Технология многослойных печатных плат

Физические свойства осадкою меди

Основные неполадки при гальваническом меднении из борфтористоводородного и сернокислого электролитов:

В [35] исследовано влияние ннешнего магнитного поля на ха­ рактеристики медного гальванического покрытия, обнаружено уменьшение энергии, необходимой для осаждения металлизации при возрастании напряженности магнитного поля. Особенности воздействия поля на формирование металлизации отверстий, а именно увеличение однородности распределения меди, могут иметь практическое применение при производстве ПП.

После осаждения меди на ее поверхность наносятся различные покрытия, в основном, сплавы. Осаждение электролитических спла­ вов — важный способ получения покрытий с новыми физико-хи­ мическими свойствами.

11.3. ОСАЖДЕНИЕ СПЛАВА ОЛОВО—СВИНЕЦ

Сплав (ОС) (61+5 олова, 39_5% свинца) наносится на ПП для обеспечения пайки элементов и в качестве защитного резиста при травлении. Для совместного выделения на катоде двух метал­ лов необходимо достижение потенциала, достаточного для выделе­ ния каждого из них. Потенциалы олова и свинца в борфтористоводородных растворах столь близки, что совместное выделение их на катоде возможно при самых низких значениях плотности тока. В этом электролите олово является менее благородным металлом: <pSn/Sn2+= —0,14В; ФРЬ/РЬ2+—0,13В.

Оловянно-свинцовые покрытия могут быть получены из борфто- ристо-, крем'нефтористоводородных и фенолсульфоновых электро­ литов. Промышленное применение пока нашел лишь борфтористоводородный электролит. Для предупреждения резких колебаний значений pH в электролит вводят борную кислоту, что повышает буферную емкость раствора, т. е. позволяет поддерживать pH в узких пределах, препятствует разложению фторборатов. Разложе­ ние фторбората свинца может вызвать выпадение в осадок свин­ ца в виде фторида свинца, изменив соотношение солей металлов в растворе и соответственно состав осадка. Свободная борфтористоводородная кислота повышает электропроводность электролита, увеличивает стойкость к гидролизу борфтористоводородных солей ионов металла Sn(BF4) 2+ 2 H2O ^S n(O H ) 2 + 2HBF4, сдвигая рав­ новесие реакции в левую сторону, снижает концентрацию ионов металлов, уменьшает разрастание покрытия, измельчает зерно сплава. Как показала практика, наибольшее затруднение вызывает приготовление фторбората олова. Взаимодействием фторборной кислоты с окисью или гидроокисью олова химически чистую соль фторбората олова получить -нельзя. Раствор фторбората олова получается лишь при контактном вытеснении металлическим оло- BOIM меди из фторбората медиРеакция эта протекает медленно, для ускорения необходимо раствор фторбората меди нагревать до 65... 85° С. Металлическое олово (в виде стружки) следует вво­ дить постепенно, при перемешивании. Присутствие клея или пеп­ тона в электролите необходимо не только для получения осадков с мелкокристаллической структурой, но и для обеспечения опреде­ ленного содержания олова в катодном осадке. С увеличением со­ держания клея в электролите повышается содержание олова в осадке, а при отсутствии клея практически осаждается один сви­ нец. Измерения катодной поляризации при раздельном осаждении свинца и олова в присутствии различных концентраций клея по­ казало, что процесс осаждения свинца тормозится в значительно

большей степени при введении в электролит клея, чем при осаж­ дении олова. Именно этим можно объяснить повышение содержа­ ния олова в осадке по мере увеличения содержания клея в элект­ ролите. Как правило, изменение условий электролиза, которые вы­ зывают повышение поляризации, соответствует осаждению менее благородного металла — олова. Гидрохинон, являясь восстановите­ лем, тормозит окисление двухвалентного олова до четырехаалентного. Олово четырехвалентное образует метаоловянную кислоту, которая выпадает в осадок, увлекая за собой клей. Толщина спла­ ва при использовании его в технологии ПП должна составлять 10 12 мкм. Толщина припоя ОС в соответствии с американским стандартом должна быть минимум 8 мкм. Сплав должен быть го­ могенным и полностью покрывать проводники. Содержание олова в припое должно составлять 61-1-5%. Процесс осаждения ведется при катодной плотности тока 1 А/дм2, pH ^0,5. При этом скорость осаждения сплава равна 30 мкм/ч.

Электроосаждение сплавов требует более строгого соблюдения режимов, для того чтобы получить сплав требуемого состава. В зависимости от габаритных размеров платы и ее расположения в

большей. Изменение плотности тока влияет на соотношение ком­ понентов в покрытии, что, в свою очередь, влияет на пояемость. Электролитический сплав ОС-61 находится в соответствии с ди­ аграммой состояния. Свинец и олово не образуют ни твердых рас­ творов, ни интерметаллов, давая эвтектическую смесь. Точка плав­ ления сплава ОС эвтектического состава (61 олова, 39% свинца) равна 183° С. Она повышается, если нанесенное покрытие имеет более высокое содержание любого из составляющих, достигая 240 ... 260° С, что может привести к короблению ПП. Во время пе­ рерыва в работе аноды следует удалять из электролита и закры­ вать ванну плотной крышкой. Для ПП, где в основном применя­ ют оловянно-свинцовое покрытие, разработаны новые электролиты, характеризующиеся низким содержанием ионов металлов (олова, свинца) и высокой концентрацией свободной борфтористоводородной кислоты.

В [36] исследовались равномерность распределения осадка и состав сплава ОС, осажденного из двух различных борфтористово-