Раствор для травления меди и ее сплавов

 

О П И С А Н И Е ()922178

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соци.апистических

Реснублмк (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 20.05.80. (21) 2926064/22"02 (51)М. Кл. .С 23 F 1/00 с присоединением заявк» И(23)Приоритет (Ьеударстееааый кемитет

СССР

l0 делам наебретений н открытей

С 23 G 1/10

1 (ЬЗ) УДК 621.794. .42(088.8) Опубликовано 23.04.82. Бюллетень Ке 15

Дата опубликования описания 23.04.82

Т.С. Ганженко, Л.И.Молвина, В.И. Кучеренко1 и И.В.Бодриков 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Горьковский политехнический институт им.Aг (54) 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, приборо5 строительнои и других отраслях промышленности при изготовлении деталей и печатных схем, Известен раствор для химического травления меди и ее сплавов, содержащий хлорное железо и хлорную медь Ц) °

Однако водный раствор, содержащий

FeC 1 g u CuC 1 и добавки КС1 и НС1 обеспечивает низкие скорости травления.

Так, для водного раствора, содержащего 1,3 м/л FeClg, 0,5м/л СиС1 и

2 м/л КС1, скорость травления меди составляет только 4,7 мг/см мин. 1

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является- раствор для травления металлов, содержащий в качестве растворителя ацето2 нитрйл (64-72 мас. 4), а в качестве окислителя - хлорное железо (2j.

Однако скорость травления. меди. при использовании известного раство" . ра достигает при 10оC 9,210,8 мг/см мин.

Необходимость достижения низких температур (10о С), перемешивания как условий получения вышеуказанных скоростей травления, наконец, недостаточно высокие скорости травления делают раствор малоперспективным для практического использования.

Целью изобретения является увеличение скорости травления, Поставленная цепь 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 О, 4-1,0

922178

Вода 0,5-11,0

Ацетонитрил До1л причем соотношение хлорного железа к хлорной меди составляет (0þ5-5з5): 1°.

Применение для травления меди смеси CuCl и FeCl в опоеделенном соотношении позволяет достичь резкого увеличения скорости травления меди в ацетонитрильном растворе 10 с добавлением воды. Высокие скорос" ти травления при использовании предлагаемого раствора с оптимальным соотношением и концентрацией всех компонентов, содержащего в качестве 15 окислителя смесь CuC1@ и FeC1, наиболее вероятно обеспечивают сниже" ние энергетического уровня вакантной орбитали окислителя, на которую пе" реходит электрон, вследствие комплек- го сообразования с участием компонентов окислителя и ацетонитрила, что можно рассматривать как симбиотический эффект, Присуствие воды способствует диссоциации связи металл-хлор. . 2s

Такой вывод согласуется с результатами спектральных исследований растворов отдельных компонентов окислителя (CuCl g, FeC 1 g) и их смесей (в растворе смеси CuCl è FeCl снижаются з© интенсивности полос поглощения, соотвествующих раствору индивидуальных солей), из которых однозначно вытекает наличие комплексов с участи-.. ем .компонентов окислителя. При мень шем 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 FeCl è CuCly 4О ограничены растворимостью этих солей, а нижние малой скоростью травления.

Зависимость скорости травления от соотношения FeC1 >. CuCl имеет экстремальный характер и в выбранном

45 интервале соотношения. скорости травления наибольшие.

Раствор готовят следующим о6разом.

Предварительно готовится концентрированный (2,7-3,0 моль/л) раствор

FeCl в ацетонитриле. В расчетном количестве этого раствора растворяют соответствующую навеску СиС1 и добавляют необходимое количество з воды и ацетонитрила. Процесс травления осуществляют при 25+C без пере" мешивания раствора.

Пример 1 ° Образец меди марки И-1 погружают в раствор следующего состава, моль/л:

ГеС1 1,05

СиС1 0,45 н о 11,0

Ацетонитрил . До 1 л

Соотношение концентраций FeClg .

: CuC1 равно 2,3:1. Суммарная концентрация окислителя 1,5 моль/л.

Скорость травления меди в этом раст" воре 20,9 мг/см мин.

Пример 2. Образец из меди марки M-1 погружают в раствор следующего состава, молЬ/л:

FeClq 1,05

CuClq 0,45 н о 7,2

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентрации FeClyt

СиС1 1 равно 23 : 1. Суммарная концентрация оксилителя 1,5 моль/л, скорость травления меди в этом растворе

29,3 мг/см мин.

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

FeClg 1,05

CuClg, 0,45 н„о 0,5

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентрации FeCl

:CuClg равно 2,3: 1. Суммарная концентрация окислителя 1,5 моль/л.

Скорость травления меди составляет

24,5. мг/см мин. .Пример 4. Образец из меди марки И-1 погружают в раствор следующего состава, моль/л:

FeC 1 1,8

CuC1Il 0,8 но 5,56

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентраций FeCly

:CuC1 равно 2,3:1. Суммарная концентрация оксилителя 2,6 моль/л.

Скорость травления меди в этом растворе 63,4 мг/см -мин.

Пример 5. Образец из меди марки М- 1 погружают в раствор следующего состава, моль/л:

FeC 1 0>5

Сис1 1,0 н„о 5,0

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентраций FeCl>

:CuCly равно 0,5:l. Суммарная концентрация окислителя 1,5 моль/л. г с

5 9221

Скорость травления меди в этом раст-у воре,18, 3 мг/см мин. l.

fl р..и м е р 6. Образец из мед; марки М-1 погружают в раствор следующего состава, моль/л;

FeC 1 l 95

CuCI 0,65

HK0 5156

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентраций feClq 1o

: СиС1 равно 3: 1. Суммарная концентрация окислителя 2,6 моль/л. Скорость травления меди составляет

59,3 мг/см""мин..

Пример

Концентрация

Н О, моль/л

Суммарная концентрация окис лителя, моль/л

Соотношение концентрации FeCI .

: CuC1

С корость травления мг/см мин

20 9

1,05 0,45

1Ф5

2 3:1

2 3 .1

2,3:1

2 3:1

0,5:1

11,0 о,45

1,05

7,2

29 3

1,05 о,45

24 5

0 5

1,8 0,8

0,5 1,0

2,6

5,56

63,4

18 3.1 5

5,0

5,56

0,65

2,6

59>3

1 95

29,5

5,5:1

0,4

5,56

2,6

2,2

CuC 1tl 0,72 н о 5,56

Ацетонитрил До 1 л

Скорость травления в растворе

2,4 мг/см ° мин.

4$

Результаты опробоваййя растворов по примерам 4, В и 9 представлены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что скорости травления в растворе, содержащем

ГеС1 и CuCIq (63,4 мг/см мин) эна50 чительно выше (более чем в 4 раза) суммы скоростей травления в растворах, содержащих отдельные вещества ГеС1 и CuCI в соответствующем количестве, Cкорость травления в растворе, содержащем только FeCl>11,6 мг/см мин. Скорость травления в растворе, содержащем только

CuC1y — 2,4 мг/см мин, Суммарная

Концентрация Концентрация

FeCIg, CuCl, моль/л моль7л

Приведенные в табл. 1 данные иллюстрируют влияние суммарной концентрации окислителей, их соотноше" ния и количества добавленной воды на скорост ь травления меди в ацетонитрильном растворе.

Далее опробуют растворы, содержащие только один окислитель: или

FeC1gили СиС1 .

Пример 8. Образец из меди марки М-1 погружают в раствор следующего состава, моль/л:

FeClg 1,8 н о 5,56

Ацетонитрил До 1 л

- Скорость травления в этом растворе 11,6 мг/см"-мин.

Пример 9. Образец иэ меди марки М- 1 погружают в раствор следующего состава, моль/л:

78 6

Пример 7. Образец из меди марки М-1 погружают в раствор следующего состава, моль/л:

FeCl g 2,2

Сцс11 0.4

Н„О 5 56

Ацетонитрил До 1 л

Соотношение концентраций FeClq!

;СиС1 равно 5,5:1. Суммарная концент рация окислителя 2,6 моль/л. Скорость травления меди составляет

29,5 мг/см мин.

Результаты опробования этих растворов сведены в табл. 1.

Таблица 1

922178 8

Однако в растворе, содержащем

CuCl< и ГеС1 в тех же концентрациях, скорость травления 63,4 мг/см мин. Ф

Т а б л и ц а. 2Пример

Суммарная концентрация окислителя моль/л

Концентрация

СОС1, моль/л

Концентрация Н О, моль/л

Концентрация

FeC1ù, моль/л

Скорость травления кг/см мин оотношение концентрации FeCla:

СцС1

1,8

1,8

5,56

11,6

5,56

2,4

0,72

0 72

2,6

63,4

0,8

5,56

1,8

2,3:1. Формула изобретения

Таким образом, раствор, полученный при добавлении известного компонента (CuClq) к известному же вещест ву (FeC1 y), проявляет окислительную активность, превосходящую активность отдельных компонентов. Возможность получения такого эффекта при добавлении FeCl g в другие травильные растворы ранее ;не была описана. зо

Использование .предлагаемого раствора для травления меди обеспечивает увеличение скорости травления меди (в известном растворе скорость травления составляет 9,2. 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 растворе4,1:4,8 мин), повышение качества травления за счет улучшения размерности травления и увеличение производительности травильных установок за счет уменьшения времени травления, T. зии", 2. зии", Составитель В.. Олейниченко

Техред А, Бабинец Корректор О.Билак

Редактор Л.Лукач

Заказ 2512/36 Тираж 1049 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

7 скорость травления 1,6 мг/см мин + 2,4 мг/см мин " 14,0 мг/см мин.

Раствор для травления меди и ее сплавов, включающий хлорное железо и ацетонитрил, о т л и ч а ю щ и йс я 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

Вода 0,5-11,0

Ацетонитрил До 1 л причем соотношение хлорного железа к хлорной меди составляет (0,5—

5 5):1 °

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

"Коррозия и защита от корро1970, N 12, К 167.

"Коррозия и защита от корро1977, tt6, K 235.