Раствор для травления меди и ее сплавов Советский патент 1982 года по МПК C23F1/00 C23G1/10 

(5) РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к размерному травлению меди и ее сплавов и может быть исполь зовано в радиоэлектронной, приборостроительной и других от|эаслях промышленности при изготовлении деталей и печатных схем. Известен раствор для химического травления меди и ее сплавов, содержа щий хлорное железо и хлорную медь Щ Однако водный раствор,содержащий FeClo и CuClrj и добавки КС1 и НС1 обеспечивает низкие скорости травлеиия. Так, для водного раствора, содерж щего 1,3 м/л FeCI-j, , 0,5м/л CuClij и 2 м/л КС), скорость травления меди составляет только k,7 мг/см -мин. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является раст вор для травления металлов, содержащий в качестве растворителя ацетонитрил (64-72 мас.), а в качестве окислителя - хлорное железо Г21. Однако скорость травления меди при использовании известного раствора достигает при 10®С 9.2 10,8 мг/см -мин. Необходимость достижения низких температур (), перемешивания как условий получения вышеуказанных скоростей травления, наконец, недостаточно высокие скорости травления делают раствор малоперспективным для практического использования. Целью изобретения я.вляется увеличение скорости травления. Поставленная цеяь достигается тем, что согласно раствору, включащему хлорное железо и ацетонитрил, раствор дополнительно содержит хлорную медь и воду при следующем содержании компонентов, моль/л: Хлорное железо 0,5-2,2 Хлорная медь 0,-1,0

Вода0,5-11,0

АцетонитрилДо 1 л

причем соотношение хлорного железа к хлорной меди составляет {0,5-5,5):1.

Применение для травления меди смеси СиС1л и FeCl в опоеделенном соотношении позволяет достичь резкого увеличения скорости травления меди в ацетонитрильном растворе

с добавлением воды. Высокие скорости травления при использовании предлагаемого раствора с оптимальным соотношением и концентрацией всех компонентов, содержащего в качестве окислителя смесь CuCl и FeCIn, наиболее вероятно обеспечивают снижение энергетического уровня вакантной орбитали окислителя, на которую переходит электрон, вследствие комплек сообразования с участием компонентов окислител1В и ацетонитрила, что можно рассматривать как симбиотический эффект, Присуствие воды способствует диссоциации связи металл-хлор. Такой вывод согласуется с результатами спектральных исследований растворов отдельных компонентов окислителя (CuClij, FeCI-j) и их смесей (в растворе смеси Си С 1(и Fed г снижаются интенсивности полос поглощения, соотвествующих раствору индивидуальных солей), из которых однознанно вытекает наличие комплексов с участи ем компонентов окислителя. При меньшем количестве воды (0,5 моль/л), вводимой в раствор, так же как и при большем (11 моль/л) скорость травления меди уменьшается. Верхние пределы концентраций FeClJИ CuCli ограничены растворимостью этих солей а нижние малой скоростью травления.

Зависимость скорости травления от соотношения FeCl :CuCl(j имеет экстремальный характер и в выбранном интервале соотношения,скорости травления наибольшие.

Раствор готовят следующим образом.

Предварительно готовится концентрированный (2,7-3,0 моль/л) раствор FeClj в ацетонитриле, В расчетном количестве этого раствора растворяют соответствующую навеску CuClij и добавляют необходимое количество воды и ацетонитрила. Процесс травления осуществляют при без перемешивания раствора.

Пример 1, Образец меди марки М-1 погружают в раствор следущего состава, моль/л: .

FeCln1,05

CuCi;0,45

НдО11,0

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентраций FeClj: rCuClQ, равно 2,3:1. Суммарная концентрация окислителя 1,5 моль/л. Скорость травления меди в этом растворе 20,9 мг/см -мин.

Пример 2, Образец из меди марки М-1 погружают в раствор следующего состава, модь/л: еС1в

1,05 0,5

CuClr 7,2 Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентрации FeCIji CuCl (2 равно 2,3 :1. Суммарная концерация оксилителя 1,5 моль/л, скоро травления меди в этом растворе 29,3 мг/см мин.

Пример 3. Образец из меди марки М-1 погружают в раствор следующего состава, моль/л:

FeClj1,05

0,kS

H,iP0,5

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентрации FeCln :CuClij равно 2,3:1. Суммарная концентрация окислителя 1,5 моль/л. Скорость травления меди составляет 2t,5мг/см -мин.

Пример . Образец из меди марки М-1 погружают в раствор еле-дующего состава, моль/л:

FeClj1,8

CuCIn0,8

,56

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентраций FeCJj :CuClQ равно 2,3:1 Суммарная концентрация оксилителя 2,6 моль/л. Скорость травления меди в этом расворе бЗ, мг/см -мин.

Пример 5. Образец из меди марки М-1 по(7ружают в раствор следующего состава, моль/л;

,5

CuCIo1,0

.5,0

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентраций FeCln: :CuCln равно 0,5:1. Суммарная концентрация окислителя 1,5 моль/л. Скорость травления меди в этом рас воре 18,3 мг/см -мин, П р. и м е р 6. Образец из мед марки М-1 погружают в раствор следующего состава, моль/л: Ацетонитрил До 1 л Соотношение концентраций РеСЦ :СиС1ц равно 3:1. Суммарная концент ция окислителя 2,6 моль/л. Скорост травления меди составляет 59.3 мг/см -мин, . Приведенные в табл. 1 данные иллюстрируют влияние суммарной кон центрации окислителей, их соотноше ния и количества добавленной воды на скорость травления меди в ацето нитрильном растворе. Далее опробуют растворы, содерж щие только один окислитель: или CuClij, Пример 8. Образец из меди марки М-1 погружают в раствор следующего состава, моль/л: ,8 .,56 Ацетонитрил До 1 л Скорость травления в этом растврре 11,6 мг/см -мин. Пример 9. Образец из меди марки М-1 погружают в раствор след щего состава, моль/л: Пример 7. Образец из меди марки М-1 погружают в раствор следующего состава, моль/л: РеСТз 2,2 СиС1л 0,1 Hqp 5,56 Ацетонитрил До 1 л Соотношение концентраций РеСЦ: :CuClijpaBHO 5,5:1. Суммарная концент рация окислителя 2,6 моль/л. Скорость травления меди составляет 23,5 мг/см Мин, Результаты опробования этих растворов сведены в табл. 1, CuCln 0,72 Н,1р 5,56 Ацетонитрил До 1 л Скорость травления в растворе 2 ,k мг/см -мин. Результаты опробований (растворов по примерам 4, и 9 представлены в табл. 2« Из табл.-2 видно, что скорости травления в растворе, содержащем СиС1т (6,1 мг/см -мин) значительно выше (более чем в k раза) суммы скоростей травления в. растворах содержащих отдельные вещества РеСЦи СиС в соответствующем количестве. Скорость травления в растворе, содержащем только PeCl 11,6 мг/см -мин. Скорость травления в растворе, содержащем только - 2, мг/см -мин. Суммарная

I 9221788

скорость травления 1,6 мг/смОднако в растворе, содержащем

мин + 2,4 мг/см мин - 14,0 мг/см. FeCljS тех же концентрациях, Таким образом, раствор, полученный при добавлении известного компонента (CuClQ.) к известному же веществу (РеСЦ), проявляет окислитель ную активность, превосходящую активность отдельных компонентов. Возможность получения такого эффекта при добавлении РеСЦ в другие травильные растворы ранее ;не была описана. Использование предлагаемого раствора для травления меди обеспечивает увеличение скорости Травления меди (в известном растворе скорость травления составляет 10,9 мг/см мин), уменьшение времени травления (время травления печатных плат с медной, фольгой толщиной 50 мкм составляет в предлагаемом растворе 0,7:2,4 мин, в известном растворе 4,1:4,8 мин), повышение качества травления за счет улучшения размерности травления и увеличение произво дительности травильных установок за счет уменьшения времени травления.

скорость травления 63,4 мг/см -мин.

Таблиц а 2 Формула изобретения Раствор для травления меди и ее сплавов,включающий хлорное железо и ацетонитрил, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости травления, он дополнительно содержит хлорную медь и воду при следующем содержании компонентов,моль/л: Хлорное железо 0,5-2,2 Хлорная медь 0,4-1,0 Вода0,5-11,0 Ацетонитрил До 1 л причем соотношение хлорного железа к хлорной меди составляет (0,5 5,5):1. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Т, Коррозия и защита от коррозии, 1970, № 12, К 167. 2. Коррозия и защита от коррозии, 1977, N6, К 235.