Método e instalación para la deposición de un recubrimiento metálico.

Un método para la deposición de un recubrimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) la cual se expone a un segundo metal,

el cual método comprende los siguientes pasos:

a) suministro de un líquido de baño (16) que contiene los componentes del baño los cuales comprenden los iones del primer metal que hay que depositar, por lo menos un agente formador de complejos para el segundo metal y por lo menos un ácido,

b) deposición del recubrimiento del primer metal a partir del líquido del baño (16) sobre la pieza de trabajo (12),

c) alimentación del líquido del baño (16) a un depósito de sedimentación (18),

d) refrigeración y agitación del líquido del baño (16) en el depósito de sedimentación (18) para la generación de un precipitado y de un filtrado, comprendiendo el precipitado el segundo metal y por lo menos un agente formador de complejos,

e) separación del precipitado del filtrado por medio de un aparato de filtración (20),

f) retorno del filtrado al líquido del baño (16),

g) reposición de los componentes del baño en el líquido del baño (16),

en donde, para la separación del precipitado del filtrado, se genera una diferencia de presiones mediante el aparato de filtración (20).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/061448.

Solicitante: ATOTECH DEUTSCHLAND GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ERASMUSSTRASSE 20 10553 BERLIN ALEMANIA.

Inventor/es: BRUCKNER, HELMUT, SKUPIN,ANDREAS, LOWINSKI,CHRISTIAN, SCHACHTNER,BERNHARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C23C18/54 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 18/00 Revestimiento químico por descomposición ya sea de compuestos líquidos, o bien de soluciones de los compuestos que constituyen el revestimiento, no quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento (reacción química de la superficie C23C 8/00, C23C 22/00 ); Deposición por contacto. › Deposición por contacto, es decir, deposición electroquímica sin corriente.

PDF original: ES-2536301_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método e instalación para la deposición de un recubrimiento metálico

La invención se refiere a un método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre un segundo metal de una pieza de trabajo, en donde se genera una precipitación mediante el enfriamiento del liquido de un baño, cuyo precipitado se separa por filtración. Además, la invención se refiere a una instalación para la ejecución de dicho método.

En la fabricación de placas de circuito, se depositan recubrimientos de estaño y aleaciones de estaño para diferentes finalidades sobre superficies de cobre, por ejemplo, como superficies de contacto para componentes electrónicos.

En primer lugar, las capas de estaño y los recubrimientos de aleaciones de estaño sirven como un depósito de soldadura sobre superficie de la placa de circuito, en áreas a las cuales los componentes electrónicos tienen que ser soldados. En estos casos dichas capas se aplican localmente en aquellas áreas en las cuales cables de contacto u otros elementos de conexión de los componentes tienen que ser eléctricamente unidos a la superficie de cobre. Después de que las áreas soldadas han sido formadas sobre las superficies de cobre los componentes se colocan sobre los depósitos de soldadura y se aseguran allí. La soldadura se funde entonces en un horno de manera que las conexiones eléctricas pueden tomar forma. Estas capas sirven más tarde para mantener la superficie de cobre en forma soldable durante el almacenamiento. En segundo lugar, pueden producirse recubrimientos muy finos de estaño y aleaciones de estaño, por ejemplo de aproximadamente solamente 1 pm de grueso. Estos no representan un depósito de soldadura sino que forman una superficie de estaño humectable sobre una estructura de cobre. Cuando se producen marcas con una pasta de soldadura formadora de un depósito de soldadura, la pasta de soldadura se adhiere a las superficies de estaño humectables.

Las capas de estaño pueden emplearse también como capas de protección del grabado, por ejemplo para formar un patrón de circuito sobre las superficies de las placas de circuito. Para esta finalidad, una imagen en negativo del patrón de la pista del circuito se forma en primer lugar con un barniz protector fotoestructurable sobre la superficie de cobre. Un revestimiento de estaño o de una aleación de estaño se deposita a continuación en los canales del revestimiento del barniz protector. Después de eliminar el barniz protector, el cobre expuesto puede eliminarse mediante corrosión con ácido, de manera que solamente las pistas del circuito y todos los otros patrones de metal debajo del revestimiento de estaño y/o de la aleación de estaño permanecen sobre las superficies de la placa de circuito.

Los revestimientos de estaño se emplean también como revestimientos intermedios entre las superficies de cobre de las capas internas de los circuitos multicapas y las capas dieléctricas (habitualmente revestimientos de resina reforzados con fibra de vidrio). Para una unión adhesiva de las superficies de cobre con el dieléctrico, es necesario desgastar las superficies de cobre antes de presionar para obtener una suficiente adhesión entre el cobre y la resina. Para esta finalidad seria posible oxidar las superficies con el llamado método del óxido negro. Sin embargo, el revestimiento de óxido formado en el proceso no es suficientemente resistente a los ácidos, de manera que las capas internas que resultan cortadas cuando se perfora el material de la placa de circuito, se desprenden, formándose así unas deslaminaciones de la resina del material de la placa del circuito. Este problema se evita con el empleo de revestimientos de estaño en lugar de los revestimientos del óxido negro. En términos de fabricación, los revestimientos de estaño se depositan cementativamente directamente sobre las superficies de cobre de las pistas del circuito. En un estadio posterior del proceso, se aplican, si es necesario, otros compuestos adhesivos a los revestimientos de estaño (por ejemplo una mezcla de un ureido silano con un agente humectante de disilano (EP 545 216 A2) antes de que las capas internas se compriman entre sí bajo el efecto del calor y la presión.

Mientras los revestimientos de estaño y/o de aleaciones de estaño pueden ser electroliticamente depositadas para la segunda aplicación debido a que ninguna área metálica eléctricamente aislada tiene que ser estañada, el estaño no puede ser depositado con un método electrolítico en el primero y último caso debido a que las superficies de cobre que han de ser metalizadas se aíslan generalmente eléctricamente entre sí y la unión eléctrica es por lo tanto prácticamente imposible. Por esta razón se utilizan los llamados baños de cementación para la precipitación del estaño.

La patente US-A- 4. 715. 894 describe un baño de deposición de este tipo. Este baño contiene, además de un compuesto de Sn (II), un compuesto de tiourea y un compuesto de urea. De acuerdo con la patente EP 545 216 A2, la tiourea, la urea y los derivados de los mismos pueden también emplearse como alternativas entre sí. Además, la solución de acuerdo con la patente US-A- 4. 715. 894 puede también contener un agente formador de complejos, un agente reductor y un ácido. El SnS4 puede emplearse por ejemplo, de acuerdo con la patente de US-A- 4. 715. 894 como un compuesto de Sn (II). De acuerdo con la patente EP 545 216 A2, el baño contiene compuestos de Sn (II) de ácidos inorgánicos (minerales), por ejemplo, compuestos de ácidos que contienen azufre, fósforo o halógeno, o de ácidos orgánicos, por ejemplo, el formiato de Sn (II) y el acetato de Sn (II). De acuerdo con la práctica, en la patente EP 545 216 A2, las sales de Sn (II) de ácidos que contienen azufre son los preferidos, en otras palabras,

las sales del ácido sulfúrico y del ácido amidosulfúrico. El baño puede contener además estannatos de metales alcalinos, como por ejemplo el estannato de sodio o de potasio. Además, el compuesto de tiourea y urea se refiere en el caso más simple, a los derivados no substituidos de la tiourea y/o de la urea. De acuerdo con la práctica, en la patente EP 545 216 A2, se forman iones de Cu (I) durante la deposición del estaño sobre las superficies de cobre, los cuales Iones forman complejos con la tiourea. Al mismo tiempo, se deposita estaño metálico por reducción de los iones Sn (II). El cobre se disuelve durante esta reacción y simultáneamente se forma un revestimiento de estaño sobre las superficies de cobre.

La patente WO 1/3431 A1 describe además un método para el revestimiento no galvánico de estaño. El baño de revestimiento contiene tiourea y/o derivados de la misma como agente formador de complejos. Como ácido, puede añadirse ácido metano sulfónico al baño.

La patente EP 545 216 A2 describe que el complejo Cu (l)-tiourea se enriquece en la solución, mientras que la concentración de tiourea disminuye. Además, los iones Sn (IV) se enriquecen en la solución por oxidación de los Iones Sn (II) debido a que el oxígeno del aire se introduce en la solución. Sin embargo, las concentraciones del complejo Cu (l)-tlourea y los iones Sn (IV) no aumentan más allá de unos valores estacionarios de la concentración si las placas de circuito se sumergen solamente en la solución para el tratamiento debido a que la solución del baño se efectúa constantemente mediante las placas y el baño se diluye con agua que se añade. Si el líquido del baño se pulveriza sobre las superficies de cobre a través de toberas, se logra sin embargo, una rotación substancialmente mayor del material del proceso en relación con el volumen de baño. Bajo estas condiciones, la concentración del complejo Cu (I) - tiourea aumenta, de manera que se alcanza su punto de saturación y el complejo se precipita como un precipitado. El precipitado bloquea las toberas y causa problemas en partes mecánicamente móviles del sistema. Con el fin de resolver este problema se propone que una parte del líquido del baño se separe, se enfrie y el precipitado resultante del complejo Cu (I) - tiourea se separe, por ejemplo, mediante filtrado.

El líquido del baño debe reponerse continuamente con los ingredientes que pueden haberse consumido por la reacción química o por arrastre fuera del líquido del baño. Esto es un problema, particularmente para los componentes con solubilidad limitada. Por ejemplo, la tiourea tiene una solubilidad de aproximadamente 9 g/litro a 2 °C. La concentración de la tiourea en el líquido añadido al líquido del baño para suplementar la tiourea está de este modo limitada efectivamente a 8 g/litro. Esto a su vez significa que la tiourea que se consume por la precipitación del Cu (I) debe ser añadida en forma sólida. Sin embargo,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para la deposición de un recubrimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) la cual se expone a un segundo metal, el cual método comprende los siguientes pasos:

a) suministro de un líquido de baño (16) que contiene los componentes del baño los cuales comprenden los iones del primer metal que hay que depositar, por lo menos un agente formador de complejos para el segundo metal y por lo menos un ácido,

b) deposición del recubrimiento del primer metal a partir del líquido del baño (16) sobre la pieza de trabajo (12),

c) alimentación del líquido del baño (16) a un depósito de sedimentación (18),

d) refrigeración y agitación del liquido del baño (16) en el depósito de sedimentación (18) para la generación de un precipitado y de un filtrado, comprendiendo el precipitado el segundo metal y por lo menos un agente formador de complejos,

e) separación del precipitado del filtrado por medio de un aparato de filtración (2),

f) retorno del filtrado al líquido del baño (16),

g) reposición de los componentes del baño en el líquido del baño (16),

en donde, para la separación del precipitado del filtrado, se genera una diferencia de presiones mediante el aparato de filtración (2).

2. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, el precipitado se separa del filtrado por medio de una filtración a presión.

3. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, el precipitado se separa del filtrado por medio de la cámara de un filtro prensa (2).

4. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, el precipitado se separa del filtrado a una presión de 9 bars a 16 bars.

5. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, el primer metal es estaño.

6. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque el segundo metal es cobre.

7. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, se selecciona por lo menos un agente formador de complejos a partir del grupo formado por la urea, la tiourea y derivados de las mismas.

8. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, se selecciona por lo menos un ácido del grupo formado por el ácido toluen sulfónico, el ácido metano sulfónico, derivados del ácido metano sulfónico y ácidos aromáticos sulfónicos.

9. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, el precipitado generado tiene un contenido en cobre de por lo menos un 5 % en peso.

1. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, el filtrado es separado del precipitado mediante una tela filtrante (84), en donde la tela filtrante (84) es un tejido de fibras de polipropileno.

11. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de

acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, el líquido del baño se

almacena temporalmente entre los pasos del proceso d) y e) en un primer depósito de almacenamiento (42).

12. El método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de

acuerdo con una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, el filtrado es almacenado temporalmente entre los pasos del proceso e) y f) en un segundo depósito de almacenamiento.

13. Una instalación para la ejecución del método para la deposición de un revestimiento de un primer metal sobre una pieza de trabajo (12) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde la instalación comprende un depósito del baño (11) para contener un líquido del baño (16) para la deposición de un revestimiento del primer metal sobre la pieza de trabajo (12), un aparato (18) para la refrigeración del líquido del baño para la 5 generación de un precipitado que debe ser separado, y un filtrado, comprendiendo dicho aparato (18) un agitador (34) para remover el líquido del baño en el aparato (18), un aparato de filtración (2) para la separación del precipitado del filtrado y un aparato para el retorno del filtrado al depósito del baño, caracterizado porque, el aparato de filtración (2) trabaja bajo presión.

lo 14. La instalación de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada porque, la instalación comprende adicionalmente un aparato para remover el líquido del baño (16) del depósito del baño (11) y para la transferencia del líquido del baño al aparato (18) para su refrigeración.

15. La instalación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 y 14, caracterizada porque, la 15 instalación comprende adicionalmente un primer depósito de almacenamiento (42) conectado entre el aparato de

refrigeración (18) y el aparato de filtración (2).

16. La instalación de acuerdo con una cualquiera que la reivindicaciones 13-15 caracterizado porque, la instalación comprende adicionalmente un segundo depósito de almacenamiento (46) conectado después del aparato

de filtración (2).

17. La instalación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13-16 caracterizado porque, la instalación comprende adicionalmente por lo menos un aparato de dosificación (26) para la alimentación respectivamente por lo menos de un componente del baño.


 

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