Электрохимический синтез покрытий из сплава Sn–Ag в сульфатном растворе

  • Ольга Николаевна Врублевская Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-4877-0974
  • Марина Александровна Шикун Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-2655-2332

Аннотация

Определены оптимальные условия электрохимического синтеза из сульфатного электролита покрытий из применяемого в сборке изделий электронной техники легкоплавкого сплава Sn–Ag, содержащего 7,1–8,3 ат. % серебра, с суммарным выходом металлов по току 88,8–87,0 %. Установлено, что электрохимическое восстановление Sn(II) и Ag(I) на поверхности сплава сопровождается процессом контактного вытеснения Ag(I) оловом, соосажденным в покрытие. Указанный процесс интенсифицируется с повышением температуры электролита, что ведет к увеличению содержания серебра в сплаве и появлению дендритов на поверхности покрытия из-за его пассивации.

Биографии авторов

Ольга Николаевна Врублевская, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук, доцент; ученый секретарь Научно-исследовательского института физико-химических проблем БГУ, доцент кафедры неорганической химии химического факультета БГУ

Марина Александровна Шикун, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

магистрант кафедры неорганической химии химического факультета. Научный руководитель – О. Н. Врублевская

Литература

  1. Lee TK, Bieler TR, Kim CU, Ma H. Fundamentals of lead-free solder interconnect technology. New York: Springer; 2015. p. 29–80. DOI: 10.1007/978-1-4614-9266-5.
  2. Kim JY, Yu J, Lee JH, Lee TY. The effects of electroplating parameters on the composition and morphology of Sn–Ag solder. Journal of Electronic Materials. 2004;33(12):1459–1464. DOI: 10.1007/s11664-004-0087-9.
  3. Nakano H, Oue S, Uranaka M, Masuda M, Fukushima H, Saka Y, et al. Electrodeposition of Sn–Ag alloys and its connecting reliability for automotive connectors. Journal of the Japan Institute of Metals. 2009;73(8):622–629. DOI: 10.2320/jinstmet.73.622.
  4. Wei LX, Haseeb A, Yingxin G. Effects of thiourea and gelatin on the electrodeposition of Sn–Ag solder alloy. In: Quality Electronic Design (ASQED). 4 th Asia Symposium; 2012 July 10–11; Penang, Malaysia. Penang: IEEE; 2012. p. 291–296. DOI: 10.1109/ACQED.2012.6320518.
  5. Ozga P. Electrodeposition of Sn–Ag and Sn–Ag–Cu from thiourea aqueous solution. Archives of Metallurgy and Materials. 2006;51(3):413–421.
  6. Park MS, Nam DH, Jung KM, Hong KS, Kwon HS. Effects of the degradation of methane sulfonic acid electrolyte on the collapse failure of Sn–Ag alloy solders for flip-chip interconnections. RSC Advances. 2017;7(37):23136–23142. DOI: 10.1039/C7RA02193C.
  7. Kondo T, Obata K, Takeuchi T, Masaki S. Bright tin-silver alloy electrodeposition from an organic sulfonate bath containing pyrophosphate, iodide and triethanolamine as chelating agents. Plating and Surface Finishing. 1998;85(2):51–55.
  8. Rudnik E, Wloch G. Studies on the electrodeposition of tin from acidic chloride–gluconate solutions. Applied Surface Science. 2013;265:839–849. DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.11.130.
  9. Survila A, Mockus Z, Kanapeckaite S, Stalnionis G. Kinetics of Sn(II) reduction in acid sulphate solutions containing gluconic acid. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2012;667:59–65. DOI: 10.1016/j.jelechem.2011.12.009.
  10. Vrublevskaya ON, Shikun MA, Vorobyova TN, Rabenok AM, Gunich AS, Melnikova SG. Electrochemical plating of Sn–Ag alloy applicable as a solder. Journal of the Belarusian State University. Chemistry. 2018;1:83–91. Russian.
  11. Medvedev GI, Rybin AA, Makrushin NA. Electrodeposition of tin-indium alloy from a sulfate electrolyte in the presence of organic substances. Russian Journal of Applied Chemistry. 2012;85(4):604–611. DOI: 10.1134/S107042721204012X.
  12. Pan B, Zang Q, Liu Z, Yang Y. Influence of butynediol and tetrabutylammonium bromide on the morphology and structure of electrodeposited cobalt in the presence of saccharin. Materials Chemistry and Physics. 2019;228:37–44. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2019.02.038.
  13. Sekar R, Jagadesh K, Bapu G. Microstructure and corrosion behavior of electrodeposited nanocrystalline nickel prepared from acetate bath. Korean Journal of Chemical Engineering. 2015;32(6):1194–1200. DOI: 10.1007/s11814-014-0289-7.
  14. Horváth B, Illés B, Shinohara T. Growth of intermetallics between Sn/Ni/Cu, Sn/Ag/Cu and Sn/Cu layered structures. Thin Solid Films. 2014;556:345–353. DOI: 10.1016/j.tsf.2014.01.029.
  15. Alkatsev MI. Protsessy tsementatsii v tsvetnoi metallurgii [Cementation processes in non-ferrous metallurgy]. Moscow: Metallurgiya; 1981. 116 p. Russian.
  16. Vrublevskaya ON, Vorobyova TN, Galuza MG, Shikun MA, Kudaka AA, Venhlinskaya EE. Chapter 4. Synthesis of powders and coatings of tin and its alloys with a controlled composition and structure by cementation from solutions. Advances in Chemistry Research. 2019;52:133–239.
  17. Ammar IA, Darwish S, Khalil MW, El-Taher S. Anodic Oxide Film Formation on Tin. Corrosion. 1990;46(3):197–202. DOI: 10.5006/1.3585091.
  18. Rotinyan AL, Tikhonov KI, Shoshina IA. Teoreticheskaya elektrokhimiya [Theoretical electrochemistry]. Rotinyan AL, editor. Leningrad: Khimiya; 1981. 424 p. Russian.
Опубликован
2019-08-30
Ключевые слова: сплав, серебро, олово, эвтектика, сульфатный электролит, микроструктура, температура электролита, электрохимическое осаждение
Поддерживающие организации Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант № X18M-060).
Как цитировать
Врублевская, О. Н., & Шикун, М. А. (2019). Электрохимический синтез покрытий из сплава Sn–Ag в сульфатном растворе. Журнал Белорусского государственного университета. Химия, 2, 51-61. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2019-2-51-61