Спосіб зняття мідного покриття з діелектрика

Спосіб зняття мідного покриття з діелектрика анодним розчиненням в електроліті, що містить тетрафторборат і пірофосфат міді, борну і пірофо 3 36721 4 іскріння в місці контакту, а зі зниженні сили струму до початку падіння сили струму. Перевішують відпри стабілізації напруги на електролізері - відповіпрацьовані деталі на анодну штангу ванни уловдно до зменшення площі мідної поверхні, що залювання, у якій накопичуються іони пірофосфата (і лишилася, відповідно зменшується й катодна гусстабілізується їх вміст на рівні 25-50г/дм 3), додатина струму, внаслідок чого зменшується ванням калію гідроксида підтримують значення рН продуктивність формування мідного осаду на ка8,0-9,0 і електролізом - вміст іонів міді на рівні тоді, змінюється його склад, а при низьких густи3г/дм 3. Періодично фільтрують розчин, при цьому нах струм у - погіршується його якість. Необхідно вміст іонів тетрафторбората підтримується на ріврегенерувати й електроліт, і катод. Регенерація ні 3-4г/дм 3. Установлюють напругу на ванні уловкатода пов'язана із втратою міді при його зачилювання, що забезпечує струм з розрахунку густищенні або травленні. Внаслідок як нерівномірності ни струму на аноді 200-300А/м 2 і проводять товщини вихідного мідного покриття, так і недостаелектроліз до зниження сили струму. Відходи з тньо рівномірного знімання міді в процесі обробки, діелектрику переносять у ванну хімічного травленпо цьому способі електрохімічно неможливо повніня, що має 20-70г/дм пірофосфорної кислоти й 2стю, без утворення вторинних відходів, зняти мід6г/дм 3 пероксида водню. Залишки мідного покритне покриття з діелектрика. тя або, залежно від типу оброблюваних деталей, Крім того, при пропущенні струму великої гуссліди міді на поверхні діелектрика травлять до їх тині у випадку нерозчинного струмопідводу, занузникнення. З появою нерозчинних сполук міді на реного в електроліт, навколо контакту відбуваєтьповерхні деталей, що відповідає накопиченню іося розчинення покриття з набагато більш високою нів міді в розчині близько 30г/дм 3, розчин утилізушвидкістю, чим по поверхні деталі. При здійсненні ють як в електроліті у вигляді коригувального розконтакту над розчином (у випадку використання чину, так і у ванні уловлювання для вилучення з розчинного струмопідводу) аномально інтенсивно нього міді. Промивають деталі у ванні уловлюванрозчиняється ділянка покриття по ватерлінії. Обиня, потім у ванні промивання. два варіанти струмопідводів приводять до утвоПри виконанні сукупності зазначених операцій рення розриву струмопровідних шляхів, а значить експериментально виявлено, що умови, які стводо утворення вторинних відходів при електрохімірилися, дозволяють зменшити кількість вторинних чній обробці відпрацьованих деталей з діелектримідьвмісних відходів в 2-100 разів. Двохетапний ка. електроліз - у робочому електроліті (до зниження Задачею, що розв'язується даним винаходом, струму) та у ванні уловлювання (зі зниженням є зниження кількості вторинних відходів. струму) - при постійної напрузі на електролізері, із В основу корисної моделі покладене завдання пропонованим захистом ватерлінії, дозволяє зняти створення способу зняття мідного покриття з діеелектрохімічно, тобто з одночасною утилізацією лектрика анодним розчиненням в електроліті, що міді на катоді, залежно від типу відходів, 98-99,5% містить тетрафторборат і пірофосфат міді, борну і мідного покриття з діелектрику без погіршення пірофосфорну кислоти. якості катодного осаду. У сполученні із заключною Для рішення поставленої задачі запропоновастадією хімічного травлення залишків міді досяганий спосіб, по якому закривають ватерлінію детається повне зняття мідного покриття з відпрацьолей з діелектрика з мідним покриттям смужкою ваних деталей. При цьому знята з діелектрика фольгованого діелектрика мідним шаром до помідь утилізується в катодному осаді в електроліті й криття, обробляють покриття анодно при постійній у катодному осаді ванни уловлювання, а відпранапрузі на електролізері до початку зниження сили цьований розчин травлення утилізується в електструму, потім у ванні уловлювання цього електророліті й у ванні уловлювання. У способі не утилізуліту, у якій підтримують рН 8,0-9,0, з початковою ється (але може бути утилізоване із продукту анодною густиною струму 200-300А/м 2 і включаюдоочищення промивних вод) тільки та кількість чи стадію зниження сили струму, і потім хімічно в міді, що виноситься стічною водою системи пророзчині, що містить 20-70г/дм 3 пірофосфорної кисмивних ванн і не перевищує 10мг на 1дм 2 площі 3 лоти й 2-6г/дм пероксиду водню. поверхні оброблюваних деталей, що складає часПроцес здійснюють у такий спосіб. тки проценту. В електролізер поміщають електроліт складу, У технічному плані відмінною рисою пропоног/дм 3: ваного корисної моделі є те, що розчинення мідноCu(BF4)2 160-180 го покриття відбувається в декілька етапів, причоCu2P2O7 10-25 му анодне зняття здійснюється при постійній Н3ВО3 30 напрузі (на першому етапі, у відомому електроліті, Н4Р2О7 90-120 без стадії зниження сили струму, а на другому На відпрацьованих або відбракованих деталях етапі - у ванні уловлювання цього електроліту, з діелектрика з мідним покриттям закривають вавключаючи стадію зниження сили струму) і із захитерлінію щільно притиснутою смужкою відпрацьостом ватерлінії смужкою фольгованого діелектриваного фольгованого діелектрика, зверненою обка. мідненою стороною до оброблюваного покриття, Відоме використання захисту ватерлінії її ізозавішують на анодну штангу електролізера. На ляцією лаковим покриттям. При цьому гранична катодну штангу завішують мідні пластини, що малінія поверхні деталі захищається від дії, що окисють площу поверхні, яка в 0,5-2 рази перевищує ляє, кисню повітря, але концентрація силових ліній площу поверхні відпрацьованих деталей. Устанона ній залишається високої. Не відомий спосіб влюють силу струм у, що забезпечує густин у струзахисту ватерлінії накладенням смужки відпрацьому на аноді 1000-2000А/м 2, і проводять електроліз ваного фольгованого діелектрика мідним шаром 5 36721 6 до оброблюваної деталі. Експериментально виявванну уловлювання для коректування виносу одлено, що такий спосіб захисту істотно поліпшує нойменних компонентів в електроліті й вилучення рівномірність знімання мідного покриття з деталі, міді у ванні уловлювання. Таким чином, не утвоочевидно, внаслідок капілярного змочування елекрюються вторинні відходи у вигляді відпрацьоватролітом додаткової площі поверхні на граничній ного травильного розчину. ділянці й зниження на ньому локального збільТаким чином, зниження кількості вторинних шення швидкості знімання міді. відходів, що досягається тільки при виконанні суВідоме використання фіксації моменту зняття купності умов: закривають ватерлінію деталей покриттів як по збільшенню напруги на електролісмужкою фольгованого діелектрика мідним шаром зері при постійному струмі, так і по падінню струму до деталі, покриття обробляють анодно в електпри постійній напрузі на електролізері. Однак у роліті при постійній напрузі на електролізері до пропонованому способі початок зниження струму в початку зниження сили струму, потім у ванні уловелектролізері використовується не як фіксація молювання цього електроліту, у якій підтримують рН менту зняття покриття, оскільки в цей момент воно 8,0-9,0, з початковою анодною густиною струму ще не повністю знято, а як зручний для різномані200-300А/м 2 і включаючи стадію зниження сили тних оброблюваних деталей критерій поділу етапів струму, й потім хімічно в розчині, що містить 20обробки, сигнал для переводу деталей на наступ70г/дм 3 пірофосфорної кислоти й 2-6г/дм 3 перокний етап обробки. сида водню, встановлено авторами вперше в проВідоме використання електролітичного вилуцесі експериментів (див. приклади). чення металів, у тому числі й міді, у ванні уловлюВикористання анодної густині струму в електвання тетрафторборатних електролітів, у яку дороліті нижче 1000А/м 2 недоцільно через збільшендають пірофосфат калію, для одержання при ня часу обробки на першому етапі, вище 2000А/м 2 тривалому електролізі на катоді дрібнокристале- небажано через збільшення часу електролізу на вих покрить металом, не забруднених гідроксосдругій стадії. полуками, і зниження виносу тетрафторборат-іонів При підкисленні розчину ванни уловлювання у стічні води [4]. У пропонованому способі немає нижче значення рН 8,0, а також при анодній густинеобхідності додавати іони пірофосфата у ванну ні струму менш 200А/м 2, росте анодний вихід за уловлювання, оскільки вони вносяться у ванну струмом, що зменшує різницю анодного й катодноуловлювання з робочого електроліту деталями, го виходу за струмом, тобто утруднює процес елещо промиваються. На відміну від відомих способів ктроекстракції міді з ванни уловлювання. При рН вилучення металів з ванн уловлювання електролібільше 9,0 - падає швидкість катодного процесу. тів, у тому числі й тетрафторборатных [4], у яких При анодній густині більше 300А/м 2 - знижується використовуються нерозчинні аноди, у пропоноваанодний вихід за струмом, тобто падає ефективному рішенні як аноди використовують оброблюність процесу зняття мідного покриття. вані деталі, які в процесі анодної обробки перебуВміст у розчині травлення пероксида водню вають у напівпасивному стані. вище 6г/дм 3 і пірофосфорної кислоти більше З іншого боку, не відомі й способи міднення з 70г/дм 3 недоцільний, оскільки здорожує процес, напівпасивними мідними анодами в пірофосфатпри цьому не прискорюючи темп виходу оброблених електролітах, що містить іони тетрафторбораних деталей. Вміст пероксида водню нижче 2г/дм 3 та. У відомих пірофосфатних електролітах міднені пірофосфорної кислоти менш 20г/дм 3 недоцільно ня при густині стр уму, що рекомендується в через падіння швидкості травлення. пропонованому способі, спостерігається пасивація Тобто, підтримка виявлених експериментальанода з утворенням на аноді осаду пірофосфата но границь параметрів зняття мідних покрить з міді. На відміну від відомих електролітів міднення відпрацьованих деталей з діелектрику є істотно в пропонованому способі, завдяки виявленому в необхідним для реалізації способу. експерименті депасивуючому впливу іонів терафТаким чином, порівняння технічного рішення, торбората, які вносяться у ванну уловлювання з що заявляється, із прототипом і іншими технічниосновного електроліту, мідні аноди в діапазоні ми рішеннями дозволяє зробити висновок про відгустин струму, що рекомендується, розчиняються повідність способу, що заявляється, критеріям з виходом за струмом 30-50% без утворення со"новизна" і "істотні відмінності". льової плівки, що дозволяє функціонувати ванні Приклад 1. Мідне покриття товщиною 35мкм уловлювання в режимі електроекстракції металу, розчиняють із поверхні 1дм 2 некондиційного фольтобто в умовах перевищення катодного виходу за гованого діелектрику в електроліті, що містить струмом над анодним. Cu(BF4)2-170г/дм 3, Сu2Р2О7-13г/дм 3, Н3ВО3-30г/дм 3, На відміну від відомих травильних розчинів на Н4Р2О7-105г/дм 3 при постійній силі струму 15А, що основі кислот і пероксиду водню, електрохімічна забезпечує анодну густину струм у 1500А/м 2. На 8регенерація яких утр уднена через високу концентй хвилині спостерігається іскріння в місці контакту рацію пероксида водню, експериментально виявй припинення процесу розчинення. Оброблений лено, що пропонований розчин для хімічного тразразок має розрив у суцільності покриття в області влення залишків мідного покриття, що містить ватерлінії. Поверхня зануреної в електроліт частипірофосфорну кислоту, іони тетрафторбората, які ни повністю покрита міддю, товщина шару якої внесені деталями, й мінімальну концентрацію пестановить 12-16мкм, тобто, частка вторинних відроксида водню, забезпечує травлення мідного ходів становить близько 40%. покриття без утворення продуктів травлення на Приклад 2. Умови досліду - за прикладом 1, поверхні до накопичення 25-30г/дм 3 іонів міді й тільки ватерлінію зразка закривають ізоляційним дозволяє додавати його частинами в електроліт і лаком. На 9-й хвилині спостерігається ріст напруги 7 36721 8 на ячейці понад 10В и припинення процесу розчимістить Сu2+-3г/дм 3, Р2О7 4--35г/дм 3, BF 4-4--3г/дм 3. нення. Покриття повністю зняте тільки по перимеЗнімають покриття при постійній напрузі на ячейці трі зануреної частини зразка. Частка вторинних з початковою анодною густиною струму 200відходів становить близько 31%. 300А/м 2 (див. табл.), включаючи стадію падіння Приклад 3. Умови досліду - за прикладом 1, сили струму. Залишки міді виявляються тільки під тільки ватерлінію зразка захищають смужкою немікроскопом. Залишають зразок у ванні травлення кондиційного фольгованого діелектрика мідним (див. табл.). Наявність міді на поверхні діелектришаром до мідного шару оброблюваного зразка. На ка не виявляється й під мікроскопом. Технічні по10-й хвилині спостерігається ріст напруги на ячейказники способу наведені в таблиці. ці понад 10В i припинення процесу розчинення. У Приклад 9-10. Умови досліду - за прикладом 4, центрі зразка залишилося незнятим покриття. Чатільки обробляють пластмасову деталь складної стка вторинних відходів становить близько 23%. конфігурації з мідним покриттям нерівномірної Приклади 4-8. В ячейку заливають електроліт, товщини із середньою товщиною близько 12мкм. що містить Cu(BF4)2-170г/дм 3, Сu2Р2О7-13г/дм 3, Після двох етапів електролізу залишаються ділянН3ВО3-30г/дм 3, Н4Р2 О7-105г/дм 3. Закривають ватеки незнятої міді. Залежно від товщини покриття й рлінію зразка некондиційного фольгованого діелетипу деталі залишають їх у ванні травлення на ктрика розміром 1дм 2 смужкою некондиційного необхідний час. Технічні показники способу навефольгованого діелектрика шириною 10мм мідним дені в таблиці. шаром до мідного шару оброблюваного зразка. Коректування робочого електроліту розчином Мідне покриття товщиною 35мкм розчиняють із ванни травлення компенсує віднесення хімікатів, а поверхні некондиційного фольгованого діелектритакож підтримує працездатність електроліту, тому ка в електроліті при постійній напрузі на ячейці, що що пероксид водню сприяє окислюванню іонів забезпечує анодну густин у стр уму 1000-2000А/м 2 Сu(І), які погіршують властивості катодних покрит(див. табл.). З початком зниження сили струму тів і накопичуються в електроліті в умовах його зразок переносять на анодну штангу ванни уловінтенсивної роботи. лювання, розчин якої має рН 8,0-9,0 (див. табл.) і Таблиця Технічні параметри реалізації пропонованого способу Параметри обробки В електроліті: густина струм у, А/м 2 час електролізу, хв. У ванні уловлювання : рН розчину густина струм у, А/м 2 час електролізу, хв. У розчині травлення складу, г/дм 3: Н4Р2О7 , H2O2 час обробки, хв. Таким чином, зіставлення даних, наведених у прикладах, показує, що пропонований спосіб дозволяє знизити кількість вторинних відходів у процесі зняття мідного покриття з відпрацьованих деталей з діелектрику, як твердих (на діелектрику після обробки відсутні сліди міді), так і рідких (відпрацьовані травильні розчини утилізують в електроліті й у ванні уловлювання, з ванни уловлювання системи промивання вилучають мідь), у 2-100 разів. Крім того, знижуються витрати на знешкодження мідьвмісних стічних вод (електролітичне вилучення міді у ванні уловлювання електроліту виробляється без витрат на нерозчинні аноди: оброблювані деталі є напіврозчинними анодами, що дозволяє сполучити операцію вилучення міді із цільовим процесом обробки відходів). Хімічне дотравлення залишків мідного покриття роблять у розчині, що утилізують на перших двох ступенях обробки, признижуються витрати на коректування електроліту за рахунок № приклада 7 8 4 5 6 9 10 1500 11 1000 16 2000 7 1500 11 1500 11 1500 3 1500 3 8,5 250 10 8,5 250 10 8,5 250 28 8,0 200 17 9,0 300 7 8,5 250 12 8,5 250 12 50 4 10 50 4 10 50 4 10 50 4 10 50 4 10 20 2 120 70 6 30 поповнення його компонентів відпрацьованим травильним розчином. Джерела інформації: 1. Федулова А.А., Котов Е.П., Явич Э.Р. Химические процессы в технологии изготовления печатных плат. - М.: Радио и связь, 1981. 2. Патент России №2122048 С25С7/02, C25D3/38 Способ получения медных фосфорсодержащих электролитных анодов / Задиранов А.Н.; Потапов П.В. - Опубл.20.11.98. 3. Патент України на корисну модель №28846 С25С7/00, C25D3/38 Спосіб виготовлення мідних анодів, що містять фосфор / Трубнікова Л.В., Байрачний Б.І., Майзеліс А.О. - Оп убл.25.12.2007. 4. Патент України на корисну модель №29214 C25D21/00 Спосіб вилучення металу з ванн уловлювання тетрафторборатних електролітів / Тр убнікова Л.В., Байрачний Б.І., Майзеліс А.О. Опубл.10.01.2008 9 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 36721 Підписне 10 Тираж 28 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