Введение к работе
Актуальность темы. В микроэлектронике, радиопромышленности, приборостроении важное значение имеют легкоплавкие покрытия. Чтобы расширить возможности использования электрохимических покрытий применяют сплавы из двух и более компонентов.
При сборке новых устройств микроэлектронной техники перспективно использование легкоплавких припоев, имеющих, температуру плавления значительно ниже допустимой температуры нагрева отдельных элементов, хорошую текучесть, способность к пайке в течение длительного времени, химический состав, близкий к эвтектическому. Внедрение в микроэлектронике нового метода бесфлюсовой многоступенчатой пайки - сварки требует подбора подходящих легкоплавких припоев и разработки технологии их нанесения. Учитывая эти требования особый интерес могут представлять электролитические сплавы олова с индием и кадмием, обладающие более низкой температурой плавления по сравнению с традиционными (ПОС и др.). Несмотря на известную токсичность кадмия использование его в легкоплавких сплавах представляет большой интерес, т.к. позволяет значительно снизить температуру плавления, тем более, что при незначительных его количествах в условиях микроэлектроники этот недостаток вряд ли может представлять серьезное препятствие.
Однако, существующие кислые электролиты осаждения сплавов олово-индий и олово-кадмий, позволяющие получать осадки хорошего качества, содержат соли двухвалентного олова и отличаются очень малой устойчивостью в хранении и эксплуатации., вследствие окисления олова (2+) до олова (4+). А качество покрытий, получаемых из устойчивых в работе станнатных ванн, является неудовлетворительным.
Поэтому, являются актуальными разработка устойчивых электролитов на основе солей четырехвалентного олова для осаждения сплавов олово-индий и олово-кадмий, не содержащих органических добавок, позволяющих получать покрытия хорошего качества, и исследование кинетических закономерностей процессов выделения сплавообразующих металлов в условиях стационарного и нестационарного электролиза.
Нестационарный электролиз является перспективным методом совершенствования электроосаждения покрытий, так как представляет возможность изменять состав, структуру и физико-механические свойства осадков изменением лишь электрического режима питания ванны. Особое значение нестационарность процессов может приобретать в случае электролитического осаждения сплавов.
Результаты исследований являются актуальными не только с практической точки зрения, но и для теории электролитического осаждения сплавов из кислых электролитов, содержащих соли четырехвалентного олова.
Цель работы. Разработка кислых электролитов на основе солей четырехвалентного олова для осаждения сплавов олово-индий и олово-кадмий, не содержащих органических добавок, устойчивых при хранении и эксплуатации, позволяющих получать покрытия хорошего качества. Исследование кинетических закономерностей процессов выделения сплавообразующих металлов, а также свойств сплавов в условиях стационарного и нестационарного электролиза.
Научная новизна.
-
Показана возможность осаждения сплавов олово-индий и олово-кадмий из кислых цитратных электролитов на основе солей четырехвалентного олова.
-
Установлены основные закономерности совместного электроосаждения олова с индием и кадмием из предложенных электролитов при периодическом и постоянном токе.
-
Выяснена природа лимитирующей стадии разряда ионов сплавообразующих компонентов в сплав. Сделано предположение, что состав прикатодно-го слоя электролита отличается от состава объема раствора, вследствие стадийного разряда ионов сплавообразующих металлов.
Практическая значимость.
Проведенные исследования позволили разработать кислые цитратные электролиты на основе солей четырехвалентного олова для электроосаждения сплавов олово-индий и олово-кадмий устойчивые во времени, позволяющие получать покрытия хорошего качества с пониженной температурой плавления по сравнению с ПОС. Данные сплавы можно рекомендовать в качестве припоев для многоступенчатой пайки - сварки. В модельных условиях показана перспективность использования предложенных электролитов. Разработана методика утилизации солей индия из отработанных электролитов и усовершенствована методика колориметрического анализа сплава олово-индий.
Автор защищает.
-
Разработанные составы кислых цитратных электролитов на основе солей четырехвалентного олова для электроосаждения сплавов олово-индий и олово-кадмий эвтектического состава, устойчивые при хранении и в работе.
-
Результаты исследования совместного электроосаждения и влияния режимов электролиза и состава электролита на качество, состав и физико-механические свойства покрытия сплавами олово-индий и олово-кадмий.
-
Условия и режимы электроосаждения сплавов олово-индий и олово-кадмий с заданными для производства температурами плавления.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной научно-практической конференции "Теория и практика электрохимических процессов и экологические аспекты их использования", г. Барнаул, 1990 г.; международной научно-технической конфенренции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (VII Бенардосовские чтения), г. Иваново, 1994 г.; научно-техническом семинаре "Печатные платы в потребительской радиоэлектронике", г. С.-Петербург, 1991 г.; ежегодных (1990-1994) научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников ИГХТА.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы.
Диссертация содержит: введение, четыре главы, выводы, список литературы (96 наименований), приложение. Диссертация изложена на 124 страницах, включает 50 рисунков и 3 таблицы.
