Раствор для травления меди

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п,910845(11 М Кп 3 с присоединением заявки МВ 2545629/22-02 С 23 Г 1/04 Государственный комитет. СССР по делам изобретений и открытий(23) ПриоритетОпубликовано 070382 Бюллетень М 9 9 Дата опубликования описания 07,03,82 Ф В.И.Шумилов, В,И.Кучеренко, Г.В.Королев,Е.П,Котов, А.М.Прапоров и Г.Л.Иеликова(71) Заявитель 54 РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ МЕДИ Изобретение относится к технологии обработки металлов травлением и может быть использовано при изготовлении плат печатного монтажа и других аналогичных изделий из меди, используемых в радиотехнических, электротехнических, электронных приборах и устройствах. При изготовлении изделий из меди способом химического размерного травления на участки поверхности не подлежащие травлению, наносят защитные слои, так называемые резисты. В ряде случаев, в частности при изготовлении плат печатного монтажа, в качестве резистон применяют различные проводящие материалы, металлы и сплавы, такие как олово, свинец, серебро, сплавы олово - кобальт, сплавы ПОС и т,д. Это позволяет упростить технологию изготовления печатных плат улучшить их .характеристики, облетчить последующую пайку. В процессе вытравливания меди с незащищенных, пробельных участков плат, металлические Резксты не должны разрушаться (т.е. стравливаться ) и покрываться окисными и солеными пленками, ухудшающими их паяемость. В последнем случае удовлетворительная паяемость металлических резистовпосле травления достигается проведением дополнительных химических операций снятия окисных и соленыхпленок - осветлением,Для травления плат печатного монтажа с использованием в качествесхемного материала меди, защищеннойметаллическим резистом, применяютрастворы на основе персульфата аммония, хлорита натрия, хромового ангидрида, соединений двухвалентноймеди и другие 11, (21 и ГЗЗОднако этим растворам присущи недостатки. Все они в той или иной степени окисляют обычно используемые металлические резисты, которые после вытравливания печатных плат требуют осветления. Кроме того, соединения хрома (У 1) в хромовокислых растворах токсичны. В растворах на основе персульфата аммония значительно растравливается металлический резист, быстро разлагается окислитель и они теряют травильные свойстна. Основным недостатком травильных растворов на основе хлорита натрия и соединений двухвалентной меди является нестабильность их состава и травильных характеристик, Как прави 910845ло они содержат большие концентрации гидрата окиси аммония, что приводит к значительным испарениям свободного аммиака, особенно в травильных установках струйного типа, и вызывает необходимость непрерывной корректировки растворов. Таким образом, повышается расход химикатов, снижается качество травления плат, ухудшаются условия работы персонала, ббслуживающего установки травления.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому раствору является раствор, содержащий ионы двухвалентной меди хлорид, нитрат, карбонат аммония и щелочной агент, в качестве которого используются гидроокись аммония и моноэтаноламин 41.К недостаткам этого раствора относятся его низкая стабильность, малые скорости травления меди, значительное окисление металлических резистовЦель изобретения - предотвращение окисления проводящего материала, повышение скорости травления меди и стабильности раствора. 25Для достижения указанной цели в раствор для травления меди в отличие от известного, содержащего хлорид двухвалентной меди, хлорид и(или) нитрат и карбонат аммония, в качест ве щелочного агента вводят гидро- окись щелочного металла при следующем соотношении компонентов,г/л:Хлорид меди двухвалентной 120-260 35Хлорид и или) нитрат аммония 25-50Карбонат аммония 300-470Гидроокись щелочногометалла 40-80 ,щВода до 1 лРаствор для травления меди приготавливают путем смешивания соли меди П), карбоната аммония и гидроокиси щелочного металла с водой. Сначала смешивают с водой соль двухвалентной ф 5 меди и карбонат аммония, полученную смесь выдерживают при 30-600 С до прекращения выделения углекислого газа, а затем добавляют гидроокись щелочного металла.Наличие в растворе карбонат-иона обуславливает возможность образования нерастворимых, выпадающих в осадок основных солей углекислой меди, что приводит к уменьшению концентрации окислителя - ионов двухвалентной меди и соответственно к уменьшению скоростей травления.П р и м ер 1. 120 г СоС 6 2 НО,300 г МН 4)СО и 40 г КОН смешива" ют с водой, Полученный раствор имеет скорость травления меди 1017 мкм/мин, емкость по стравленной меди 10 г/л.П р и м е р 2. 120 г СССР 2 НОО и 300 г (МН 4) СО смешивают с 300 мл воды, смесь выдерживают при 30 дС допрекращения выделения углекислогогаза (около 12 ч), затем добавляют40 г КОН. Объем раствора доводят водой до 1 л. Скорость травления меди21 мкм/мин, а емкость раствора по стравленной меди возрастает до 60 г/л.П р и м е р 3. Аналогичен примеру 2, но смесь выдерживают при температуре 450 С около 3 ч. Травильные характерстики раствора такие же, как и в примере 2.П р и м е р 4Аналогичен, примеру 2, но смесь выдерживают при температуре 60 фС около 1;5 ч. Травильные характеристики раствора такие же, как и в примере 2;Увеличение температуры выдержки выше 60 фС вызывает разрушение образующегося аммиачного комплекса двухвалентной меди и, как следствие, снижение скорости травления, емкости раствора, приводит к выпадению осадка, Уменьшение температуры .выдержки ниже 300 С нецелесообразно, так как полного удаления углекислого газа из раствора не происходит даже при длительной выдержке,.Как видно из примеров такой способ приготовления позволяет получить раствор с повышением скорости травления меди в 1,5-2 раза, обеспечивает увеличение производительности травильных установок в 1,5-2 раза без дополнительных затрат, а также удлинение срока работы раствора в З-б,раз.Результаты травления печатных плат на медной основе, частично покрытых различными металлическими резистами из сплава олово - свинец, сплава олово - кобальт, серебро, при 400 С представлены в таблице .Н о Х е 0 Ц о Я 4 Х Н Х Х ОЭ Х оц .и йй Х"- оацЕ хаэх ОНИКС 0(О 0 Ь с Ь м Ч м М М М 1 0 йс (Ч (Ч ГЧ (Ч Ю Ю % Сб Ю (ч м ф о х Ц О м 1 1 1 1 1 11 1 с Х О Ф Х у. оР 3 11 о о О О м м О Х О О О О О О О О Ос 1 ф с 1 е с 3 ф 0 0 Ю СО СО СО 1 О О О 4 с Х о о г- гс сй О о м О 4 Ф 4 Р 3 Л Ю ье Ф 1 Л о о о 1 СЧ СЧ 1 М М 1 О) Л ЧСоставитель В.ОлейниченкоРедактор Л. Плисак Техред Ж, Кастелени Корректор А.,Цэ ятко Йаказ 1051/7 Тираж 1049 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., л. 4/5 3Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Иэ таблицы вино, что скоростьтравления по сравнению с известнымраствором возрастает приблизительнов 2 раза. Предотвращение окисленияподтверждается способностью к пайкеЙ стойкостью резиста;Уменьшение содержания гидроокисищелочного металла ниже 40 г/л вызывает выпадение осадка, а увеличениеего содержания более 80 г/л вызывает резкое снижение скорости травления.Стабильность раствора подтверждается воэможностью работы с ним безкорректировки длительное время ссохранением травильных характеристик (около 3 мес). Известные растворы, содержащие гидроокись аммония,требуют практически непрерывной корректировки,В оценке пайки балл 5 соответствует пайке без затруднений, с хорошим качеством, без дополнительногоосветленвя металлического резиста.Баял 1 соответс;дуурт 4 ечень плохойпаяемостиПрименение прЮцлагаемого растворав производстве деталей из меди способом химического размерного травления с частичной защитой металлическими резистами обеспечивает высокуюскорость травления меди, хорошуюпаяемость резистов после травленияи стабильность травнльных характеристик.Эти преимущества создают условиядля упрощения технологического процесса, т.е, исключения операции осветления металлического резиста, повышения качества продукции и производительности оборудования, снижения расхоца химикатов,Раствор для травления меди, содержащий хлорид двухвалентной меди,хлорид и(или) нитрат аммония, карбонат аммония и щелочной агент, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью предотвращения окисления проводящего материала и повышения скорости травления меди и стабильностираствора, он в качестве щелочногоагента содержит гидроокись щелочного металла при следующем соотношениикомпонентов; г/л:Хлорид двухвалентноймеди 120-260 20 Хлорид и/или нитратаммонияКарбонат .аммонияГидроокись щелочногометалла 40-80 д Вода До 1 л Источники информации,принятые вовнимание при экспертизе 1. Патент Великобритании У 1316030,кл. В 6 У, 1973.2. Патент Великобритании Р 1085747,кл. В 6 1, 1967.3. Патент США М 2872302,кл, 252-792, 1959.4, Патент Великобритании Р 1426529,кл. В 6 Т, 1976,