6.2. Гальванічне нанесення сплаву олово-свинець на друковані плати.

Гальванічне покриття сплавом олово-свинець є захисним і має таке призначення:

1) Металорезист захищає струмопровідний рисунок від дії травильного розчину;

2) Забезпечує паяння радіоелектронних елементів;

3) Захищає струмопровідний рисунок від дії навколишнього середовища.

У виробництві друкованих плат використовується сплав марки ПОС-61, який містить 61⁺⁵% олова і 39^-5% свинцю. Сплав марки ПОС-61 вибраний з таких причин:

1) За своїм складом сплав близький до евтектичного і має саму низьку температуру плавлення;

2) Такий склад сплаву забезпечує максимальну міцність паяних з’єднань;

3) Виключається утворення металевих голок під час зберігання плат.

Товщина сплаву на друкованих платах за вимогами стандарту повинна бути в межа 10÷12 мкм. Коли товщина сплаву буде більшою за 15мкм, то при його оплавленні буде спостерігатися краплеутворення і напливи в отворах, що зробить не можливим монтаж радіоелектронних елементів на плату. Сплав повинний бути гомогенний і повністю покривати поверхню струмопровідного рисунка.

6.2.1. Способи зближення потенціалів виділення окремих компонентів сплаву.

У гальванотехніці використовуються такі способи зближення потенціалів виділення.:

1) Змінювання концентрацій окремих компонентів;

2) Застосування комплексоутворювачів. При цьому стійкість комплексів із більш благородними компонентами повинна бути більшою;

3) Застосування ПАР, які гальмують виділення більш благородного компонента;

4) Виділення більш благородного компонента на граничному струмі.

При осадженні сплаву олово-свинець використовують перший та третій методи зближення потенціалів виділення.

На склад осаджуваного на катоді сплаву олово-свинець будуть впливати такі чинники:

1) Співвідношення вмісту двовалентних іонів олова та свинцю;

2) Концентрація ПАР в електроліті. ПАР гальмують виділення свинцю.Чим вища концентрація ПАР, тим менший вміст свинцю в сплаві і навпаки;

3) Умови адсорбції ПАР на катоді. Чим вища швидкість перемішування і вища температура електроліту, тим гірші умови адсорбції, тим менш ефективно діють ПАР.

4) Густина струму на катоді. Вибирають таки склад електроліту і робочий інтервал густин струму, щоб вміст сплаву не залежав від величини густин струму ( інакше на різних ділянках плати склад сплаву буде різним і кожна ділянка буде мати свою температуру плавлення сплаву ).

6.2.2. Електроліти для гальванічного нанесення сплаву пос-61.

Вимоги до електролітів:

1) Висока стабільність електроліту при експлуатації;

2) Висока стабільність складу сплаву;

3) Широкий діапазон допустимих густин струму;

4) Висока розсіювальна здатність.

Фторборатний електроліт, який широко використовується в промисловості, має такий склад: фторборат олова ( мет )- 16 г/л; фторборат свинцю ( мет )- 8 г/л; кислота борфтористоводнева – 260 г/л; кислота борна- 30 г/л; пентан – 4 г/л; гідрохінон – 1 г/л; температура 18 ÷ 25 ⁰С; катодна густина струму 0,5 ÷ 2,0А/дм².

Призначення окремих компонентів електроліту.

Борфтористоводнева кислота виконує такі функції: надає необхідну електропровідність; збільшує стійкість солей до гідролізу; підвищує розсіювальну здатність електроліту. Борна кислота – підвищує буферну ємність електроліту; перешкоджає розкладанню фторборату свинцю. Пентан – забезпечує дрібнокристалічну структуру осаду; підвищує розсіювальну здатність електроліту; гальмує виділення свинцю і тим самим визначає склад сплаву. Чим вища концентрація пентану, тим менший вміст свинцю в сплаві. Гідрохінон – відновлював. Гальмує процес окислення двовалентного олова у чотиривалентне. При утворенні сполук чотиривалентного олова вони гідролізують з утворенням метаолов’янистої кислоти, яка випадає в осад і при цьому захоплює і зв’язує ПАР.

Характеристика електроліту. Можна отримувати однорідні за складом покриття в діапазоні густин струму 0,5 ÷ 2,0А/дм². Однак, через велику кількість борфтористоводневої кислоти електроліт дуже агресивний до фоторезистів, забруднюється продуктами їх розкладання (органічними домішками). При накопиченні цих домішок електроліт очищають активованим вугіллям, фільтрують, корегують вміст ПАР і використовують повторно. Використовують аноди марки ПОС-61.

Нанесення блискучих покриттів сплавом ПОС-61. Такі покриття мають вирівняну, компактну поверхню і саме це надає поверхні такі властивості: підвищену твердість, підвищену корозійну стійкість, стійкість до окислення, кращу здатність до паяння. Найбільш поширеним для отримування блискучих покриттів сплавом є електроліт, що містить блискоутворюючу добавку Лимеда ПОС-61 і має такий склад: фторборат олова ( мет )- 12 ÷ 17 г/л; фторборат свинцю ( мет )- 5 ÷ 8 г/л; кислота борфтористоводнева – 180 ÷ 200 г/л; кислота борна- 5 ÷ 15 г/л; Синтанол ДС-10 – 6 ÷ 7 мл/л; добавка Лимеда ПОС-61 – 0,4 ÷ 0,5 г/л; температура 15 ÷ 30 ⁰С; катодна густина струму 2 ÷ 4 А/дм². У цьому електроліті Синтанол ДС-10 виконує роль змочувача, диспергує добавку Лимеда ПОС-61, яка є блискоутворючою добавкою.

З метою заміни дефіцитної борфтористоводневої кислоти на більш дешевий і недефіцитний матеріал на деяких підприємствах використовують кремнійфтористоводневий електроліт на основі кремнійфтористоводневої кислоти, яка є більш дешевою і доступною. Склад електроліту: кремнійфтористий свинець( мет ) – 12 ÷ 14 г/л; кремнійфтористе олово ( мет ) – 10÷20 г/л; кремнійфториста кислота – 150 ÷ 170 г/л; Синтанол ДС-10 – 60 мл/л; ДС-натрій – 5 мл/л; температура 15 ÷ 30 ⁰С; катодна густина струму 3÷5 А/дм².

Цей електроліт є більш дешевим, але більш агресивним, ніж борфтористоводневий електроліт.

Для усіх електролітів шкідливою домішкою є іони двохвалентної міді. Мідь осаджується на катоді, включається всклад покриття, частково його пасивує і погіршує здатність до паяння. Домішки цих іонів видаляють проробляючи електроліт з випадковими катодами при високій густині струму (більше 4 А/дм²).