[1]1 Изобретение относится к очистке
металлических поверхностей химическими способами, а именно к очистке поверхности олова и его сплавов со
свинцом и/или висмутом, и может быт использовано для улучшения подготов ки поверхности перед нанесением гал
ванических покрытий и пайкой при из готовлении всевозможных изделий в радиоэлектронной, полупроводниковой
и других отраслях промьшшенности. Олово и его сплавы со свинцом и/или висмутом являются основными
материалами, используемыми как в ка честве припоев, так и в качестве покрытий для паяемых изделий. Однако
известно, что эти сплавы сравнительно легко окисляются на воздухе, особенно
в присутствии влаги, и покрываются тонкой оксидной пленкой,ухудшающей пайку. На окисленной поверхности
затруднено также осаждение других гальванических покрытий. Особенно большие проблемы возникают при
изготовлении печатных плат, так как в этом случае поверхность покрытия
обычно окисляется в процессе травления меди. Кроме того, в конструкциях
ряда электронных и полупроводниковых приборов наряду с оловом и его сплавами
нередко применяется медь. Медь также часто остается на участках печатных плат, граничащих с покрытием
сплавов олова. Поэтому при разработке состава раствора в оптимальном
варианте следует учитывать возможность одновременной очистки поверхности олова или его сплава и меди.
Таким образом, необходим раствор для удаления с поверхности олова и его сплавов со свинцом и/или висму
том оксидных или других соединений, а также оксидных соединений с поверх
ности меди при одновременном ее присутствии без растравливания и потемнения металлических поверхностей
как при кратковременной, так и при продолжительной обработке. Указанньй результат должен получиться
при температуре от 15 до 90 С при продолжительности обработки от 15 с до 15 мин и кислотности раствора
от 0,3 до 5,0. Известен растрор для очистки поверхности сплавов олова в присутствии
меди, содержащий лигандь для ионов олова и свинца, тиомочевину или ее произБОдное, хлориды щелочных
30 металлов или аммония, поверхностноактивное
вещество неионогенного типа и стабилизатор - трихлоруксусную кислоту или ее соль - для предотвраш;ения
потемнения поверхности меди. В качестве лигандов используют борфтористоводороднуто
, сульфаминовую, винную , глюконовую или фенилсульфоновую кислоты lj .
Однако указанный раствор отличается узким интервалом времени обработки
. Поверхность сплавов олова очищается в этом растворе лишь при кратковременной обработке (до 5-20 с),
а при более продолжительной обработке становится темной и рыхлой. Наиболее близким к предлагаемому
по технической сущности и достигаемому результату является раствор для
очистки и осветления сплавов олова, содержащий комплексообразующее соединение
для ионов олова и свинца - борфтористоводородную кислоту, тиомочевину
-и поверхностно-активное вещество неионогенного или катионного типа 21.
Однако известный раствор отличается недостаточным качеством очистки
поверхности сплавов олова. Кроме того, при очистке поверхности сплавов олова
, находящейся в соприкосновении с медной поверхностью, в растворах из-
вестного состава происходит сильное потемнение поверхности меди, даже
при кратковременной обработке, из-за химического осаждения компонентов сплава.
Цель изобретения - улучшение качества очистки поверхности и предотвращение ее потемнения.
Поставленная цель достигается тем, что раствор для очистки поверхности
олова и его сплавов, содержащий фторсодержащее вещество, тиомочепину
, комплексообразователь и поверхностно-активное вещество (ПАВ), содержит в качестве фторсодержащего
вещества кремнефтористоводородную кислоту или ее аммонийную соль, в
качестве комплексообразователя - по крайней мере один элемент, выбранный
из группы содержащей сульфаминовую, винную, лимонную, яблочную (оксиянтарпую
) , глико:1ену)о, глюконовую, глицериновую (Л,|}-диоксипропионовую)
кислоту шти их аммонийную соль, а в. качестве поверхностно-активного вещества
- оксиэтилированные первичные ( синта -10 С 13
жирные спирты фракция НОЛ ДС-10) при следующем соотношени
компонентов, г/л: Кремнефтористоводородная кислота или ее аммонийная
соль1-50 Тиомочевина20-60 По крайней мере один
элемент, выбранньй из группы, содержащей сульфаминовую, винную,
лимонную, яблочную, гликолевую, глюконовую, глицерино.вую кислоту
или их аммонийную соль 50-200 Оксиэтилированные перВичные жирные спирты
фракции C, (синтанол ДС-10)0,5-10 Очистку поверхности олова и его
сплавов оценивают по увеличению отражательной способности и уменьше нию контактного сопротивления повер
ности после обработки в известном и в предлагаемом растворах. Для испытаний качества очистки
fповерхности применяют медные элект роды (40x60 мм), покрытые гальваническим способом блестящим оловом
или термическим способом - сплавами олова со свинцом Sn (61%)-Pb; Sn (20%)-Pb; олова с висмутом
Sn (42%)-Bi или тройным сплавом Sn (25%)-Pb (25%)-Bi и оксидированн в воздухе при температуре, близкой
.к температуре плавления соответству щего сплава в течение 10 мин. Качес
во очистки поверхности олова и его сплавов в известном и в предлагаемо
растворах оценивают измерением блес комером ФБ-2 отражательной способно
ти поверхности до (Кц) и после (Rj) ее обработки. Относительное изменение
отражательной способности (Rgr) рассчитывают по формуле ROT -- ---100%
Измерение контактного сопротивле ния поверхности олова и его сплавов до и после обработки в указанных в
таблице растворах проводят миллиомметром Е 6-12 методом наложения кол
цевого серебренного контакта с геом рической площадью 0,5 см . Сила на грузки 20 г/см. (Измеренное таким
образом контактное сопротивление чи той поверхности олова и его сплавов
составляет 16-20 мОм/см, в зависимости от состава сплава), Водные растворы готовят произвольным растворением всех компонентов. Результаты обработки сплава олова в
растворах даны в таблице. Очистка поверхности олова и его сплавов со свинцом и/или висмутом
производится при температуре раствора 15 - (оптимальная 35-50°С) .
Продолжительность обработки 15 с 15 мин, рН раствора 0,3 - 5,0. Готовят 11 растворов, первый из
которых - известный (примеры 1 и 2 в таблице), последующие составы относятся к предельным и оптимальным
значениям концентраций компонентов предлагаемого раствора (примеры 3-15 в таблице).
Отражате11ьная способность и контактное сопротивление находятся в непосредственной связи с истинной
чистотой поверхности. Определение этих показателей достаточно для оценки состояния поверхности.
Под чистотой поверхности подразумевается удаление с поверхности обрабатываемого
металла оксидной пленки. Так как эта пленка является плохим проводником тока, ее толщина находится
в прямой связи с контактным сопротивлением , т.е. с сопротивлением,
измеряемым между подвергаемым очистке металлом и прижимаемым к его поверхности
другим проводником, не содер- . 1жащим непроводящей пленки на своей
поверхности. Поэтому способ измерении контактного сопротивления часто при-.
меняется для непосредственной оценки чистоты поверхности. В более сложной
связи с толщиной оксидной пленки находится отражательная способность
металлической . поверхности. Происходит рассеивание падающего света оксидной
пленкой, и поэтому с ростом толщины оксидной пленки на металлической
поверхности отражательная способность поверхности уменьшается. Выбранные верхние пределы содержания
сульфаминовой кислоты, оксикарбоновых кислот или их солей, а также
тиомочевины для большинства растворов являются предельными из-за достижения
их насыщения. Содержание jnoGoго компонента раствора меньше указанных концентраций нижнего предела не
обеспечивает достижения пололсительных результатов по качеству очистки поверхности
, что подтверждает представленный пример. i Пример. Пластины из сплава Sn (61%)-Pb после термического оксидирования
вьщерживают в течение 3 мин в водном растворе, содержащем, г/л: сульфаминовая кислота 45; кремнефтористая
кислота 0,5; тиомочевина 35; синтанол 2,0. Температура раствора 50 С, рн 1,6. Контактное сопротивление
поверхности до обработки 28 мОм/см, после обработки 25 мОм/см. Разница между контактным
сопротивлением обработанной и идеаль но чистой поверхности 7 мОм/см.. От-
носительное изменение отралсательной способности после обработки +10,7%. В предлагаемом растворе лучше
осветляется поверхность, так как относительная отражательная способност
поверхности после очистки в предлагаемом растворе до 13 раз больше, чем в известном; лучше снимаются ок-
Состав раствора, Показатели по г/л, режим и результаты об234 5 67 работки
[13]150 30
сидные соединения металлов, вследствие чего контактное сопротивление очищенной поверхности олова или его
сплавов в предлагаемом растворе лишь на 1-3 мОм/см превышает контактное
сопротивление чистой поверхности, тогда как после очистки поверхности
в известном растворе контактное сопрогивление на 7-8 мОм/см превышает
контактное сопротивление чистой поверхности . Кроме того, предлагаемый раствор
по сравнению с известными не растравливает металлическую поверхность
олова и его сплавов при продолжительной обработке, а также создает возможность совместной подготовки
поверхности олова и его сплавов без химического осаждения компонентов
сплава на очищенной медной поверхности . примеру
8 9 10 I 11 12 13 14 15 Состав раствора,
г/л, режим и результаты обработки Кремнефтористая
кислотаl 5V,515 15 Тиомочевина 50 50 30 30 45 45 Аммоний крецнефтористый
Синтанол ДС-10 1,0 1,0 5,0 5,010,0 рН раствора1,2 1,2 0,8 0,8 0,6 0,6 1,4
Температура, € 50 50 55 55 15 40 90 Продолжительность обработки, с 120 120 180 90 900 300 30
Относительное изменение отражательной способности
после обработки, %+10 +4 +102+31 +30+28 +39 Контактное сопротивление
поверхности до oбpaбoткиj мОм/см 26 26 26 27 27 28 28
Контактноесо-. противление поверхности после обра-.
ботки, мОм/см 24 25 18 19 21 23 19 Разница между
контактными сопротивлениями очищенной и идеально
чистой поверхности , мОм/см26702. 1-31 Состав сплава
Sn
[14]Продолжение таблицы 1П ЕШПЕ Л:Ш: Е1:31 Показатели по примеру 25 1,0 15 50 10 5,0
60 40 40 40 40 40 35 30 20 . 10 2,0 2,0 2,5 2,5 2,0 2,0 0,5
1,0 1,0 2,5 1,9 1,3 0,3 5,0 0,9 90 40 50 40 40 40 40 40 15 60 600 180 180 180 180 30;
+55 +26 +45 +38 +130+50+40 +54 27 31 27 31 26 29 27 29 22 21 19 20 17 20 22 21 32110121 +
Состав раствора, . Показатели по г/л, режим и1
12 3 4 1 5 1 6 I 7 результаты обработки
