4.3. Электро-химическое осаждение сплавов железо-никель

Осаждение таких сплавов затруднено из-за возникновения больших внутренних напряжений в покрытиях, включения в осадок примесей (H₂,S,C, гидроокиси и др.).

Для осаждения сплавов железо-никель могут быть использованы различные электролиты, простые и комплексные — сульфатные, хлористые, цитратно-аммиакатные, пирофосфатные. Наиболее перспективно использование сульфоаминовых электролитов, так как они позволяют получить магнитные плёнки с наименьшими внутренними напряжениями. Например, осаждение сплава железо-никель можно осуществить из электролита, содержащего сульфоаминовокислое железо, сульфоаминовокислый никель, а также сегнетову соль и сахарин. Плотность тока примерно 3 А/дм².

Для получения сплава Ni–72%,Fe– 28% необходимо поддерживать отношение ионов в растворе согласно соотношениюNi²⁺ :Fe²⁺ = 10 : 1. При изменении этого соотношения от указанного (оптимального) коэрацетивная сила магнитного покрытия возрастает.

Органические добавки (сахарин, тиомочевина) снижают внутренние напряжения в пленках, что приводит к уменьшению коэрцитивной силы Hc.

Для увеличения анизотропии и коэффициента прямоугольности используют наложение магнитного поля во время электроосаждения (200¸300 э). Изменяя напряженность магнитного поля, можно регулировать анизотропию пленок.

В качестве запоминающего устройства ЭВА могут использоваться цилиндрические магнитные плёнки, нанесённые на основу, которой является вольфрамовая или медная проволока (остеклованная). Наиболее широко применяют проволоку диаметром 250 мкмиз бериллиевой бронзы.

Подготовка проволоки для покрытия заключается в отжиге при температуре около 500¸550°С, после этого проволоку подвергают электрохимическому полированию, затем анодному травлению в слабокислом электролите, декапированию в соляной кислоте.

Осаждение магнитного сплава Fe-Niпроизводится электрохимическим методом при непрерывном движении проволоки. Толщина магнитной плёнки составляет приблизительно 1мкм. Для создания анизотропной характеристики цилиндрической магнитной плёнки, её пропускают через катушку создающую круговой ток в несколько десятковЭрстед. При перемешивании электролита производительность процесса значительно повышается. После нанесения магнитной плёнки запоминающее устройство покрывают лаком. Всё вышеописанное производят в едином технологическом цикле, на автоматической установке.

4.4. Особенности гальванических операций в производстве печатных плат

С помощью химического осаждения металла из раствора его соли можно получить слой небольшой толщина порядка 10 мкм. Этот слой имеет весьма высоко сопротивление и не годится для печатных проводников. Увеличить его толщину до нужной величины (порядка 40 мкм) можно с помощью гальванического осаждения. При этом слой химически осажденного металла будет выполнять роль катода.

Меднение в сернокислом электролите. Электролит сернокислого меднения является предшественником всех электролитов меднения и многих других гальванических растворов. В простейшем виде он состоит только из сернокислой меди и серной кислоты.

Осадки из этого электролита получаются мягкими со столбообразной структурой. Однако существуют дополнительные агенты, введение которых помогает получить более твердые, мелкокристаллические, гладкие и блестящие осадки. В том и другом случае плотность тока низкая, в результате чего при гальваническом покрытии плат получается плохое соотношение толщины покрытия в отверстии и по поверхности. Это легко компенсируется путем избыточного гальванического покрытия поверхности плат для получения необходимой толщины покрытия в отверстиях. Типовые режимы приведены в таблице . Таблица 2.4. Типовой состав и режимы работы электролита сернокислого меднения

Состав	Количество
Сернокислая медь CuSO4*5H2O, г/л	160 ¸300
Медь Cu 2+	40 ¸75
Серная кислота H2SO4, г/л	52,5 ¸135
Дополнительные компоненты	при необходимости

Условия работы

Температура	20 50
Катодная плотность тока, А/дм2	2 5
Анодная плотность тока, А/дм2	1,5 4,5
Катодный выход по току, %	99 100
Анодный выход по току, %	100 102
Перемешивание	воздухом, не содержащим масел

Назначение компонентов.Серная кислота является компонентом, необходимым для связывания металла, способствующим растворению анодов и увеличивающим электропроводность раствора. Она также играет роль очистителя и уменьшает катодную и анодную поляризацию.

С целью улучшения осадков в электролит сернокислого меднения могут быть добавлены различные компоненты. Эти компоненты придают покрытию чистоту, твердость, ровную и блестящую поверхность, предотвращают его разрастание.

Такими добавками являются клей, желатин, патока и многие органические и неорганические соединения. Кроме того, часто применяются различные добавки по фирменным рецептам, которые тоже способствуют образованию гладких, однородных, мелкокристаллических осадков. Действие большинства добавок легко контролируется по внешнему виду осадков и при испытании гальванических покрытий на равномерность толщины.

Особенности технологических режимов:

Обычный контроль. При длительной работе, особенно при перемешивании воздухом, в электролите повышается концентрация сернокислой меди и снижается содержание серной кислоты. Восстановление состава производится удалением части раствора и корректировкой содержания компонентов.

Аноды — медь электролитическая. На анодах из фосфоросодержащей меди (0,02¸0,04% фосфора) образуется пленка, которая снижает количество шлама в растворе. Содержание хлоридов должно быть незначительное (0,0015¸0,005%).

Фильтрация — непрерывная, через фильтр в циркуляционной системе.

Дефекты гальванических покрытий.

Загрязнения. Сернокислые электролиты менее восприимчивы к ионам загрязнений, чем многие другие электролиты. Никель, железо, мышьяк и сурьма ухудшают работу гальванической ванны.

Неоднородность осадков.Обусловлена присутствием органических примесей. Необходимо очищать ванну с помощью активированного угля и фильтрацией.

Хрупкие, шероховатые, неоднородные по цвету осадки. Причина – наличие примесей мышьяка и сурьмы. Это устраняется добавлением желатина или танина. Шероховатость может быть обусловлена присутствием в ванне мелких частиц. Для устранения недостатка можно заключить аноды в чехол из специальной материи (дайнела). Можно также фильтровать электролит через 5-микронный фильтр.

Низкая электропроводность.Увеличение содержания сернокислой меди уменьшает электропроводность электролита, что вызывает увеличение напряжения, перегрев ванны и прокол резиста. Чрезмерное содержание железа или никеля также уменьшает электропроводность.

Разрастание осадков.Дендритные, крупнозернистые осадки обычно образуются из-за уменьшенного содержания в электролите добавок, снижающих зернистость и из-за наличия блескообразователя.