Способ подготовки алюминиевой матрицы для получения фольги

(иСКОМУ С ЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Специальное конструкторское бюро вакуум ных покрытий при Госплане Латвийской ССР (53) 621.793.14 (088.8)(56) 1, Патент США Иф 3270381, кл. 22 - 200, 1966.2, Разработка опытно-промъппленной технологии получения медной фольги толщиной 5 мкм на протекторе для полуаддитивного метода изготовления печатных плат, Отчет НИР. Б 920020. Юф Гос, регистрации 9049844.М., Типроцветметобработка", 1981. 54) (57) 1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ АЛ 10 МИИЕВОЙ МАТРИЦЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОЛЬИ вакуумным напылением, включающий анодв рование, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения многократного использования матрицы и снижения пористости ультратонкой фольги, перед анодированием матрицу пос- ледовательно подвергают электрохимическому: полированию и щелочному травлению.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что электрохимическое лолирование магри. цы ведут при 60 - 80 С, плотности тока 10 - 30 Адм в течение 3.6 мин в электролите, содержащем, мас.%;Ортофосфорная кислота 40-50 Серная кислота 35-45 Хромовый ангидрид 3 - 5 Вода 10 - 12 3. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что щелочное травление ведут 10 - 15 с в 12 - 30%.ном растворе едкого кали.11147 Изобретение относится к обработке металловхимическими способами, например для созданияна поверхности алюминия окисного слоя, и мо.жет быть использовано в вакуумной техникепри производстве металлической фольги различ.ной толщины, преимущественно тонкой н.ультра тонкой,Необходимым условием получения фольгитолщиной 5 - 10 мкм является обеспечениеусловий отделения нанесенного материала с по. 10верхности матрицы без нарушения его.целостности, а также без самопроизвольного отделения,т. е. без существенного изменения величинысцепления в регулируемом интервале температуры подложки, определяемого свойствами конденсируемого материала и предварительнойподготовкой матрицы.Без предварительной обработки алюминиевойматрицы возможно стабильное отделение медногойли серебряного конденсата лишь при темпераотурах конденсации, не превышающих 200 С.При температуре конденсации 250 С усилие отделения превышает 100 - 200 Н/м и отделениесопровождается деформацией фольги,Столь низкая температура недостаточна дляполучения фольги с высокими механическимихарактеристиками. Несмотря на то, что поверхность исходной алюминиевой ленты, полученнойпрокаткой с образованием естественной окиснойпленки, в целом имеет неровности микрорелье 30фа, не превышающие 1,9 мкм, пористость от. деленной фольги высокая. Так, медная или серебряная фольга толщиной 5 - 10 мкм имеетплотность пор, равную 1,5 - 2,0) ф 104 порм 2,а толщиной 20 мкм - (1,2-1,5) ф 104 пор м .Однако такая плотность пор совершенно .недопустима при использовании медного или серебряного конденсата в качестве барьерного слоядля источников питания.Кроме того, такой конденсат, сформировавшийся на подложке без предварительной обработки, обладает ярко выраженной анизотропиеймеханических свойств: прочность на разрывсущественно меньше при испытании попереклиний прокатки,Это может привести к непредсказуемым 45разрывам тонкой фольги при ее отделенииот матрицы.Извсстен способ подготовки подложки дляполучения медной фольги вакуумным напыле.нием при температуре матрицы 232 - 527 С,50включающий предварительное нанесение на по.верхность матрицы. окиси алюминия 11,Недостатком способа подготовки подложкиявляется то, что нанесенный на подложку ввакууме слой окиси алюминия получается 55рыхлым и полностью не воспроизводит мик.рорельсфа полированной поверхности матрицы,т. е. поверхность снимаемой фольги получается 102неровной, а характер отделения.в большой сте.пени зависит от условий нанесения, плотностии структуры конденсата окиси алюминия. Плот.ность пор отделенной медной или серебрянойфольги составляет (1 - 2)10" пор.м , а частьокиси алюминия переносится на фольгу, загрязняя ее. При этом способ ограничивается получением фольги, например, из меди толщиной25,4 - 2540 мкм, т. е. не применим для получе-ния качественных ультратонких фольг и много-слойных конденсатов на их основе.Наиболее близким к изобретению являетсяспособ подготовки алюминиевой матрицы дляполучения фольги вакуумным напылением, включающий анодирование матрицы,Способ включает предварительную подготовкуповерхности алюминиевой матрицы обезжириванием перед анодным окислением. Используетсякак электрохимнческое обеэжиривание в щелоч.ных растворах, так и обжиг с целью обезжиривания 23.Использование только анодирования обезжиренной поверхности не дает положительныхрезультатов. Поэтому для получения необходи.мой прочности сцепления между медью и поверхностью алюминиевого протектора с аноднымслоем используется дополнительная обработкав растворе бихромата калия.Известный способ подготовки поверхности ,алюминиевого протектора неприменим для стабильного многократного отделения конденсатав виде малопористой фольги, так как при отделении алюминиевой подложки происходит растрескивание оксида. Перед каждым цикломполучения фольги необходима подготовка подложки. Плотность пор медной и серебрянойфольги толщиной 5 - 10 мкмотделенных с алюминиевой матрицы, с анодным слоем составляет,(1 - 2)10 пор м .Прочность сцепления. между алюминиевойматрицей и медным конденсатом существеннопревышает значения усилия отслаивания20 - 30 Н/м, необходимые для надежного съемафольги толщиной 5 - 10 мкм с поверхностиконденсации без деформации и надрыва.Цель изобретения - обеспечение многократного использования матрицы и снижение лорис.тости ультратонкой фольги.Указанная цель достигается тем, что переданодированием матрицу последовательно подвергают электрохимнческому полированию ищелочному травлению.Электрохимическое полирование матрицы ве.дут при 60 - 80 фС, плотности тока 10-30 Л/дмв течение 3 - 6 мин в электролите, содержащем,мас.%:Ортофосфорная кислота 40 - 50Серная кислота 35-45Хромовый ангидрид 3 - 511147 Вода 10-12Шелочное травление ведут 10 - 15 с в 1 2 в30%-ном растворе едкого кали.Выбор предлагаемого электролита обусловлен необходимостью обеспечения стабильного сцеп пения фольги с матрицей, Обработка в электролите полирования приводит к сглаживанию . неровностей рельефа подложки, что ликвидирует анизотропию конденсатов, При этом шерохова. тость полностью не исчезает, а лишь уменьшается на порядок./Пористость фольги, отделенной с подготовленного предлагаемым способом алюминиевого протектора, составляет (1 - 2)10" пор м .В процессе электрохимической полировки 15 одновременно происходит обезжиривание матрицы.В результате электрохимической полировки поверхности протектора ее шероховатость уменьшается, однако созданный окисный слой 20 имеет незначительную толщину и неоднороден по своей структуре. Эта неоднородность объяс. няется наличием ионов А 1 З в растворе, где образуются коллоидные частицы гидрата, В процессе электролиза эти частицы вновь оседают 25 на поверхность подложки, В результате поверхность матрицы покрывается мельчайшими крис. талликами окиси алюминия (около 2,5 нм в диаметре) с включением фосфата.После травления матрицы в 12 - 30%-ном растворе едкого кали (КОН) в течение 10 - 15 с и последующей промывки водой получают однородный по структуре окисный слой, Порис. тость фольги из серебра или меди, отделенных от подготовленного таким образом протектора, существенно снижается и составляет (0,4 -35 5)10 порм , Таким образом, совокупность электрохимической полировки и щелочного травления обеспечивает отделение конденсата в виде малопористой фольги, однако усилие40 отделения хотя и стабильное, но достаточно высокое (150 - 200 Н/м), и это затрудняет отделение ультратонкой фольги.Для снижения усилия отделения.при сохранении его стабильности в интервале температур 150-400 К после травления поверхности про-.45 тектора прОводится ее анодное окисление в 12 - 18 ном растворе серной кислоты при комнатной температуре и плотности анодного тока 0,8 - 1,6 А/дм в течение 1 - 10 мин.В результате подготовки алюминиевой магри цы сцепляемость отдельного медного или серебряного конденсата толщиной 5 - 10 мкм или многослойных конденсатов на их основе (например, магний-медь) в интервале температур конденсации 150 в 4 К мало зависит от тем 10 4пературы и составляет 0 30 Н/м. 11 ористостьотдслешгой фольги имеет значения такого жспорядка, что и до анодного окислспия и состав.ляет (2 - 5)1 О пор.м . Подготовленная такимспособом алюминиевая матрица пригодна длямногократного напьления и снятия металлической фольги различной толщины ло 100 - 200 разбез какой-либо его дополнительной подготовки.П р и м е р 1. Подложку из алюминия АД 1,Т электрохимически полируют в электролите сле.дующего состава, мас.%:Ортофосфорная кислота 45Серная кислота 40Хромовый ангидрид 4Вода 11при плотности постоянного тока 20 А/дм итемпературе 70 С в течение 3,5 мин.После промывки водой для удаления электро;лита проводят травление в 12%-ном растворе едкого кали при комнатной температуре в тече.ние 12 с.После промывки от щелочи проводят анодноеокисление поверхности матрицы в 5%.ном растворе серной кислоты при плотности анодноготока 1,2 А/дм в течение 2 мин. На подготовленную в указанной последовательности алюминие.вую матрицу конденсируют медь при 400 С.Толщина полученной фольги 101 мкм. Отделение происходит с усилением 20 Н/м. Плотностьпор отделенной фольги 210 пор м .Испытание на разрыв не показали анизотропиимеханических свойств. Фольга отделяется с поверхности алюминия 200 раз без поврежденияпоследней.П р и м е р 2, На алюминиевую матрицу,подготовленную аналогично примеру 1, конденсируют серебро толщиной 5 мкм, а на него - магний толщиной 200 мкм. Температуры конденсации 400 К. Отделение происходит с усилием25 Н/м, Плотность пор основы - серебрянойфольги - составляет (3 - 4)10 З пор.мИспользование предлагаемого способа посравнению с базовой технологией подготовкиалюминиевой матрицы для получения фольги привакуумном напылении (она же является прототипом) обеспечивает многократное использова.ние протектора до 100 - 300 раз, в то время какв базовом способе протектор используется всего1 раз,Способ позволяет получать ультратонкую итонкую низкую пористую фольгу без нарушенияее целостности и деформации при отделении отматрицы, причем значение сцепления конденсатас матрицей исключает самопроизвольное их отделение, что позволит использовать изобретениев вакуумной технике.