Кузьмар Инна Иосифовна, канд. техн. наук, зав. науч.-исслед. лаб. «Функциональные пленочные системы» (НИЛ 2.2)
220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6
Тел.: +375 17 293-88-98
Kuzmar Ina Iosifovna, Cand. of Sci., Head of the Scientific Research Laboratory “Functional Film Systems” (Lab. 2.2)
220013, Minsk, P. Brovki St., 6
Tel.: +375 17 293-88-98
Гульпа Д. Ю., мл. науч. сотр. НИЛ 2.2
г. Минск
Gulpa D. Y., Junior Researcher at the Lab. 2.2
Minsk
Кушнер Л. К., ст. науч. сотр. НИЛ 2.2
г. Минск
Kushner L. K., Senior Researcher at the Lab. 2.2
Minsk
Потребность современной микроэлектроники в разработке технологических процессов формирования наноструктурированных слоев выдвигает необходимость понимания механизмов зарождения и роста осадков. В статье рассмотрены особенности начальных стадий электрокристаллизации покрытий оловом и сплавами олово-медь и олово-медь-ультрадисперсный алмаз. Методом вольтамперометрии исследованы кинетические закономерности электродных процессов. На основе экспериментальных данных рассчитаны параметры зародышеобразования (энергия зародышеобразования, эффективная межфазная поверхностная энергия, радиус и объем зародыша). Получены СЭМ-изображения и изучены особенности шероховатости поверхностей покрытий после осаждения в течение 10, 20, 30 и 60 с. Установлено, что осаждение сплавов олово-медь и олово-медь-ультрадисперсный алмаз повышает значение предельного тока с 2,8 · 10–2 до 5,0 · 10–2 А/см2. С ростом перенапряжения электрокристаллизации увеличивается скорость образования зародышей и уменьшается их размер, при этом формируются мелкозернистые и плотные осадки. При увеличении длительности осаждения происходят рост кристаллитов и постепенное сращивание их между собой, значение эквивалентного диаметра зерна покрытий увеличивается соответственно для: Sn – с 1 ⋅ 10–6 до 4 ⋅ 10–6 м, Sn-Cu – с 0,3 ⋅ 10–6 до 1,3 ⋅ 10–6 м, Sn-Cu-ультрадисперсный алмаз – с 0,9 ⋅ 10–6 до 1,4 ⋅ 10–6 м. Установленные закономерности позволяют управлять структурой покрытий и получать осадки с заданными свойствами. Представленные результаты могут быть интересны для специалистов, занимающихся формированием паяемых гальванических покрытий.
The need of modern microelectronics in the development of technological processes for the formation of nanostructured layers puts forward the necessity of understanding the mechanisms of nucleation and growth of deposits. The article considers the features of the initial stages of electrocrystallization of coatings with tin and tin-copper and tin-copper-ultradisperse diamond alloys. The kinetic regularities of electrode processes were studied by the voltammetry method. Based on the experimental data, the nucleation parameters (nucleation energy, effective interphase surface energy, radius and volume of the nucleus) were calculated. SEM images were obtained and the features of the roughness of the coating surfaces after deposition for 10, 20, 30 and 60 s were studied. It was found that co-deposition of tin-copper alloys and tin-copper-ultradisperse diamond particles increases the value of the limiting current from 2.8 · 10–2 to 5.0 · 10–2 A/cm2. With an increase in electrocrystallization over-voltage, the rate of nucleation increases and their size decreases, while fine-grained and dense deposits are formed. With an increase in the deposition duration, crystallites grow and gradually coalesce with each other, the value of the equivalent diameter of the grain coatings increases, respectively, for: Sn – from 1 ⋅ 10–6 to 4 ⋅ 10–6 m, Sn-Cu – from 0.3 ⋅ 10–6 to 1.3 ⋅ 10–6 m, Sn-Cu-ultradispersed diamond – from 0.9 ⋅ 10–6 to 1.4 ⋅ 10–6 m. The established patterns make it possible to control the structure of the coatings and obtain deposits with specified properties. The presented results may be of interest to specialists involved in the formation of solderable galvanic coatings.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.