Электрохимическое осаждение сплава медь – олово из гликолевых электролитов

Авторы

  • 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 (не авторизован)
  • 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 (не авторизован)
  • Олег Витальевич Понятовский Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-8910-4655 (не авторизован)
  • Елена Александровна Веретенникова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

электрохимическое осаждение, сплав, медь, олово, эвтектика, гликолевый электролит, элементный и фазовый состав, микроструктура

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

Библиографические ссылки

  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.

Загрузки

Дополнительные файлы

Опубликован

2019-08-28

Выпуск

№ 2 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Химия

Раздел

Оригинальные статьи

Лицензия

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

[1]
Воробьева, Т.Н. и др. 2019. Электрохимическое осаждение сплава медь – олово из гликолевых электролитов. Журнал Белорусского государственного университета. Химия. 2 (авг. 2019), 69–78. DOI:https://doi.org/10.33581/2520-257X-2019-2-69-78.