Электрохимическое осаждение сплава медь – олово из гликолевых электролитов

  • Татьяна Николаевна Воробьева Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Мария Геннадьевна Галуза Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-6852-5186
  • 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
  • Олег Витальевич Понятовский Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-8910-4655
  • Елена Александровна Веретенникова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Разработаны стабильные этиленгликолевые и пропиленгликолевые электролиты, содержащие СuCl2 · 2H2O, SnCl4 · 5H2O и трилон Б. Это обеспечивает электроосаждение сплава Cu – Sn с содержанием олова, варьируемым в пределах 34 –52 и 51–91 ат. % для этиленгликолевых и пропиленгликолевых электролитов соответственно. Найдено, что в состав покрытий входят фазы интерметаллических соединений Cu6Sn5 и Cu10Sn3, а также металлического олова при его наиболее высоком содержании в сплаве. Определено, что содержание олова можно задавать в указанных пределах простым путем изменения плотности тока и концентрации соединений олова и меди в гликолях. Установлены влияние состава электролита, условий осаждения, природы подложки на скорость осаждения покрытий (в пределах 0,9–2,9 мкм ∙ ч‒1); суммарный выход металлов по току (40 –95 %); соотношение металлов в сплаве (от 34 до 91 ат. % Sn); его фазовый состав и микроструктуру. Найдены условия осаждения сплава Cu – Sn состава, близкого к эвтектическому.

Биографии авторов

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

доктор химических наук, профессор; главный научный сотрудник лаборатории химии тонких пленок Научно-исследовательского института физико-химических проблем БГУ, профессор кафедры неорганической химии химического факультета БГУ

Мария Геннадьевна Галуза, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирант кафедры неорганической химии химического факультета. Научный руководитель – Т. Н. Воробьева

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

Олег Витальевич Понятовский, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

студент химического факультета

Елена Александровна Веретенникова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

студентка химического факультета

Литература

  1. Xiaowu H, Zunrong K. Growth behavior of interfacial Cu – Sn intermetallic compounds of Sn/Cu reaction couples during dip soldering and aging. Journal of Materials Science Materials in Electronics. 2014;25(2):936–945. DOI: 10.1007/s10854-013-1667-3.
  2. Ho C-Y, Duh J-G. Quantifying the dependence of Ni(P) thickness in ultrathin–ENEPIG metallization on the growth of Cu – Sn intermetallic compounds in soldering reaction. Materials Chemistry and Physics. 2014;148(1–2):21–27. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2014.06.072.
  3. Horváth B, Shinohara T, Illés B. Corrosion properties of Sn – Cu alloy coatings in aspect of tin whisker growth. Journal of Alloys and Compounds. 2013;577:439–444. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.06.092.
  4. Bogno AA, Spinelli JE, Afonso CRM, Henein H. Microstructural and mechanical properties analysis of extruded Sn – 0.7Cu solder alloy. Journal of Materials Research and Technology. 2015;4(1):84–92. DOI: 10.1016/j.jmrt.2014.12.005.
  5. Bengoa LN, Tuckart WR, Zabala N, Prieto G, Egli WA. Bronze electrodeposition from an acidic non – cyanide high efficiency electrolyte: Tribological behavior. Surface and Coatings Technology. 2014;253:241–250. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2014.05.046.
  6. Padhi D, Gandikota S, Nguyen HB, McGuirk C, Ramanathan S, Yahalom J, et al. Electrodeposition of copper – tin alloy thin films for microelectronic applications. Electrochimica Acta. 2003;48(8):935–943. DOI: 10.1016/S0013-4686(02)00774-0.
  7. Volov I, Sun X, Gadikota G, Shi P, West AC. Electrodeposition of copper – tin films alloys for interconnect application. Electrochimica Acta. 2013;89:792–797. DOI: 10.1016/j.electacta.2012.11.102.
  8. Nakano H, Oue S, Yoshihara D, Fukushima H, Saka Y, Sawada S, et al. Sn – Cu alloy electrodeposition and its connecting reliability for automotive connectors. Materials Transactions. 2011;52(6):1237–1243. DOI: 10.2320/matertrans.M2011022.
  9. Meudre C, David J, Ricq L, Hihn J-Y, Moutarlier V. Elaboration of copper – tin alloys coatings: effect of glycine. Journal of Materials and Environmental Science. 2015;6(7):1834–1839.
  10. Jung M, Lee G, Choi J. Electrochemical plating of Cu – Sn alloy in non-cyanide solution to substitute for Ni undercoating layer. Electrochimica Acta. 2017;241:229–236. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.04.170.
  11. Barbano EP, de Olivera GM, de Carralho MF, Carlos IA. Copper – tin electrodeposition from an acid solution containing EDTA added. Surface and Coatings Technology. 2014;240:14–22. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2013.12.005.
  12. Nedvedev GI, Makrushin NA, Ivanova OV. Electrodeposition of copper – tin alloy from sulfate electrolyte. Russian Journal of Applied Chemistry. 2004;77(7):1104–1107. DOI: 10.1023/B:RJAC.0000044157.02089.70.
  13. Pewnim N, Roy S. Electrodeposition of tin-rich Cu – Sn alloys from a methanesulphonic acid electrolyte. Electrochimica Acta. 2013;90:498–506. DOI: 10.1016/j.electacta.2012.12.053.
  14. Abbott AP, Alhaji AI, Ryder KS, Horne M, Rodopoulos T. Electrodeposition of copper – tin alloys using deep eutectic solvents. Transactions of the Institute of Metal Finishing. International Journal of Surface Engineering and Coatings. 2016;94(2):104–113. DOI: 10.1080/00202967.2016.1148442.
  15. Walsh FC, Low CTJ. A review of developments in the electrodeposition of copper ‒ tin (bronze) alloys. Surface and Coatings Technology. 2016;304:246–262. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.06.065.
  16. Maltanava HM, Vorobyova TN, Vrublevskaya ON. Electrodeposition of tin coatings from ethyleneglycol and propyleneglycol electrolytes. Surface and Coatings Technology. 2014;254:388−397. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2014.06.049.
  17. Belenki MA, Ivanov AF. Elektroosazhdenie metallicheskikh pokrytii [Electrodeposition of metal coatings]. Moscow: Metallurgiya; 1985. 292 p. Russian.
Опубликован
2019-08-28
Ключевые слова: электрохимическое осаждение, сплав, медь, олово, эвтектика, гликолевый электролит, элементный и фазовый состав, микроструктура
Как цитировать
Воробьева, Т. Н., Галуза, М. Г., Врублевская, О. Н., Понятовский, О. В., & Веретенникова, Е. А. (2019). Электрохимическое осаждение сплава медь – олово из гликолевых электролитов. Журнал Белорусского государственного университета. Химия, 2, 69-78. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2019-2-69-78