ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ЭЛЕКТРОЛИЗА НА ОБРАЗОВАНИЕ «УСОВ» В ПОКРЫТИЯХ НА ОСНОВЕ ОЛОВА

Статья посвящена исследованию потенциальных дефектов, которые могут появиться в тонкопленочных электрохимических покрытиях на основе олова, не содержащих свинца, при их длительном хранении. Целью исследования является разработка технологических режимов электролиза, обеспечивающих минимизацию вероятности появления таких дефектов и надежную работу радиоэлектронной аппаратуры. Рассмотрены проблемы применения олова и бессвинцовых сплавов на его основе в радиоэлектронике, а также методы борьбы с такими потенциальными дефектами, как образование «усов». Для контроля роста «усов» в послеэлектролизный период (12 месяцев естественного старения в условиях лаборатории) было выбрано покрытие Sn-Bi, которое формировали с использованием как постоянного, так и импульсно-реверсированного токов. На основании результатов, полученных с помощью растрового электронного микроскопа, установлено, что осаждение сплава с использованием импульсного и реверcированного тока не только улучшает структуру формируемых покрытий, но и существенно снижает склонность к образованию «усов», их длину и плотность на единицу площади в сравнении с покрытиями, полученными на постоянном токе. Установлены возможные причины достижения высокого качества электрохимических покрытий сплавом Sn-Bi. Наиболее медленный рост «усов» отмечен на реверсированном токе со средней плотностью i _ср = 2 А/дм², частоте f = 1 Гц и коэффициенте заполнения γ = 1,5. 

1. Гаврилов, С. А. Электрохимические процессы в технологии микро- и наноэлектроники / С. А. Гаврилов, А. Н. Белов. – М.: Высш. образование, 2009. – 258 с.

2. Медведев, А. Форум по бессвинцовым технологиям пайки / А. Медведев, А. Новиков // Технологии в электронной промышленности. –2007. – № 4. – С. 48–54.

3. Лапина, Л. Н. Применение электролитических сплавов в технологии изготовления электронной техники / Л. Н. Лапина, Г. Е. Попова, Г. А. Трубачева // Обзоры по электронной технике. Сер. 6, Материалы. – М.: ЦНИИ «Электроника», 1980. – Вып. 6 (745). – С. 27–28.

4. Якобсен, К. «Усы» олова / К. Якобсен // Технологии в электронной промышленности. – 2008. – № 3. – С. 14–15.

5. The effect of electroplating parameters and substrate material on tin whisker formation / M. A. Ashworth [et al.] // Microelectronics Reliability. – 2015. – Vol. 55. – Р. 180–191.

6. Mechanical deformation-induced Sn whiskers growth on electroplated films in the advanced flexible electronic packaging / Shih-Kang Lin [et al.] // J. Mater. Res. – 2007. – Vol. 7, iss. 22. – P. 1975–1986.

7. Winterstein, J. P. The influence of porosity on whisker growth in electroplated tin films / J. P. Winterstein, M. G. Nor-ton // J. Mater. Res. – 2006. – Vol. 12, iss. 21. – P. 2971–2974.

8. Anocha, S. Matte tin (Sn) plating of semiconductor devices – whisker growth study / Anocha Sriyarunya, Dhiraj Bansal // IPC/JEDEC. 6th International Conference on Lead Free Electronic Components and Assemblies. – 2004. – P. 1–17.

9. NEMI tin whisker method standards / Irina Boguslavsky [et al.] // Proceedings of the SMTA International Conference, Chi-cago, Illinois, September 21–25, 2003. – 2003. – P. 3–10.

10. Ильин, В. А. Цинкование, кадмирование, оловянирование и свинцевание / В. А. Ильин. – Л.: Машинострое-ние, 1983. – 87 с.

11. Костин, Н. А. Импульсный электролиз / Н. А. Костин, В. С. Кублановский, А. В. Заблудовский. – Киев: Наук. думка, 1989. – 168 с.

12. Tin Whisker Projects [Electronic resource]. – Mode of access: http://inemi.org/webdownload/newsroom/Presentations/ Amsterdam04_tin_whiskers.pdf. – Date of access: 01.02.2015.

13. Watanabe, Т. Nano plating – microstructure formation theory of plated films and a database of plated films / Т. Watanabe. – Oxford: Elsevier Science, 2004. – 714 p.

14. Ткаченко, Ф. К. О факторах, определяющих уровень энергии активации самодиффузии в металлах / Ф. К. Ткаченко, В. И. Мирошниченко, И. Ф. Ткаченко // Вестн. Приазов. гос. техн. ун-та. Сер.: Техн. науки. – 2011. – № 22. – С. 135–139.

15. Anal, A. K. Self-diffusion in a porous metal: the first empirical correlations for estimating pore-modified tracer self-diffusion parameters, D0 and Q / A. K. Anal, G. S. Tendolkar // Acta. Metall. – 1986. – Vol. 34. – Р. 1607–1615.

16. Xiao, G.-W. Effect of Cu stud microstructure and electroplating process on intermetallic compounds growth and reliability of flipchip solder bump / G.-W. Xiao // IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. – 2001. – Vol. 24, N 4. – P. 682–690.