth metal fluorides.