Електроліт міднення друкованих плат

Изобретение относится к гальваностегии, к электролитам для нанесения покрытий меди на печатные платы и может быть использовано для металлизации сквозных отверстий двусторонних и многослойных печатных плат, применяемых в радиоэлектронике, радиотехнике и приборостроении. Ближайшим по технической сущности к заявляемому является электролит для меднения печатных плат, содержащий (г.л): 70 - 80 сульфата меди пятиводного, 150 - 180 серной кислоты, 0,03 0,07 хлорида натрия, 0,05 0,1 полиэтиленгликоля, 0,005 - 0,04 динатриевой соли (2-оксипропансульфоновой-3-кислоты) дитиоацетали формальдегида [1]. Осадок меди, полученный из этого электролита, выдерживает не более 5 термоударов при относительном удлинении 8% и пределе прочности на разрыв - 34кГ/мм 2. Как отмечалось выше, соотношение толщины покрытия в отверстии и на контактной площадке является важной характеристикой осадков меди в производстве печатных плат. Однако, при этом необходимым условием высокого качества покрытия является его устойчивость к термическим нагрузкам (т.к. этот показатель пластичности осадка более объективный, чем показатель относительного удлинения). Исследование же устойчивости покрытий, осажденных из вышеуказанного электролита, показали, что они не выдерживают более 5 термических ударов. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования состава электролита путем введения дополнительного компонента в добавку, позволяющего повысить устойчивость медных покрытий к термическим ударам, что приведет к повышению качества печатных плат. Поставленная задача решается тем, что в электролит, содержащий сульфат меди, серную кислоту, хлорид натрия, полиэтиленгликоль, ди(натриевую соль 2-оксипропансульфоновой-3 кислоты) дитиоацеталь формальдегида вводится краситель, выбранный из группы: цианал голубой 4"3", нигрозин водорастворимый или метиловый фиолетовый при следующем соотношении компонентов (г/л): Для обоснования граничных концентраций компонентов органической добавки (концентрация неорганических компонентов общеприняты и не входят за рамки используемых в производстве печатных плат, в том числе и в прототипе) были приготовлены 9 растворов, составы которых приведены в таблице. Электролиты готовили растворением компонентов в отдельных порциях дистиллированной воды, после чего растворы сливали при перемешивании. Электролиты исследовались путем электролиза в электролитических ваннах объемом 5 и 30 литров. Определялись рассеивающая способность электролита (в ячейках Херинга Блюма) и в ячейке Молера), соотношение минимальной толщины осадка в середине отверстия к толщине на контактной площадке, относительное удлинение покрытий и предел прочности на разрыв (разрывная машина FPZ10/1, ГДР, устойчивость осадков к термоциклированию, режим корректировки электролита (количество электричества в А × ч/л до очередного введения смеси добавок). Медные покрытия осаждались на образцы из медной фольги и печатных плат. Использовались многослойные печатные платы толщиной 2,5 - 3мм с отверстиями диаметром 0,5 - 0,6мм. Подготовка образцов перед меднением осуществлялась согласно общепринятым технологическим операциям. Перемешивание электролита происходило при качании катодной штанги параллельно осям сквозных отверстий. Использовались фосфорсодержащие аноды марки АМФ. Толщину осажденной меди в отверстии и на поле платы определяли по шлифам с использованием микроскопа NEOFOT (ГДР). Необходимость корректировки электролита определялась по снижению пластических свойств покрытий (уменьшение значений относительного удлинения и появление трещин при термоциклировании) и ухудшение внешнего вида осадка (появление матовых зон, подгаров, шероховатостей). Все опыты и испытания электролита и покрытий проводились при температуре 18 - 25°C. Термоциклирование осадков осуществляли поочередными опусканием их в теплоносители с температурой +230 - 240°C и -20 - 23°C. Режим одного термоудара: 30 секунд в теплоносителе с температурой +230 - 240°C; 2 секунды - перенос в холодный теплоноситель; 30 секунд в теплоносителе с температурой -20 - 23°C. Одновременно был приготовлен раствор №10 (прототип), содержащий (г/л): Полученные данные сведены в таблицу. Как видно из таблицы, введение в сернокислый электролит меднения органической добавки, содержащей один из красителей: цианал голубой 4"3", нигрозин водорастворимый или метиловый фиолетовый, приводит к значительному повышению устойчивости покрытий к термоциклированию при сохранении высоких показателей рассеивающей способности, стабильности электролита и распределения металла в отверстии и на поле печатных плат (примеры 7, 8, 9). При недостатке одного из компонентов добавки снижаются пластические свойства осадков (относительное удлинение и устойчивость к термоциклированию) и стабильность электролита (примеры 2, 3, 5). При избытке дитиоацетали формальдегида (пример 1) и особенно при избытке красителя (пример 6) снижаются пластические и прочностные свойства покрытий. Превышение оптимальной концентрации полиэтиленгликоля нецелесообразно, так как это не приводит к дальнейшему заметному изменению свойств электролита и осадков. Таким образом, предложенный сернокислый электролит по сравнению с прототипом позволяет повысить устойчивость осадков меди к термическим ударам. Синтез основного компонента добавки ди(натриевой соли 2-оксипропансульфоновой-3 кислоты) дитиоацетали формальдегида разработан в Днепропетровском госуниверситете (А.с. СССР №167995 от 15 мая 1991, кл. C07C323/66, C25D3/38). Остальные компоненты добавки выпускаются промышленностью: Цианал голубой 4"3" по ТУ 6 - 14 - 312 - 84 Нигрозин водорастворимый по ГОСТ 4014 - 75 Метиловый фиолетовый по ТУ 6 - 09 - 945 - 76 Полиэтиленгликоль по ТУ 6 - 14 - 826 - 78 Электролит прошел длительные лабораторные испытания и в нестоящее время проходит промышленные испытания на двух предприятиях.