Изобретение относится к технологии обработки металлов травлением
и может быть использовано при изготовлении плат печатного монтажа и других аналогичных изделий из меди,
используемых в радиотехнических, электротехнических, электронных приборах и устройствах.
При изготовлении изделий из меди способом химического размерного
травления на участки поверхности, не подлежащие травлению, наносят защитные
слои, так называемые резисты, В ряде случаев, в частности при изготовлении плат печатного монтажа,
в качестве резистов применяют различные проводящие материалы, металлы и сплавы, такие как олово, свинец
, серебро, сплавы олово - кобальт, сплавы ПОС и т,д. Это позволяет упростить
технологию изготовления печатных плат., улучшить их .характеристики , облегчить последующую пайку.
В процессе вытравливания меди с незащищенных , пробельных участков плат,
металлические резисты не должны разрушаться т,е, стравливатьЬя} и покрываться
окисными и солевыми пленками , ухудшающими их паяемость. В последнем случае удовлетворительная
паяемость металлических резистов после травления достигается проведением
дополнительных химических операций снятия окисных и солевыхПленок - осветлением.
Для травления плат печатного монтажа с использованием в качестве
схемного материала меди, защищенной металлическим резистом, применяют
10
растворы на основе персульфата аммония , хлорита натрия, хромового ангидрида
, соединений двухвалентной меди и другие 1 , 2 и З ,
Однако этим растворам присущи не15 достатки. Все они в той или иной степени
окисляют обычно используемые металлические резисты, которые-после вытравливания печатных плат требуют
осветления. Кроме того, соеди20 нения хрома (,У1) в хромовокислых
растворах токсичны, В растворах на основе персульфата аммония значительно
растравливается металлический резист, быстро разлагается окислитель и они теряют травильные свойства
. Основным недостатком травильных растворов на основе хлорита натрия
и соединений двухвалентной меди является нестабильность их состава и
30 травильных характеристик. Как правило они содержат большие концентрации
гидрата окиси аммония, что приводит к значительным испарениям свободного аммиака, особенно в травильных
установках струйного типа, и вызывает необходимость непрерывной корректировки растворов. Таким образом
, повышается расход химикатов, снижается качество травления плат, ухудшаются условия работы персонала
с5бслуживающего установки травления,
Наиболее близким по технической
сущности к предлагаемому раствору является раствор, содержащий ионы двухвалентной меди хлорид, нитрат,
карбонат аммония и щелочной агент, в качестве которого используются гидроокись С1ММОНИЯ и момоэтаноламин 4
К недостаткам этого раствора относятся его низкая стабильность, малые
скорости травления меди, значительное окисление металлических резистов .
Цель изобретения - предотвращение окисления проводящего материала, повышение-скорости травления меди и
стабильности раствора.
Для достижения указанной цели в
раствор для травления меди в отличие от известного, содержащего хлорид двухвалентной меди, клорид и (или
нитрат и карбонат аммония, в качестне щелочного агента вводят гидроокись щелочного металла при следующем
соотношении компонентов,г/л: Хлорид меди двухвалентной120-260 Хлорид и (или) нитрат аммония25-50 Карбонат аммония 300-470
Гидроокись щелочного металла40-80 вода До 1 л
Раствор для травления меди приготавливают путем смешивания соли меди (П, карбоната аммония и гидроокиси
щелочного металла с водой. Сначал смешивают с водой соль двухвалентной
меди и карбонат аммония, полученную смесь выдерживают при 30-60°С до
прекращения выделения углекислого газа, а затем добавляют гидроокись щелочного металла.
Наличие в растворе карбонат-иона обуславливает возможность образования
нерастворимых, выпадающих в осадок основных солей углекислой меди,
что приводит к уменьшению концентрации окислителя - ионов двухвалентной
меди и соответственно к уменьшению скоростей Т1 авления.
П р и м е-р 1. 120 г CoCe22HrtO, 300 (NH4 i2CO3 и 40 г КОН смешивают с водой. Полученный раствор имеет
скорость травления меди 1017 мкм/мин, емкость по стравленной меди 10 г/л.
П р и м е р 2. 120 г CaCCj 2H(iO и 300 г (NH4 ijCO3 смешивают с 300 мл воды,смесь вьадерживают при до
прекращения вьщеления углекислого газа (около 12 ч), затем добавляют
40 г КОН. Объем раствора доводят водой до 1 л. Скорость травления меди 21 мкм/мин, а емкость раствора по
стравленной меди возрастает до 60 г/л
Пример 3. Аналогичен приме-.
РУ 2, но смесь вьвдерживают при температуре 45°С около 3 ч. Травильные
характерстики раствора такие же, как и в примере 2.
Приме р 4. Аналогичен.примеру 2, но смесь выдерживают при температуре около 1,5 ч. Травильные
характеристики раствора такие же, как и в примере 2;
Увеличение температуры вьздержки выше вызывает разрушение образующегося
аммиачного комплекса двухвалентной меди и, как следствие, снижение скорости травления, емкости
раствора, приводит к выпадению осадка . Уменьшение температуры .выдержки
ниже 30°С нецелесообразно, так как полного удаления углекислого газа из
раствора не происходит даже при длительной выдержке..
Как видно из примеров такой способ приготовления позволяет получить
раствор с повышением скорости травления меди в 1,5-2 раза, обеспечивает увеличение производительности
травильных установок в 1,5-2 раза без дополнительных затрат, а также
удлинение срока работы раствора в 3-6 раз.
Результаты травления печатных
плат на медной основе, частично покрытых различными металлическими
резистами (из сплава о.лово - свинец, сплава олово - кобальт, серебро,
при 40°С представлены в таблице.
Из таблицм BHArfO, что скорость травления по сравнению с известным раствором возрастает приблизительно
в 2 раза. Предотвращение окисления подтверждается способностью к пайке и стойкостью резиста;
Уменьшение содержания гидроокиси щелочного метсшла ниже 40 г/л вызывает
выпадение осадка, а увеличение его содержания более 80 г/л вызывает резкое снижение скорости травления
.
Стабильность раствора подтверждается возможностью работы с ним без
корректировки длительное время с сохранением травильных характеристик (около 3 мес. Известные растворы
, содержащие гидроокись аммония, требуют практически непрерывной корректировки .
В пайки балл 5 соответствует пайке без з Т1 уднений, с хорошим качеством, без дополнительного
осветления металлического резиста. Балл 1 соответс рлу т ©чень плохой паяемости.
Применение предлагаемого раствора в производстве деталей из меди способом
химического размерного травления с частичной защитой металлическими резистами обеспечивает высокую
скорость травления меди, хорошую паяемость резистов после травления
и стабильность травильных характеристик .
Эти преимущества создают условия
для упрощения технологического процесса , т.е. исключения операции осветления
металлического резиста, повышения качества продукции и производительности
оборудования, снижения расхода химикатов.
Формула изобретения
Раствор для травления меди, содержащий хлорид -двухвалентной меди,
хлорид и(или)нитрат аммония, карбонат аммония и щелочной агент(Отличающийся тем, что, с
целью предотвращения окисления проводящего материала и повышения скорости травления меди и стабильности
раствора, он в качестве щелочного агента содержит гидррокись щелочного металла при следующем соотношени
компонентов; г/л:
Хлорид двухвалентной
меди .120-260
Хлорид -и/или нитрат
аммония25-50
Карбонат .аммония 300-470
Гидроокись щелочного
металла40-80
ВодаДо 1 л
Источники информации,
принятые вовнимание при экспертизе
1. Патент Великобритании № 1316030,
кл. В 6 J , 1973.
2.Патент Великобритании № 1085747, кл. В 6 J , 1967.
3.Патент США № 2872302, кл. 252-792, 1959.
4. ПатентВеликобритании № 1426529, кл. В 6 J , 1976.