Спосіб одержання гальванопластичних виробів, зокрема тонкої мідної фольги для друкованих плат

Спосіб одержання гальванопластичних виробів, зокрема тонкої мідної фольги для друкованих плат, що включає нанесення розділового шару на поверхню катодної основи, електроосадження шару металу, який відрізняється тим, що перед електроосадженням шару металу здійснюють плазмохімічне нанесення розділового шару нітриду титану товщиною 0,1-1,0мкм. (19) (21) a200501466 (22) 17.02.2005 (24) 10.09.2007 (46) 10.09.2007, Бюл. №14, 2007р. (72) Троценко Владислав Іванович, Дронь Микола Ми хайлович, Розмологов Валерій Леонідович (73) ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОН АЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) UA 73535, C2, 15.01.2004 JP 2003328177, A, 19.11.2003 3 80289 від катодної основи і може бути причиною деформації базисного матеріалу друкованої плати. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу виготовлення гальванопластичних виробів шляхом поверхневої обробки матеріалу, що забезпечить підвищення стійкості розділового шару на поверхні катодної основи. Задача вирішується способом, що включає нанесення розділового шару на поверхню катодної основи, електроосадження шару метала і відрізняється тим, що перед електроосадженням шару метала здійснюють плазмохімічне нанесення розділового шару нітриду титану товщиною 0,11,0мкм. При використанні запропонованого способу позитивний ефект досягається за рахунок властивостей одержаного в умовах плазмохімічної обробки розділового шару нітриду, які не можуть бути досягнуті шляхом хімічної або електрохімічної обробки поверхні катодної основи згідно з відомим способом. До переваги використання нітридів перехідних елементів, переважно, нітриду титану при одержанні розділового шару слід віднести виключно високу стійкість і стабільність складу і, відповідно, стабільність адгезійних показників в складних умовах дії хімічних розчинів і підвищених температур. Ці властивості поєднуються з достатньо високою близькістю до металевого типу електричною провідністю в порівнянні з діелектричними оксидними плівками, що забезпечує одержання тонких шарів металу з низькою пористістю та якісною мікроструктурою при застосуванні швидкісного електроосадження. До переваг розділового шару, які пов'язані з впливом умов плазмохімічної обробки, слід віднести також високі механічні властивості, стійкість до механічного пошкодження, підвищену адгезію відносно поверхні катодної основи в умовах безперервного або циклічного електроосадження. 4 Означений рідкісний набір властивостей найкраще відповідає умовам одержання тонких гальванопластичних виробів. Перелічені ознаки мають суттєве значення для вирішення поставленої задачі. Більш конкретно запропоноване технічне рішення може бути розглянуто на таких прикладах. Приклад 1. На поверхню мідного катоду у вигляді фольги товщиною 50мкм після його попереднього очищення шляхом іонно-плазмової обробки був нанесений шар нітриду титану товщиною 0,5мкм в умовах катодного розпилення металевого титану в середовищі азоту. Робочий режим розпилення відповідав умовам одержання покриття стехіометричного складу TiN [6] при тиску азоту в робочій камері плазмотрону 8.10-2Па і швидкості осадження покриття 4Нм/с. Далі, електрохімічним методом осаджувався шар міді товщиною 5мкм в електроліті, що містить 250г/л сірчанокислої міді і 50г/л сірчаної кислоти при Ik=2А/дм 2. За допомогою адгезіометра типу АМ-2 вимірювалась адгезійна міцність при відділенні шару міді під кутом 90°, а також візуально визначалась кількість пор на одиницю площі. З метою визначення стабільності розділового шару після відділення тонкої мідної фольги виконувалось повторне одержання тонкої фольги згідно означеним умовам електроосадження без оновлення поверхні катодної основи з подальшим вимірюванням адгезійної міцності й пористості. Одночасно вивчалися властивості тонкої мідної фольги, яка виготовлялася згідно відомого способу, коли застосовувалось електрохімічне нанесення розділового шару металевого хрому товщиною 0,5мкм із додатковою катодною активацією його поверхні в розчині, що містить 50г/л сірчаної кислоти при Ik=0,5А/дм 2 протягом 60с. Результати вимірювань наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Спосіб одержання тонкої мідної фольги Запропонований спосіб Відомий спосіб Кількість циклів осадження 1 2 1 2 Як видно з результатів, які наведені у таблиці 1, запропонований спосіб, на відміну від відомого способу, забезпечує більш стабільну низьку адгезію тонкого шару міді до катодної основи при відсутності наскрізних пор, в тому числі при повторному його осаджені без поновлення катодної поверхні. Це підтверджує більш високу надійність розділового шару і вказує на можливість його використання в циклічному процесі одержання тонкої мід Адгезійна міцність Н/см 0,5 0,5 1,5 3,0 Кількість наскрізних пор на дм 2 0 0 2 5 ної фольги та інших виробів без трудомісткого процесу оновлення катодної поверхні кожного разу, як пропонується, наприклад, для розділового шару металевого хрому [2]. Приклад 2. Надійність розділового шару TIN в умовах дії підвищеної температури, при означених вище умовах одержання тонкої мідної фольги, визначалася згідно процесу виготовлення фольгованих діелектриків. Отримані результати наведені у таблиці 2. 5 80289 6 Таблиця 2 Адгезійна міцність Н/см Запропонований спосіб Відомий спосіб 0,5 2,0 0,8 5,0 1,0 ³ 10 Температура °С 150 300 450 Як видно з результатів, запропонований спосіб забезпечує стабільну низьку адгезію тонкого шару міді до матеріалу катодної основи в умовах дії підвищеної температури, яка відповідає процесу виготовлення фольгованих діелектриків на основі склотекстоліту (150°С), поліїміду (300°С), фторопласту (450°С). Дослідження поверхні експериментальних зразків фольги і фольгованих матеріалів вказує на можливість пошкодження тонкого шару міді і деформації діелектричної основи в разі росту адгезії до поверхні матеріалу катодної основи більш ніж 2Н/см. Нагрівостійкість розділового шару TiN дозволяє реалізувати різні схеми технологічного процесу виготовлення фольгованих матеріалів, в тому числі, методом тиснення [7], або безперервного нанесення полімерної плівки [8]. Оптимальним умовам одержання тонкої мідної фольги по запропонованому способу відповідає визначена товщина розділового шару TiN. Параметри, що характеризують вплив товщини розділового шару на адгезію осадженого шару міді до катодної основи, наведені в таблиці 3. Таблиця 3 Товщина шар у TiN, мкм Адгезія, Н/см 0,05 0,1 1,0 2,0 3,0 1,0 0,4 0,3 Оптимальна товщина розділового шару TiN знаходиться в межах від 0,1мкм до 1,0мкм. Відзначений зріст адгезії при зменшенні товщини розділового шару TiN менш ніж 0,1мкм, обумовлений частковим порушенням суцільності та пористістю розділового шару. Збільшення товщини розділового шару TiN більше ніж 1,0мкм суттєво не впливає на адгезійну міцність, незначне зменшення якої пов'язано лише з ефектом зміни мікрорельєфу поверхні розділу. Слід підкреслити, що товщина шар у TiN не зменшує його електричні властивості і, відповідно, не завдає впливу на початкову стадію осадження міді, що відрізняє його від оксидних плівок металів подібних до хрому, Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін нікелю, алюмінію, яким характерні діелектричні властивості. Таким чином, використання запропонованого способу в порівнянні з відомими, забезпечує такі переваги: - підвищену хімічну стійкість і одночасно високу електричну провідність, що сприяє електроосадженню тонких шарів металів з якісною мікроструктурою з застосуванням прогресивних процесів і електролітів; - підвищену нагрівостійкість і надійність розділового шару при одержанні тонкої мідної фольги та інших стр умопровідних металевих виробів, умови виготовлення яких пов'язані з застосуванням підвищених температур; - можливість багаторазового використання розділового шару на поверхні катодної основи в разі циклічного електроосадження металів; - дозволяє підвищити якість гальванопластичних виробів та ефективність їх виробництва. Використані джерела інформації: 1. Головін І.М., Чужинська А.В., Лазарчук Е.М. Виробництво електролітичної мідної фольги. Кольорові метали. -1980, №4. С.38 2. Пат. США №4073699, Спосіб і пристрій для одержання мідної фольги, МКВ С25D1/04; Надрук. 1982. 3. Пат. Великобританії №1588661, Спосіб і пристрій для електролітичного виготовлення фольги, МКВ С25D1/04; Надрук. 1981. 4. Пат. Франції №2317380, Спосіб електролітичного одержання мідної фольги, МКВ С25D3/38; Надрук. 1983. 5. Горобець A.I., Степаненко A.I., Коронкевич В.М.: Довідник з конструювання радіоелектронної апаратури (друковані вузли). -К., "Те хніка", 1985, 312с. 6. Пархоменко В.Д., Цибулюк П.Н., Краснокутський Ю.І. Технологія плазмохімічних виробництв. - К.: Ви ща школа, 1991-255с. 7. Бобильов О.В., Кудрявцев А.В., Левін Б.І. Виробництво електроізоляційних матеріалів. -М.: Вища школа, 1981-255с. 8. Пат. США №4113576, Спосіб одержання понад тонкої мідної фольги на полімерному носії, МКВ С25D1/04; Надрук. 1983. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601