Раствор для травления меди Советский патент 1982 года по МПК C23F1/04 

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 резистов 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, облегчить последующую пайку. В процессе вытравливания меди с незащищенных, пробельных участков плат, металлические резисты не должны разрушаться т,е, стравливатьЬя} и покрываться окисными и солевыми пленками, ухудшающими их паяемость. В последнем случае удовлетворительная

паяемость металлических резистов после травления достигается проведением дополнительных химических операций снятия окисных и солевыхПленок - осветлением.

Для травления плат печатного монтажа с использованием в качестве схемного материала меди, защищенной металлическим резистом, применяют

10 растворы на основе персульфата аммония, хлорита натрия, хромового ангидрида, соединений двухвалентной меди и другие 1 , 2 и З ,

Однако этим растворам присущи не15достатки. Все они в той или иной степени окисляют обычно используемые металлические резисты, которые-после вытравливания печатных плат требуют осветления. Кроме того, соеди20нения хрома (,У1) в хромовокислых растворах токсичны, В растворах на основе персульфата аммония значительно растравливается металлический резист, быстро разлагается окислитель и они теряют травильные свойства. Основным недостатком травильных растворов на основе хлорита натрия и соединений двухвалентной меди является нестабильность их состава и

30 травильных характеристик. Как правило 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 с5бслуживающего установки травления,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому раствору является раствор, содержащий ионы двухвалентной меди хлорид, нитрат, карбонат аммония и щелочной агент, в качестве которого используются гидроокись С1ММОНИЯ и момоэтаноламин 4

К недостаткам этого раствора относятся его низкая стабильность, малые скорости травления меди, значительное окисление металлических резистов.

Цель изобретения - предотвращение окисления проводящего материала, повышение-скорости травления меди и стабильности раствора.

Для достижения указанной цели в раствор для травления меди в отличие от известного, содержащего хлорид двухвалентной меди, клорид и (или нитрат и карбонат аммония, в качестне щелочного агента вводят гидроокись щелочного металла при следующем соотношении компонентов,г/л: Хлорид меди двухвалентной120-260Хлорид и (или) нитрат аммония25-50Карбонат аммония 300-470 Гидроокись щелочного металла40-80 вода До 1 л Раствор для травления меди приготавливают путем смешивания соли меди (П, карбоната аммония и гидроокиси щелочного металла с водой. Сначал смешивают с водой соль двухвалентной меди и карбонат аммония, полученную смесь выдерживают при 30-60°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 Т1 авления.

П р и м е-р 1. 120 г CoCe22HrtO, 300 (NH4 i2CO3 и 40 г КОН смешивают 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 CaCCj 2H(iO и 300 г (NH4 ijCO3 смешивают с 300 мл воды,смесь вьадерживают при до прекращения вьщеления углекислого газа (около 12 ч), затем добавляют 40 г КОН. Объем раствора доводят водой до 1 л. Скорость травления меди 21 мкм/мин, а емкость раствора по стравленной меди возрастает до 60 г/л

Пример 3. Аналогичен приме-. РУ 2, но смесь вьвдерживают при температуре 45°С около 3 ч. Травильные характерстики раствора такие же, как и в примере 2.

Приме р 4. Аналогичен.примеру 2, но смесь выдерживают при температуре около 1,5 ч. Травильные характеристики раствора такие же, как и в примере 2;

Увеличение температуры вьздержки выше вызывает разрушение образующегося аммиачного комплекса двухвалентной меди и, как следствие, снижение скорости травления, емкости раствора, приводит к выпадению осадка. Уменьшение температуры .выдержки ниже 30°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 3-6 раз.

Результаты травления печатных плат на медной основе, частично покрытых различными металлическими резистами (из сплава о.лово - свинец, сплава олово - кобальт, серебро, при 40°С представлены в таблице.

Из таблицм BHArfO, что скорость травления по сравнению с известным раствором возрастает приблизительно в 2 раза. Предотвращение окисления подтверждается способностью к пайке и стойкостью резиста;

Уменьшение содержания гидроокиси щелочного метсшла ниже 40 г/л вызывает выпадение осадка, а увеличение его содержания более 80 г/л вызывает резкое снижение скорости травления.

Стабильность раствора подтверждается возможностью работы с ним без корректировки длительное время с сохранением травильных характеристик (около 3 мес. Известные растворы, содержащие гидроокись аммония, требуют практически непрерывной корректировки.

В пайки балл 5 соответствует пайке без з Т1 уднений, с хорошим качеством, без дополнительного осветления металлического резиста. Балл 1 соответс рлу т ©чень плохой паяемости.

Применение предлагаемого раствора в производстве деталей из меди способом химического размерного травления с частичной защитой металлическими резистами обеспечивает высокую скорость травления меди, хорошую паяемость резистов после травления и стабильность травильных характеристик .

Эти преимущества создают условия для упрощения технологического процесса, т.е. исключения операции осветления металлического резиста, повышения качества продукции и производительности оборудования, снижения расхода химикатов.

Формула изобретения

Раствор для травления меди, содержащий хлорид -двухвалентной меди, хлорид и(или)нитрат аммония, карбонат аммония и щелочной агент(Отличающийся тем, что, с целью предотвращения окисления проводящего материала и повышения скорости травления меди и стабильности раствора, он в качестве щелочного агента содержит гидррокись щелочного металла при следующем соотношени компонентов; г/л:

Хлорид двухвалентной

меди .120-260

Хлорид -и/или нитрат

аммония25-50

Карбонат .аммония 300-470

Гидроокись щелочного

металла40-80

ВодаДо 1 л

Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе

4. ПатентВеликобритании № 1426529, кл. В 6 J , 1976.