Состав активирующей смеси для травления оксидных пленок металлов

 

СОСТАВ АКТИВИРУЮЩЕЙ СМЕСИ ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ ОКСИДНЫХ ППЕНОК МЕТАЛЛОВ , содержащий цинковую пыль и спирт, отлич ающий ся тем, что, с целью интенсификации процесса при улучшении смачиваемости и обезжиривания поверхности, он в качестве спирта содержит изобутиловьй спирт при следукяцем соотношении компонентов , мас.%; Цинковая пыль (диаметр частиц 1-10 мкм) 10-12 Изобутиловый Остальное спирт

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК, SU„„1122

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ QCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ii3 .

Цинковая пыль (диаметр частиц

1-10 мкм)

Изобутиловый спирт

10-12

Остапьное (21) 3555653/22-02 (22) 21.02.83 (46) 07.11.84. Бюл. У 41 (72) Г.Н.Мансуров, В.П.Баранннк и И.В.Богуславская (7l) Московский областной педагогический институт им. Н.К. Крупской (53) 621.794.42(088.8) (56) 1. Патент Японии Ф 48-37901, кл. 12 А 62 (С 23 Р 1/02), опублик. 1973.

2. Патент США В 3837944, кл. С 23 Р 1/02, 1974.

ЗШ С 23 Р 1 02:С 23 G 5 00 (54) (57) СОСТАВ АКТИВИРУЮЩЕЯ СМЕСИ

ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК МЕТАПЛОВ, содержащий цинковую пыль и спирт, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса при улучшении смачиваемости и обезжиривания поверхности, он в качестве спирта содержит изобутиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

1122? 54

Изобретение относится к химической обработке металлов, в частности к травлению оксидных пленок, и может быть использовано в технологии из готовления тонкопленочных!

О ности °

Указанная цель достигается тем, 50 что состав активирующей смеси для травления оксидных пленок металлов, содержащий цинковую пыль и спирт, в качестве спирта содержит изобутиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Цинковая .пыль (диаметр частиц

1-10 мкм) 10-12 электродных систем электрохимических диодов, интеграторов, управляемых резисторов и электрокинети че ских дат чико в .

Известен состав активирующей смеси для травления напыленных пленок хрома в соляной кислоте, представляющей водную суспензию цинковой пыли ).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является состав активирующей смеси для травления оксидной пленки Sn0y . содержащей цинковую пыль и метиловый .спирт. Применение этой смеси вклю-- 2п чает стадию нагревания для удаления остатков метанола и получения в результате этого твердого полимерного покрытия с вкрапленными час-тичками цинка, а также стадию удаления остатков твердого полимера после травления Е23.

Однако при высушивании полимерного покрытия происходит испарение токсичного метанола, пары которого огне†и взрывоопасны. Это же относится к бензолу, который используют для удаления остатков твердого полимера после травления.

Водная суспензия цинковой пыли характеризуется низкой стабильностью З5 в результате образования и последую— щего оседания частичек цинковой пы— ли, а также плохим смачиванием поверхности пленки. Метиловый спирт токсичен и плохо обезжиривает поверх-4О ность, в связи с чем требуется предварительная операция обезжиривания

t поверхности пленки перед травлени— ем.

Целью изобретения является интен- 45 сификация процесса при улучшении смачиваемстсти и обезжиривания поверхИз обутило вый спирт

О ст ал ьное

Способ заключается в следующем

Для активации поверхности метаплических пленок, например хромовых необходимо удалить оксидную пленку, всегда присутствующую на поверхнос-ти металла. Для этой цели удобнее всего восстановить эти оксиды атомар— ным. водородом, который выделяется на поверхности частичек цинка в кислой среде. До настоящего времени активирование производилось путем формирования на поверхности оксида твер— дой полимерной пленки с вкраплениямй цинковой пыли из метанольного раствора полимера.

К недостатку этой активирующей смеси следует отнести то, что технологический процесс включает операцию высушивания раствора полимера, при которой происходит испарение токсичного. метанола, пары которого огне- и взрывоопасны..Трудоемкость этого процесса усложняется необходимостью последующего удаления полимера бензолом, который тоже ядовит и огнеопасен.

Во всех известных случаях опе— рациям активации и последующего травления тонких пленок предшествует операция обезжиривания, так как на вакуумных метаплических пленках наряду с оксидами всегда присутствуют остатки органических веществ, преи-мущественно вакуумного масла или продукт ов е го де струкции. При и спользовании водных или метанольных суспензий цинка дисперсионная среда — вода или метанол — не обладает обезжиривающими свойствами,. так как не растворяет неполярные органические загрязнения, неизбежно присутствующие на поверхности. То же относится к поверхностям, загряз— ненным прикосновением рук препаратов. Кроме того, суспензия-восстаовитель должна хорошо смачивать эту пленку. Установлено, что оптимальное действие суспензии цинка достигается при использовании в ка— честве дисперсионной среды изобути—

Лового спирта.

Изобутиловый спирт хорошо растворяет всевозможные органические загрязнения, в частности минеральные масла, а также воду, которая всегда присутствует на поверхности пленки.

1122754

Таблица 1.

Наимено раствор

Вода

Метанол

Эт анол

Изопропанол

Из обут анол

30 ния в НС! (конц.), нмl с.

l,8 2

В гомологическом ряду изобутанол является первым, который неограниченно смешивается с маслами.

Измерение краевого угла смачивания хромовых пленок водой и спиртами приведено в табп. l.

Кр ае вой у гол смачи. в ания пленки хро —, 0 ма, град

Как видно из приведенных резуль— татов, изобутанол имеет самый маленький краевой угол и, следовательно, характеризуется максимальной смачивающей способностью. Таким образом, применение изобутанола в качестве дисперсионной среды активирующей смеси улучшает смачи— ваемость поверхности и обеспечивает ее обезжиривание.

Существенным недостатком суспензии цинка в воде является низкая с степень ее агрегативной устойчивости по сравнению с суспензией цинка в изобутаноле. Это видно из слеI дующего примера: если !О г порошка 40 цинка с размером частиц 1 — 10 мкм размешать в 25 мл воды, то через

3 ч образуется осадок толщиной 48 мм.

В изобутиловом спирте за то же время образуется осадок толщиной 45

14 мм.

Таким образом, использование метанольного раствора полимера с диспергированной в нем цинковой пылью для активации травления ппенок требует предварительного обезжириваконцентрация Еп 2 5 гыли, нас.I

Скорость травления пленки, нагревания для удаления остатков метанола и получения в результате этога твердого полимерного

IIoKpblTHR с вкрапленными частичками цинка, а также стадию удаления остатков твердого полимера бензолом,после травления. Это сложная технология, включающая применение токсичных веществ (метанол, бензол создающая пожаро- и взрывоопасную ситуацию.

Водная суспензия цинка плохо смачивает поверхность, не обезжиривает ее, а сама система характеризуется низкой стабильностью.

Использование изобутилового спир— та в качестве дисперсионной среды зн ачител ьно упрощает техноло гию активирования и последующего травле— ния пленок металла (исключается стадия образования и удаления твердой полимерной ппенки и стадия обезжиривания поверхности ) . Исключается применение токсичных, пожаро- и взрывоопасных веществ, повышается агрегативная устойчивость суспензии.

Улучшение смачиваемости поверхности обеспечивае-: высокое качество трав— ления пленок. Содержание цинковой пыли в активирующей суспензии ока— зывает значительное влияние на. скорость травления ппенок хрома в соляной кислоте. При увеличении концентрации пыли цинка в изобутаноле до 10 мас.% наблюдается значительный рост скорости травления, максимальная величина скорости травления реализуется при содержании цинковой пыли 12 мас.%, а затем скорость травления не зависит от концентрации суспензии и даже несколько уменьшается, что может быть связвно -с растом неустойчивости суспензии при пересыщении ее цинковой пылью. Эначения скопости травления пленок хрома в концентрированной соляной кислоте после обработке их активирующей смесью с различным содер- жанием цинковой пыли приведены в табл, 2.

Таблица 2

2,5 2,6 2,55 2,5.

1122754

Таким образом, оптимальное содержание цинковой пыли в активирующей суспензии, обеспечивающей максимальную скорость травления пленок хрома, составляет 10-12 мас.X. При дапьнейшем росте содержания цинковой пыли ухудшается стабильность суспен зии, а скорость травления не возрастает.

Процесс травления с применением предлагаемой активирующей смеси осуществляется следующим образом.

Ситалловые пластины Q нагыпенными пленками хрома. выдерживают в активирующей смеси, представляющей собой 10-12 Ж-ную суспензию цинковой пыли в изобутиловом спирте, в течение 0,5-1 с. После такой обработки пластины помещают в травиль.Таблица

НСE (конц.) 1,8

HCP (конц,) 0,5

2 (300 с) I. в HCP (разбавл.) (1: 1 ) HCP (конц.)

l0 мас.X Zn пыли в воде

180 с.,НСР (разбавл.) (1:) с

НС E (разбавл. ) (1:1) 200 с

2 мас.Ж Zn пыли в изобутиловом спирте

5 мас.Ж Zn пыли в йзобутиловом спирте

l0 мас.Ж Zn пыли в изобутиловом спирте

20 мас.X Zn пыли в изобутиловом спирте !

50 мас.7. Zn пыли в мета нольном спирте

10 мас.й Zn пыли в изо,бутиловом спирте

5 мас.X Zn пыли в изобутиловом спирте

Предлагаемый .состав активирующей смеси для травления оксидных пленок ный раствор — концентрированную соляную кислоту, где осуществляется химическое травление хромовой пленки. Для окончания травления

5 обрабатываемые пластины промывают в дистиллированной воде..Использование активирующей смеси предложенного состава позволяет автоматизировать процесс травления пленок хрома.

Пример. Активирующая смесь использована при травлении пленок хрома толщиной 300 нм в концентрированной и разбавленной (1:1) соляной кислоте. В .табл.3 приведена за15 висимость времени травления пленок хрома от состава активирующей смеси. При изготовлении суспензии использовапась цинковая пыль ПЦ-2 (ГОСТ-12601 — 67 ) с размером час20 .тиц 1-10 мкм.

2 (150 с) HCP (конц.) 2,5 (120 с) HC1 (конц.) 2,5 (120 с) HCP (конц.) металлов, содержащий изобутиловый спирт в качестве дисперсионной

1122754

Составитель В.Олейниченко

Техред М. Надь Корректор М.Максимишинец

Редактор Т. Кугрышева

Заказ 8105/26 Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 среды, упрощает процесс травления оксидных пленок металла, исключает применение пожароопасных и токсичных веществ, улучшает смачивание и обезжиривание поверхности и обеспечивает .высокое качество травления пленок.