стабилизатор для кислых перекисных травильных растворов
Классы МПК: | C01B15/037 стабилизация введением добавок C23F1/18 для травления меди или ее сплавов C23G1/02 в кислых растворах C09K13/00 Составы для травления, поверхностного осветления или декапирования |
Автор(ы): | Гуськов В.А., Шишкаева Р.Ф., Мурина А.Ф., Якушева И.П. |
Патентообладатель(и): | Российский научный центр "Прикладная химия" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-01-10 публикация патента:
10.03.1998 |
Использование: для травления медных печатных плат в радиоэлектронной и радиотехнической промышленности. Сущность изобретения заключается в применении в качестве стабилизатора для кислых перекисных травильных растворов известного блеско-образователя электролита сернокислого меднения БЭСМ, состоящего из смеси серосодержащих натриевых солей бензолсульфокислоты и сульфата натрия. Изобретение решает задачу обеспечения кислых перекисных травильных растворов эффективным стабилизатором перикиси водорода и перекисных соединений с одновременным ускорением процесса травления. 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
Применение блескообразователя электролита сернокислого меднения, состоящего из смеси серосодержащих натриевых солей бензолсульфокислоты и сульфата натрия, в качестве стабилизатора для кислых перекисных травильных растворов.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к стабилизирующим агентам кислых травильных растворов, содержащих перекись водорода и/или перекисные соединения, предназначенных, в частности, для травления медных печатных плат в радиоэлектронной и радиотехнической промышленности. Кроме того, изобретение может быть использовано в других областях техники, связанных с применением и стабилизацией растворов перекиси водорода. Наибольшее распространение для травления медных печатных плат получили кислые травильные растворы, содержащие в качестве окислителя перекись водорода или перекисные соединения, например персульфат натрия, калия или аммония. Так, в отечественной радиоэлектронной промышленности для травления односторонних медных печатных плат широко используют растворы, содержащие соляную или серную кислоту и перекись водорода [1,2], а для подтравливания двусторонних плат используют персульфат аммония и серную кислоту [1]. Кислые, особенно солянокислые, перекисные травильные растворы обеспечивают высокую скорость травления, высокое качество обработки поверхности и другие преимущества. Однако, они имеют существенный недостаток, связанный с безболезненным расходом дорогостоящей перекиси водорода. Участвуя вместе с сильной минеральной кислотой в процессе растворения меди, перекись водорода одновременно подвергается в присутствии ионов меди каталитическому разложению на воду и кислород. Скорость бесполезного процесса разложения перекиси водорода очень велика, поскольку ионы меди, присутствующие в травильном растворе в большом количестве, являются чрезвычайно активным катализатором этого процесса [3,4]. Известно большое количество перекисных кислых травильных растворов, содержащих в своем составе различные стабилизаторы перекиси водорода. В качестве стабилизаторов используют, например, фосфаты [5], фенил, спирты, эфиры [6,7,9,12] , сахара и их производные [8,10], оксихинолины [11] и другие. Известно также использование 2-х компонентных стабилизаторов, в частности, при химической обработке меди и латуни в кислых перекисных травильных растворах используют стабилизирующую добавку, содержащую 5-10 г/л бензолсульфокислоты или ее солей щелочных или щелочноземельных металлов и 0,2-0,5 г/л станната натрия [13] . Однако, известные стабилизирующие добавки имеют крайне низкую эффективность при использовании их в кислых перекисных травильных растворах и не оказывают интенсифицирующего действия на процесс травления, т.е. не позволяют осуществлять травление печатных плат при более низких температурах, как это делается в травильных растворах, не содержащих стабилизаторы. Настоящее изобретение решает задачу обеспечения кислых перекисных травильных растворов для производства медных печатных плат эффективным стабилизатором перекиси и перекисных соединений с одновременным ускорением процесса травления металла. Сущность настоящего изобретения заключается в применении в качестве стабилизатора для кислых перекисных травильных растворов известного блескообразователя электролита сернокислого меднения БЭСМ. Согласно ТУ 301-02-150-91 он является продуктом, содержащим приблизительно 50 мас.% органической составляющей в виде серосодержащих натриевых солей бензолсульфокислоты (суммарно 20 компонентов), приблизительно 40 мас.% неорганической составляющей в виде сульфата натрия и приблизительно 10 мас.% примесей. Известная блескоструктурообразующая добавка БЭСМ производится химической промышленностью в соответствии с ТУ 301- 02-150-91 и применяется в составе электролитов сернокислотного меднения в различных областях техники, в частности в производстве печатных плат. Электролит с такой добавкой обладает высокой рассеивающей способностью, позволяет покрывать изделия сложной конфигурации и с большим количеством отверстий. Медные покрытия печатных плат, получаемые в электролите с этой добавкой, обладают высокой пластичностью, термической и механической прочностью [14]. В процессе исследований авторы обнаружили новые свойства указанного блескоструктурообразователя БЭМС-способность стабилизировать перекись водорода и перекисные соединения в составе кислых травильных растворов. Кроме того, при использовании БЭСМ в составе кислых травильных растворов происходит увеличение скорости травления меди, что дает возможность в целях экономии энергозатрат и улучшения условий труда осуществлять травление медных печатных плат при более низких, чем обычно, температурах с достаточно необходимой скоростью. Ранее не были известны стабилизирующие свойства перекиси водорода в составе кислых травильных растворов как серосодержащих натриевых солей бензолсульфокислоты, являющихся органической составляющей БЭСМ, так и сульфата натрия. Авторами была проведена лабораторная проверка стабилизирующих свойств БЭСМ при температуре 45oC и 25oC на следующих составах кислых травильных растворов:1. HCl - 85г/л; H2O2 - 70 г/л. 2. H2SO4 - 340г/л; H2O2 - 80 г/л. 3. H2SO4 - 11 г/л; (NH4)2S2O8 - 280 г/л. Методически эксперимент состоял из определения расхода перекиси водорода на единицу поверхности меди толщиной 35 мкм (равной толщине металла печатных плат) - удельного расхода H2O2(г/м2) и скорости травления меди (г/м2с). Скорость травления определялась гравиметрически, а удельный расход H2O2 рассчитывался путем суммирования количества перекиси водорода, полезно израсходованного непосредственно на растворение меди (по стехиометрии для солянокислых растворов оно равно примерно 85 г/м2), а для сернокислых приблизительно 166 г/м2), и определенного волюмометрически количества перекиси водорода, разложившейся каталитически. Оказалось, что использование БЭСМ в небольших количествах в травильных растворах обеспечивает высокую эффективность стабилизации перекиси водорода, позволяя значительно сократить ее распад и одновременно увеличить скорость травления меди. Кроме того, БЭСМ является недорогим, нетоксичным, экологически чистым и доступным продуктом. Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения. Пример 1 (контрольный). В стеклянную пробирку, снабженную притертой пробкой, имеющей подвеску металлического образца, совмещенной с обратным холодильником и соединенной с газометрической бюреткой, загружают 60 мл дистиллированной воды, 20 мл 36%-ной HCl (85 г/л) и 20 мл 30%-ной H2O2 (70 г/л), помещают в предварительно нагретый до 45oC водяной ультратермостат и нагревают в течение 10 мин. Затем в травильный раствор быстро помещают предварительно подготовленную (обезжиренную в CCl4), промытую дистиллированной водой и высушенную) медную пластину размером приблизительно 10
![стабилизатор для кислых перекисных травильных растворов, патент № 2106297](/images/patents/365/2106006/183.gif)
![стабилизатор для кислых перекисных травильных растворов, патент № 2106297](/images/patents/365/2106006/183.gif)
![стабилизатор для кислых перекисных травильных растворов, патент № 2106297](/images/patents/365/2106044/916.gif)
Класс C01B15/037 стабилизация введением добавок
Класс C23F1/18 для травления меди или ее сплавов
Класс C23G1/02 в кислых растворах
Класс C09K13/00 Составы для травления, поверхностного осветления или декапирования