Раствор для химического травления меди

Изобретение относится к области химической обработки меди и может быть использовано при изготовлении микросхем в радиоэлектронной, электротехнической промышленности и гальваническом производстве. Раствор для химического травления меди содержит ортофосфорную кислоту, гидрохинон, поливиниловый спирт и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: ортофосфорная кислота (1,69-1,71 г/см³) 35-45, гидрохинон 0,5-2,0, поливиниловый спирт 0,5-2,0, вода - остальное. Изобретение обеспечивает стабильность раствора в течение 30 суток, высокое качество очистки поверхности, повышение скорости травления при отсутствии газовыделения. 1 табл.

 

Изобретение относится к области химической обработки меди и может быть использовано при изготовлении микросхем в радиоэлектронной, электротехнической промышленности и гальваническом производстве.

Цель изобретения - повышение качества очистки поверхности меди, скорости травления, обеспечение стабильности раствора.

Известен аналог Авторское свидетельство (19) SU ОО 1505983 А1 (51) 4 C23G 1/06 от 07.09.89, раствор для химической обработки поверхности изделий из меди. Известный раствор используют для удаления окалины с поверхности меди. Раствор для удаления окалины с поверхности меди содержит:

- фосфорная кислота (1,834 г/см³), 19.2-20.8 мл;

- натрий или калий пирофосфорнокислый 50-150 г.;

- синтокс-20 м (10%-ный раствор), 0.8-1.2 мл;

- вода до 1 л.

Однако, известный раствор недостаточно эффективно очищает поверхность меди, на поверхности меди имеются следы окислов и пригара. Из-за малого содержания в растворе синтокса-20М, 0.8-1.2 мл, при обработке поверхности металла трудно соблюдать указанное количество.

В качестве прототипа выбран патент (19) RU⁽¹¹⁾ 2061101 ⁽¹³⁾ С1

(51) МПК⁶ C23G 1/02 от 27.05.1996, раствор для одновременного травления и обезжиривания металлов.

Известен раствор для травления и обезжиривания черных металлов, меди, алюминия и их сплавов, содержащий ортофосфорную кислоту, поверхностно-активное вещество, комплексообразующую добавку, сульфосалициловую кислоту, ацетон, гидроокись аммония, азотнокислый цинк и воду.

Однако, известный раствор недостаточно эффективно очищает поверхность металлов при травлении и обезжиривании, скорость травления недостаточно высокая. Из-за сложного многокомпонентного химического состава раствора, при проведении травления и обезжиривания трудно контролировать и обеспечивать соотношение компонентов травильного раствора.

Предлагаемое изобретение - это раствор для травления меди, содержащий также ортофосфорную кислоту, но в отличие от прототипа, введены гидрохинон и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. %:

- ортофосфорная кислота - 35-45:

- гидрохинон - 0.5-2.0;

- поливиниловый спирт - 0.5-2.0;

- вода, остальное.

Раствор для травления готовят следующим образом. Производят растворение в воде при комнатной температуре компонентов, мас. %:

- ортофосфорная кислота (1.69-1.71 г/см³) - 35-45;

- гидрохинон - 0.5-2.0;

- поливиниловый спирт - 0.5-2.0, растворяют в воде при температуре 80-90°С при перемешивании.

Для приготовления водного раствора поливинилового спирта используют марки поливинилового спирта по ГОСТ 10779-78.

Травящее действие раствора обеспечивается действием ортофосфорной кислоты.

Повышение качества очистки поверхности изделий из меди достигается при введении в раствор гидрохинона и поливинилового спирта. Гидрохинон восстанавливает окислы меди на поверхности изделия. Поливиниловый спирт, как поверхностно-активное вещество, образует комплексы с солями фосфорнокислой меди, что способствует повышению качества очистки поверхности изделий из меди.

В приготовленный раствор для травления погружают изделие из меди на 15 секунд при комнатной температуре. Обработанную поверхность изделия не надо промывать водой.

Раствор стабилен в течение 30 суток.

Качество очистки поверхности оценивают внешним осмотром. Поверхность должна быть чистой, без следов смазки, цветов побежалости, потемнений. Поверхность должна равномерно смачиваться водой.

После очистки поверхности изделия, производят горячее лужение или нанесение других гальванических покрытий.

Проверяют качество сцепления покрытия с металлом согласно ГОСТ 9.302-88.

Примеры, показывающие процесс травления, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, скорость травления изделия из меди (примеры №№1-5), по сравнению с прототипом (пример №13) выше в 1,74-1,80 раза.

Снижение концентрации ортофосфорной кислоты ниже заявляемой (пример №6) уменьшает скорость травления изделия из-за недостатка ортофосфорной кислоты.

Увеличение концентрации ортофосфорной кислоты выше заявляемой (примеры №7 и №8) не оказывает заметного влияния на скорость травления.

Уменьшение концентрации гидрохинона ниже заявляемой (пример №9) или уменьшение концентрации поливинилового спирта ниже заявляемой (пример №10) значительно уменьшает скорость травления.

Увеличение концентрации поливинилового спирта (пример №11) или увеличение концентрации гидрохинона (пример №12) выше заявляемой незначительно влияет на скорость травления.

Скорость травления меди (г/м²⋅с) определяют по убыли массы изделия по формуле:

где m₁ и m₂- соответственно начальная и конечная масса изделия, r;

S - площадь поверхности медного изделия, 52⋅10^-4 м²;

τ - время, 15 с.

Преимущества заявляемого раствора, по сравнению с прототипом, заключаются в повышении скорости травления, раствор стабилен в течение 30 суток, высокое качество очистки поверхности, отсутствие газовыделения. Раствор содержит в своем составе значительно меньше компонентов.

Раствор для химического травления меди, содержащий ортофосфорную кислоту и воду, отличающийся тем, что он содержит гидрохинон и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. %:

ортофосфорная кислота (1,69-1,71 г/см3)	35-45
гидрохинон	0,5-2,0
поливиниловый спирт	0,5-2,0
вода	остальное