Способ удаления золота вне зоны локального золочения рамки выводной

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЗОЛОТА ВНЕ ЗОНЫ ЛОКАЛЬНОГО ЗОЛОЧЕНИЯ РАМКИ ВЫВОДНОЙ(73) Патентообладатель Завод Транзистор науч(46) 30.06.1998 но-производственного объединения Интеграл(71) Заявитель Завод Транзистор научно-произ водственного объединения Интеграл(57) Способ удаления золота вне зоны локального золочения рамки выводной, включающий растворение затеков золота вне зоны локального золочения в водном растворе щелочного цианидного электролита,восстановление и сбор золота из отработанных растворов, отличающийся тем, что в качестве водного раствора используют раствор, содержащий натрий цианистый, натрий лимоннокислый, диэтиламинпара-нитробензойнокислый, диоксид свинца и воду, выбранные при следующем содержании компонентов (г/л) натрий цианистый 1,5 - 4,5 натрий лимоннокислый 1,5 - 5,0 диэтиламин-пара-нитробензойнокислый 5 - 10 диоксид свинца 0,01 - 0,05 вода остальное,а растворение затеков золота осуществляют при температуре раствора 18 - 60 в течение 1 - 5 мин.(прототип). Изобретение относится к области электронной техники и, в частности, к технологии удаления золота вне зоны локального золочения и исключает проблему его нерационального расхода при производстве изделий электронной, радиоэлектронной и радиотехнической отраслей промышленности. Известен способ удаления золота вне зоны локального золочения рамки выводной 1, включающий предварительную активацию рамки выводной, локальное осаждение золота на рамку выводную и последующее растворение затеков золота в царской водке, т.е. в смеси хлористоводородной и азотной кислот, выбранных в соотношении 13, при комнатной температуре с последующим восстановлением и сбором из отработанного раствора одним из известных способов. Высокая химическая активность царской водки вызывает подтравливание основного материала рамки выводной, его коррозионное разрушение. Вследствие этого никель, железо, марганец и др. элементы уносятся в раствор для растворения затеков золота, тем самым, затрудняя восстановление золота из отработанного раствора, так как снижается его химическая активность. В результате, нерациональные потери золота не исключаются, а надежность рамок выводных,подготовленных к посадке кристаллов, остается низкой. Поэтому известный способ удаления затеков золота вне зоны локального золочения не может использоваться в технологии удаления затеков золота с поверхности рамки выводной вне зоны локального золочения. Известен способ удаления золота вне зоны локального золочения рамки выводной 2, включающий активацию рамок выводных в неорганических кислотах, локальную электрохимическую активацию площадок под локальное осаждение золота, локальное осаждение золота гальванически толщиной до 0,2 мкм на сплавах железо-никель, железо-никель-марганец, железо-никель-хром и последующую химическую обработку рамки выводной после золочения в инертной летучей жидкости на основе фреона 113 и поверхностно-активных веществ. Затеки золота,2140 1 которые образуются на поверхности рамки выводной из-за соприкосновения поверхности рамки выводной с остатками электролита на механических масках под локальное золочение, крышках, промывающихся водой в этом случае не удаляются. В результате указанной обработки удаляются лишь ионы металла, прилипшие к поверхности рамки. Поэтому затеки золота, представляющие собой тонкие (0,1 мкм) пленки золота вне зоны локального золочения остаются на поверхности выводной рамки, что приводит к его нерациональному расходу, вызывая увеличение коэффициента безвозвратных потерь. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ удаления золота вне зоны локального золочения рамки выводной 3 , включающий предварительную активацию рамки выводной,локальное осаждение золота на рамку выводную, последующее растворение затеков золота вне зоны локального золочения в водном растворе электролита из цианида калия при его концентрации 10-30 г/л и анодной плотности тока 0,2-0,3 А/дм 2 с последующим его восстановлением и сбором из отработанного раствора известным способом. Однако, по причинам низкой скорости анодного растворения золота в указанном электролите (0,002 мкм/мин),разрушение электролитом рамки выводной из сплава 42 Н, выделения в процессе анодирования свободного циана,как сильного яда, а также из-за пассивирования золотого анода и падения при этом скорости вплоть до долей микрона в час, не позволяет применять известное техническое решение растворение золота при его удалении из рамок выводных из сплава 42 Н в широкомасштабном производстве интегральных микросхем, как по причинам неполного растворения золота, так и по причинам низкой производительности процесса и его экологической опасности. В основу изобретения положена задача создания способа удаления золота, которая позволяет путем выбора соответствующих ингредиентов достичь снижения коэффициента безвозвратных потерь золота за счет сокращения его нерационального расхода вне зоны локального золочения. Сущность изобретения заключается в следующем- когда растворение затеков золота на рамках выводных осуществляют в водном растворе из натрия цианистого, натрия лимоннокислого, диэтиламин-пара-нитробензойнокислого, диоксида свинца (сурика) и воды, выбранных при следующем содержании компонентов (г/л) натрий цианистый 1,5-4,5 натрий лимоннокислый 1,5-5,0 диэтиламин-пара-нитробензойнокислый 5-10 диоксид свинца (Р 34) 0,01-0,05 вода остальное. При температуре раствора 18-60 в течение 1-5 мин достигаются следующие положительные эффекты в водных растворах при наличии катализатора, которым является в данном случае диэтиламин-паранитробензойнокислый, натрий лимоннокислый и диоксид свинца (Рв 34), он же сурик как окислители являются поставщиками кислорода для последующей реакции перевода золота в раствор. Образование кислорода происходит через комплексное соединение (лиганд) свинца в результате взаимодействия натрия лимоннокислого с суриком по реакции Натрий цианистый в такой системе в присутствии катализатора и окислителя ускоряет растворение золота, не действуя при этом на материал рамок выводных из сплавов железо-никель железо-никельмарганец железо-никель-хром по реакции 482224(2)4 Активным началом катализатора диэтиламино-пара-нитробензойнокислого является нитрогруппа (2) 2140 1 Скорость растворения золота при этом по отношению к скорости его растворения в водных растворах цианистых щелочей и электролитов увеличивается с 0,10,2 мкм/час до 0,020,1 мкм/мин. При этом в раствор переводится только золото, при извлечении его ионно-обменной жидкостной экстракцией, включая два этапа- на первом этапе - этапе экстракции - перевода золота из водной фазы (отработанных производственных растворов) в органическую фазу (экстрагенит)- на втором этапе - этапе реэкстракции - обратного процесса перевода золота в водную фазу с образованием концентрированного раствора дицианоаурата натрия с содержанием золота 30-40 г/дм, дает возможность использовать его в процессах локального золочения. В результате, это дает возможность свести коэффициент безвозвратных потерь золота к нулю и, тем самым, сократить его нерациональный расход. Применение активируемого растворения затеков золота о рамок выводных дает возможность значительно сократить производственный цикл обработки, уменьшить количество технологических операций по контролю нерационального расхода золота на сборочных операциях. Повышение температуры раствора от 18 до 60 С приводит к значительному ускорению процесса растворения золота вследствие активации окислительных процессов. Именно в присутствии окислителей происходит растворение золота в цианистых щелочах, так как равновесие АН смещается вправо за счет связывания уже не только А, но и водорода путем окисления его до воды. Кроме того, сокращение длительности обработки до 1-5 мин в мягких условиях химического взаимодействия исключает взаимодействие компонентов раствора с материалом рамки выводной, тем самым, повышается коррозионная стойкость выводных рамок, а следовательно, и микросхем в целом, которые монтируются на таких рамках. Таким образом, приведенный выше положительный эффект позволяет свести к нулю безвозвратные потери золота за счет его рационального использования после полного удаления с поверхности рамок выводных вне зоны локального золочения. Зона локального золочения предназначена для посадки кристаллов интегральных микросхем в процессе их монтажа. Выбранные заявляемые признаки, а именно, содержание натрия цианистого 1,5 - 4,5 г/л натрия лимоннокислого (НЛК) -1,5-5,0 диэтиламин-пара-нитробензойнокислого (ДЭАПНБК) - 5-10 г/л диоксида свинца (сурика) - 0,01-0,05 г/л в водном растворе, температура раствора 18-60 С и время химического растворения затеков золота 1-5 мин - это оптимальные значения их величин, которые позволяют нерациональный расход золота свести к нулю. Оптимальное содержание натрия цианистого в водном растворе по предлагаемому способу находится в пределах 1,5-4,5 г/л. Содержание натрия цианистого меньше чем 1,5 г/л приводит к снижению эффективности удаления золота с поверхности рамки выводной по месту его затеков, к снижению скорости растворения,а следовательно, и к снижению производительности труда. При увеличении содержания натрия цианистого больше 4,5 г/л ухудшается стабильность раствора, одновременно сокращается продолжительность его химической активности. Оптимальное содержание натрия лимоннокислого находится в пределах 1,5-5,0 г/л. Содержание натрия лимоннокислого в растворе меньше 1,5 г/л приводит к уменьшению концентрации окислителя, а следовательно, к уменьшению скорости удаления золота с поверхности выводной рамки, вне зоны локального золочения и снижению производительности труда. При увеличении более 5 г/л натрия лимоннокислого в растворе для удаления золота наступает предел его концентрации, как окислителя, после которого происходит снижение скорости растворения золота. Оптимальное содержание диэтиламин-пара-нитробензойнокислого в водном растворе для удаления золота находится в пределах 5-10 г/л. Содержание диэтиламин-пара-нитробензойнокислого меньше 5 г/л вызывает снижение функций комплексо-образователя, а следовательно, и к снижению эффективности удаления золота и перевода его в раствор в виде соли 2 из-за снижения концентрации комплекса иона(2). При увеличении содержания диэтиламин-пара-нитробензойнокислого в водном растворе для удаления золота более 10 г/л возможно накопление в растворе ионов тяжелых металлов (железа, никеля), вследствие чего раствор теряет работоспособность и замедляется процесс удаления золота с поверхности рамки выводной вне зоны локального золочения. Оптимальное содержание диоксида свинца (сурика) в водном растворе для удаления золота с поверхности рамок выводных по месту его затеков находится в пределах 0,01-0,05 г/л. Содержание диоксида свинца(сурика) меньше 0,01 г/л не обеспечивает эффективного образования комплекса с натрием лимоннокислым,а следовательно, не обеспечиваются окислительные процессы, необходимые для удаления золота с рамок выводных. При увеличении содержания диоксида свинца (сурика) в водном растворе для удаления золота более 0,05 г/л способствует увеличению в растворе ионов тяжелых металлов (свинца), из-за чего снижается работоспособность раствора, замедляется эффективность удаления золота. Оптимальная температура химического растворения затеков золота с рамок выводных вне зоны их локального золочения находится в пределах 18-60 С. Температура меньше 18 при растворении затеков золота приводит к заметному ослаблению диссоциации компонентов раствора в воде и к снижению эффективности процесса. При увеличении температуры выше 60 С происходит разрушение свинцовых комплексов натрия лимоннокислого и 2140 1 диэтиламин-пара-нитробензойно-кислого, эффективность процесса снижается, имеют место безвозвратные потери золота. Оптимальное время химического растворения затеков золота на рамке выводной находится в пределах 1-5 мин. Время растворения затеков золота меньше минуты не обеспечивает эффективного и полного удаления затеков золота с поверхности рамки выводной. Увеличение длительности растворения затеков золота на рамке выводной больше 5 мин приводят к заметному удалению золота с локальных участков золочения, что нежелательно с точки зрения его заметного утонения, так как это отрицательно сказывается при посадке кристаллов. Пример конкретной реализации способа. Реализация способа удаления золота по предлагаемому способу осуществлялась при удалении затеков золота с рамок выводных из сплава 42 Н СКФН.711111.009-05 после локального золочения. Для этой цели готовили пять составов раствора по предлагаемому способу из натрия цианистого, натрия лимоннокислого, диэтиламин-пара-нитробензойнокислого, сурика и воды деионизованной, выбранных в следующих количествах (г/л) Состав раствора, г/л- С этой целью вводили поочередно в заданное количество деионизованной воды, не допуская разбрызгивания, точно рассчитанное количество натрия лимоннокислого, даэтиламин-пара-нитробензойнокислого,сурика и натрия цианистого, перемешивая после каждого компонента до полного его растворения мешалкой. Приготовленный таким образом раствор для химического удаления затеков золота вне зоны локального золочения рамки выводной передается к установке снятия затеков золота дРМЗ.240.186. После чего снимается крышка с ванны снятия затеков на линии локального золочения, опускается в ванну патрубок-шланг насоса и включается насос с целью перекачки раствора в ванну для снятия затеков золота. Устанавливается заданная температура раствора в ванне с помощью его мягкого подогрева. Для этой цели опробированы температуры раствора. С 16, 18, 40, 60, 65 и в раствор вводятся кассеты 7809-4122-06 с выводными рамками после золочения и начинается отсчет длительности процесса удаления (растворения) затеков золота вне зоны локального золочения рамок из железо-никелевого сплава 42 Н, для этой цели опробированы времена, мин 0,9 1,0 2,5 5 и 5,2. С целью уменьшения токсичного воздействия цианистого натрия на обслуживающий персонал, его растворение осуществляют перед введением рамок выводных в раствор. По истечении времени полного удаления затеков золота вне зоны локального золочения, рамки выводные промываются в деионизованной воде, просушиваются и передаются на операции сборки. Более того, после полного удаления золота на рамках выводных контролируется внешний вид рамок выводных на наличие золота в оптическом микроскопе при 30-кратном увеличении с последующей оценкой наличия золота электроннозондовым методом с точностью до 1016 ат/см 3. По внешнему виду при тридцатикратном увеличении не должно быть видимых точечных островков золота вне зоны локального золочения, а по оценкам электронно-зондового метода, характеристические спектры для золота должны отсутствовать в пределах погрешности электронно-зондового анализатора. В таком случае потери золота сводятся к нулю. Полученные результаты оценки наличия золота по месту его затеков на рамках выводных сведены в таблицу. Как видно из приведенных результатов, при уровнях состава растворов для растворения затеков золота, температуры раствора и длительности процесса растворения и выше заявляемых приво-дит к безвозвратным потерям золота, его перерасходу из-за процессов его контактного соосаждения на всей поверхности рамки выводной и неполного растворения его с этой поверхности в случае его удаления вне зоны локального золочения, что иллюстрируется реализацией режимов 1 и 5. Наилучшие результаты получены в случае реализации заявляемых признаков, о чем свидетельствует реализация режимов 2-4. Режим 6, иллюстрирует результаты реализации прототипа. Предлагаемый способ позволяет из отработанного раствора извлечь все золото ионообменной жидкостной экстракцией в два этапа- на первом этапе - этапе экстракции, перевод золота из водной фазы отработанных производственных растворов в органическую фазу 4 2140 1 Таблица Испытания способа удаления золота Характеристика процесса удаления золота Коэффициент Скоростьвыхода побезвозвратных удаления, сле лужения потерь мкм/мин выводов 10 0,01 94,8 0 0,085 99,9 0 0,1 99,9 0 0,1 99,9(экстрагент),- на втором этапе - реэкстракции обратного процесса перевода золота в водную фазу с образованием концентрированного раствора дицианоаурата натрия с содержанием золота 30-40 г/дм. Предложенный способ позволяет таким образом исключить нерациональный расход золота, обеспечить полный сбор отходов золота, включая ультратонкие слои и ионные примеси золота. В результате снятия золота со всей поверхности выводной рамки, кроме локальных участков под посадку кристаллов, создается однородная поверхность рамки, что улучшает качество последующего лужения выводов интегральных микросхем. Использование менее токсичного цианида натрия, по отношению к цианиду калия, улучшает экологическую безопасность, снижает вероятность отравления обслуживающего персонала. Кроме того, отработанные производственные растворы могут быть собраны и золото из них может быть восстановлено любым из известных способов и использоваться по своему прямому назначению. При этом потери его не превышают 0,001. Отработанный раствор на линии золочения для удаления затеков золота меняется не более, чем через 3200 тысяч рамок (кадров), а корректируется через 655 тысяч рамок (кадров). Более того, предлагаемый способ реализуется с использованием недефицитных, недорогих и легкодоступных компонентов. За счет использования в предлагаемом способе вместо анодного растворения золота химического, активируемого катализатором, предоставляется возможность повысить скорость растворения до 0,020,1 мкм/мин,повысить коррозионную стойкость рамок выводных, вследствие исключения анодных процессов на поверхности рамок и обусловленных анодной плотностью тока, способной вызвать разрушение железо-никелевого сплава. Таким образом, реализация заявляемого способа удаления золота из зоны вне локального золочения рамок выводных из железо-никелевого сплава 42 Н после золочения в сравнении с прототипом позволяет повысить экономию драгоценных металлов, повысить производительность труда и качество выводных рамок после золочения, а также качество последующего лужения выводов интегральных микросхем, а также улучшить санитарно-гигиенические условия труда. оставитель Л.С. Зайкова Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5