Способ подготовки алюминиевой матрицы для получения фольги

 

1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ АЛЮМИНИЕВОЙ МАТРИЦЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОЛЬГИ вакуумным напылением, включающий анод рование , отличающийся тем, что, с целью обеспечения многократного испол ьзова .ния Матрицы и снижения пористости ультратонкой фольги, перед анодированием матрицу последовательно подвергают электрохимическому полирова1шю и щелочному травлению. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрохимическое полирование матрицы ведут при бО-ВО С, плотности тока 10 30 А/дм в течение 3-6 мин в электролите, содержащем, мас.%: Ортофосфорная кислота40-50 Серная кислота35-45 Хромовый анпщрид3-5 Вода10-12 i 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю сл щ ии с я тем, что щелочное травление ведут 10-15 с в 12-30%-ном растворе едкого кали.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (И!

З(5 ) С 23 F 7/06 6 .

I!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

Ф 1 ъ т

;I

1 ь ) ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Пб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3410694/22 — 02 (22) 17.03.82 (46) 23.09.84, Бюл. Р 35 (72) P. И. Зейля, И. А. Пипкевич и Е. Н. Стребков (71) Специальное конструкторское бюро вакуумных покрытий при Госплане Латвийской ССР (53) 621.793.14 (088.8) (56) 1. Патент США И 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. Р Гос. регистрации 9049844.М., "Гипроцветметобработка", 1981. (54).(57) 1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ АЛ10МИНИЕВОЙ МАТРИЦЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОЛЬГИ вакуумным напылением, включающий анода: рование, отличающийся тем, что, с целью обеспечения многократного использования матрицы и снижения пористости ультратонкой фольги, перед анодированием матрицу последовательно подвергают электрохимическому: полированию н щелочному травлению.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрохимическое лолирование матрицы ведут при 60 — 80 С, плотности тока 10—

30 А/дм 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 юшийся тем, что щелочное травление ведут 10 — 15 с в 12 — 30%-ном растворе едкого кали.

11147

Изобретение относится к обработке металлов химическими способами, например для создания на поверхности алюминия окисного слоя, и может быть использовано в вакуумной технике при производстве металлической фольги различной толщины, преимущественно тонкой н.ультратонкой.

Необходимым условием получения фольги толщиной 5 — 10 мкм является обеспечение условий отделения нанесенного материала с по- 10 верхности матрицы без нарушения его.целостнос ти, а также без самопроизвольного отделения, т. е. без существенного изменения величины сцепления в регулируемом интервале температуры подложки, определяемого свойствами конденсируемого материала и предварительной подготовкой матрицы.

Без предварительной обработки алюминиевой матрицы возможно стабильное отделение медного йли серебряного конденсата лишь при темперао турах конденсации, не превышающих 200 С.

При температуре конденсации 250 С усилие отделения превышает 100 — 200 Н/м и отделение сопровождается деформацией фольги.

Столь низкая температура недостаточна для получения фольги с высокими механическими характеристиками. Несмотря на то, что поверхность исходной алюминиевой ленты, полученной прокаткой с образованием естественной окисной пленки, в целом имеет неровности микрорелье30 фа, не превышающие 1,9 мкм, пористость от. деленной фольги высокая. Так, медная или серебряная фольга толщиной 5 — 10 мкм имеет плотность пор, равную (1,5 — 2,0) ° 10 пор ° м, а толщиной 20 мкм — (1,2 — 1,5),104 пор м .

Однако такая плотность пор совершенно. недо- 35 пустима при использовании медного или серебряного конденсата в качестве барьерного слоя для источников питания.

Кроме того, такой конденсат, сформировавшийся на подложке без предварительной обра- 40 ботки, обладает ярко выраженной анизотропией механических свойств: прочность на разрыв существенно меньше при испытании поперек линий прокатки.

Это может привести к непредсказуемым 45 разрывам тонкой фольги при ее отделении от матрицы.

Извсстен способ подготовки подложки для получения медной фольги вакуумным напыле- нием при температуре матрицы 232 — 527 С, включающий предварительное нанесение на поверхность матрицы. окиси алюминия (1), Недостатком способа подготовки подложки является то, что нанесенный на подложку в вакууме слой окиси алюминия получается 55 рыхлым и полностью не воспроизводит микрорельефа полированной поверхности матрицы, т. е. поверхность снимаемой фольги получается

10 2 неровной, а характар отделения.в большой степени зависит от условий нанесения, плотности и структуры конденсата окиси алюминия. Плотность пор отделенной медной или серебряной фольги составляет (1 — 2) ° 10" пор.м, а часть окиси алюминия переносится на фольгу, загрязняя ее. При этом способ ограничивается получе нием фольги, например, из меди толщиной

25,4 — 2540 мкм, т. е. не применим для получе- ния качественных ультратонких фольг и много- слойных конденсатов на их основе.

Наиболее близким к изобретению является способ подготовки алюминиевой матрицы для получения фольги вакуумным напылением, вклю чающий анодирование матрицы, Способ включает предварительную подготовку поверхности алюминиевой матрицы обезжирива- ° нием перед анодным окислением. Используется как электрохимнческое обеэжиривание в щелочных растворах, так и обжиг с целью обезжиривания (21.

Использование только анодирования обезжиренной поверхности не дает положительных результатов. Поэтому для получения необходимой прочности сцепления между медью и поверхностью алюминиевого протектора с анодным слоем используется дополнительная обработка в растворе бихромата калия.

Известный способ подготовки поверхности, алюминиевого протектора неприменим для стабильного многократного отделения конденсата в виде малопористой фольги, так как при отделении алюминиевой подложки происходит растрескивание оксида. Перед каждым циклом получения фольги необходима подготовка подложки. Плотность пор медной и серебряной фольги толщиной 5 — 10 мкм„отделенных с алюминиевой матрицы, с анодным слоем составляет .(1 — 2) ° 10 пор.м .

Прочность сцепления. между алюминиевой матрицей и медным конденсатом существенно превышает значения усилия отслаивания

20 — 30 Н/м, необходимые для надежного съема фольги толщиной 5 — 10 мкм с поверхности конденсации без деформации и надрыва.

Цель изобретения — обеспечение многократного использования матрицы и снижение пористости ультратонкой фольги.

Указанная цель достигается тем, что перед анодированием матрицу последовательно подвергают электрохимическому полированию и щелочному травлению.

Электрохимическое полирование матрицы ведут при 60 — 80 С, плотности тока 10-30 A/äì в течение 3 — 6 мин в электролите, содержащем, мас.%:

Ортофосфорная кислота 40 — 50

Серная кислота 35-45

Хромовый ангидрид 3 — 5

l l I 47

Вода 10-12

Щелочное травление ведут 10 — 15 с в 12 —

30%-ном растворе едкого кали.

Выбор предлагаемого электролита обусловлен необходимостью обеспечения стабильного сцеп- 5 пения фольги с матрицей. Обработка в электролите полирования приводит к сглаживанию . неровностей рельефа подложки, что ликвидирует анизотропию конденсатов. При этом шероховатость полностью не исчезает, а лишь уменьшает-10 ся 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 имеет незначительную толщину и неоднороден по своей структуре. Эта неоднородность объясняется наличием ионов Аlз в растворе, где образуются коллоидные частицы гидрата. В процессе электролиза эти частицы вновь оседают на поверхность подложки. В результате поверхность матрицы покрывается мельчайшими кристалликами 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. Пористость фольги из серебра или меди, отделенных от подготовленного таким образом протектора, существенно снижается и составляет (0,4—

5) ° 10 пор м . Таким образом, совокупность электрохимической полировки и щелочного травления обеспечивает отделение конденсата в виде малопористой фольги, однако усилие

40 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 o-ном растворе серной кислоты при комнатной температуре и плотности анодного тока 0,8 — 1,6 А/дм в течение I — 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 — 400 К мало зависит от тем- 55

10 4 пературы и составляет 0 30 Н/м. Пористость отдслешгой фольги имеет значения такого же порядка, что и до анодного окислспия и составляет (2 — 5) ° 10 пор.м . Подготовленная таким способом алюминиевая матрица пригодна для многократного напыления и снятия металлической фольги различной толщины до 100 — 200 раз без какой-либо его дополнительной подготовки.

Пример 1. Подложку из алюминия ЛД1, Т электрохимически полируют в электролите следующего состава, мас.%:

Ортофосфорная кислота 45

Серная кислота 40

Хромовый ангидрид 4

Вода 11 при плотности постоянного тока 20 А/дм и температуре 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 течение 12 с.

После промывки от щелочи проводят анодное окисление поверхности матрицы в !5 ном растворе серной кислоты при плотности анс,диого тока 1,2 А/дм в течение 2 мин. На подготовленную в указанной последовательности алюминиевую матрицу конденсируют медь при 400 С. Толщина полученной фольги 10 1 мкм. Отделение происходит с усилением 20 Н/м. Плотность пор отделенной фольги 2 ° 10 пор м .

Испытание на разрыв не показали анизотропии механических свойств. Фольга отделяется с поверхности алюминия 200 раз без повреждения последней.

Пример 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 усилием

25 Н/м. Плотность пор основы — серебряной фольги — составляет (3 — 4) ° IОЗ пор-м

Использование предлагаемого способа по сравнению с базовой технологией подготовки алюминиевой матрицы для получения фольги при вакуумном напылении (она же является прототипом) обеспечивает многократное использование протектора до 100 — 300 раз, в то время как в базовом способе протектор используется всего

1 раз.

Способ позволяет получать ультратонкую и тонкую низкую пористую фольгу без нарушения ее целостности и деформации при отделении от матрицы, причем значение сцепления конденсата с матрицей исключает самопроизвольное их отделение, что позволит использовать изобретение в вакуумной технике.

ВНИИПИ Заказ 6737 18 Чноаж 899 Подписное

Филиал 11ПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4