Способ химического оксидирования меди

 

Изобретение относится к технологии химической обработки металлических поверхностей и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности при производстве печатных плат. Способ включает обработку раствором окислителя, содержащим 120 г/л сульфата меди, 15 г/л перманганата калия и 5 20 г/л хромового ангидрида при 60 65°С в течение 7 10 мин.

Изобретение относится к технологии химической обработки металлических поверхностей и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности при производстве многослойных печатных плат.

В современном приборостроении при изготовлении многослойных печатных плат с целью улучшения адгезии при ламинировании применяют предварительное химическое оксидирование меди.

Известны способы химического оксидирования меди с применением перекиси водорода, персульфатов, хлоритов и пероксодифосфатов.

Известен состав водорастворимого материала для оксидирования медных печатных проводников внутренних слоев многослойных печатных плат до прессования в пакет. Состав имеет высокий температурный интервал стабильности, pH раствор 12,5. В состав соединения щелочных металлов, например Na₃PO₄˙12H₂O, NaClO₂, NaOH [1] Однако щелочные растворы персульфатов неустойчивы и могут применяться в основном менее 8 ч. Применение хлоритов в качестве окислителей нежелательно ввиду их взрывоопасности и воспламеняемости в присутствии органических материалов. Другим недостатком хлоритов является выделение токсичного газа ClO₂ при их взаимодействии с кислотами. Кроме того, характеристики склеивания после обработки хлоритом практически невоспроизводимы.

Пероксид водорода и пероксодифосфаты также весьма неустойчивы. Ввиду неустойчивости и высокой стоимости реактивов, а также большого расхода окисляющих растворов на единицу площади покрытия, эти способы не позволяют получить низкую себестоимость, высокую производительность и безопасность процесса.

Известен способ прямого оксидирования кислородом в присутствии производных четвертичного аммония [2] Наиболее близким аналогом предлагаемого решения прототипом является способ химического оксидирования меди, заключающийся в том, что медь обрабатывают раствором, содержащим сульфат меди при концентрации 120 г и перманганат калия 15 г/л, при 80-95^о [3] Однако при обработке меди по этому методу, образуется оксидное покрытие коричневого цвета, бархатистое, с большим количеством пор, содержащее смесь оксидов марганца (MnO₂) и меди (Cu₂O) и характеризуется невысокой адгезией пленок к металлу. Формирование покрытий данным способом осуществляется при повышенных температурах (80-95^оС), что недопустимо при химической обработке большинства марок фольгированных диэлектриков из-за порчи диэлектрической подложки.

Целью изобретения является улучшение адгезии оксидной пленки к поверхности металла.

Поставленная цель достигается тем, что в способе химического оксидирования меди, включающем обработку раствором окислителя, содержащем 120 г/л сульфата меди и 15 г/л перманганата калия, в раствор дополнительно вводят 10 г/л хромового ангидрида и обработку окислительным раствором проводят при 60-65^оС в течение 7-10 мин.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ химического оксидирования меди отличается тем, что в раствор дополнительно вводят 10 г/л хромового ангидрида и обработку окислительным раствором проводят при 60-65^оС в течение 7-10 мин.

Концентрацию CrO₃ брали в интервале 5-20 (г/л): при 2 г/л адгезия невысокая, скорость процесса значительно снижается; 5 г/л хорошая адгезия оксидной пленки, скорость процесса достаточная; 10 г/л хорошая адгезия, скорость процесса оптимальная; 20 г/л хорошая адгезия, скорость процесса близка к оптимальной; 25 г/л скорость процесса близка к оптимальной, но адгезия снижается. Время процесса: 7-10 мин: при 5 мин плохое формирование покрытия, низкая адгезия; 7 мин покрытие равномерное, адгезия удовлетворительная; 8 мин покрытие равномерное, адгезия удовлетворительная; 10 мин покрытие равномерное, высокая адгезия; 15 мин адгезия снижается вследствие большой толщины покрытия. Концентрация CuSO₄ 120 г/л взята из прототипа. Концентрация КМnO₄ 15 г/л взята из прототипа. Температуру процесса варьировали 60-65^оС: при 50^оС снижается скорость пpоцесса, резко снижается адгезия; 60^оС скорость процесса близка к оптимальной, адгезия высокая, формирование покрытия хорошее; 63^оС скорость процесса близка к оптимальной, адгезия высокая; 65^оС адгезия высокая, скорость процесса оптимальная; 70^оС недопустимая для диэлектрика температура.

П р и м е р. Для получения оксидного покрытия пластины из фольгированного диэлектрика предварительно подвергали обезжириванию в растворе гидроксида калия (100 г/л, t^o=60^oC, t=5 мин) и травлению в растворе H₂SO₄ (27% t^o=60^oC, t= 5 мин), и после промывки в воде обрабатывали в течение 7-10 мин методом погружения в окислительный раствор, содержащий, г/л: СuSO₄ 120 KMnO₄ 15 СrO₃ 10, при температуре 65^оС, после чего подвергали промывке под струей воды.

При такой обработке образуется плотное мелкокристаллическое оксидное покрытие черного цвета, состоящее в основном из оксида меди (II), характеризующееся повышенной адгезией к металлу и малой пористостью.

Оптимальная концентрация CrO₃ находится в пределах 5-20 г/л. При концентрации CrO₃ менее 5 г/л покрытие окрашивается в коричневый цвет, снижается скорость процесса и ухудшается адгезия; при содержании CrO₃ более 20 г/л покрытие получается черным, но скорость процесса меняется мало, а адгезия оксидной пленки к металлу несколько ухудшается.

Предлагаемая технология позволяет получить оксидные покрытия более высокого качества, стойкие к механическим воздействиям, и вести процесс при менее высоких температурах.

Формула изобретения

СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ МЕДИ, включающий обработку раствором окислителя, содержащим 120 г/л сульфата меди и 15 г/л перманганата калия, отличающийся тем, что, с целью улучшения адгезии окисной пленки к поверхности металла, в раствор вводят 5 20 г/л хромового ангидрида, а обработку ведут в течение 7 10 мин при 60 65^oС.