CS259694B1

CS259694B1 - Roztok pro leptání měd

Info

Publication number: CS259694B1
Application number: CS871419A
Authority: CS
Inventors: Radko Volf; Ivan Zehle; Milan Karlik; Miloslav Stastny; Petr Kosar; Zdenek Samek
Original assignee: Radko Volf; Ivan Zehle; Milan Karlik; Miloslav Stastny; Petr Kosar; Zdenek Samek
Priority date: 1987-03-04
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS141987A1

Abstract

Řešení se týká roztoku pro leptání mědi určeného zejména pro výrobu plošných spojů. Vodný roztok obsahuje 10 až 250 g/1 amonné soli silné kyseliny, 5 až 350 g/1 uhličitanu amonného, 0,1 až 50 g/1 hydro- · xidu amonného a 0,1 až 5 g/1 peroxidu vodíku.

Description

Vynález se týká roztoku pro leptání mědi, zejména pro použití při výrobě plošných spojů.

Pro výrobu plošných spojů subtraktivní technikou s použitím kovových rezistů se často používá amoniakálních leptacích roztoků, které kromě oxidačního činidla, jako je chlorid měSňatý, persíran sodný nebo chloritan sodný, obsahují značné množství volného amoniaku. Tyto roztoky jsou určeny pro velkosériovou výrobu plošných spoji! v zařízení, které zabezpečuje jejich optimální využití a zamezuje pronikání amoniaku do ovzduší. Používají se obvykle při zvýšené teplotě a roztok je rozstřikován systémem trysek kolmo na povrch leptaného materiálu. Výsledkem je velmi rychlé odleptání požadovaných částí mědi při velmi malém působení pod rezist - podleptání.

Podleptání se při výrobě plošných spojů často definuje pomocí tak zvaného leptacího faktoru, který je dán podílem hloubky vyleptaného kovu a délky podleptání.

Při velmi malé hodnotě leptacího faktoru, to je velkém podleptání, se podstatně snižuje tlouštka vodivých spojů na desce.

V případě desek s velmi tenkými vodivými spoji existuje nebezpečí úplného přerušení spojů.

Dalším nebezpečím je v případě často používaného cínového rezistu ulamov .-'-ní přesahujících částí podle ptaného rezistu. Uvol něné částice cínu mohou při dalším zpracování desky zkratovat jednotlivé části obvodů a být tak příčinou velmi závažných poruch případně i znehodnocení celé desky osazené součástkami.

Prvořadým požadavkem jo proto výroba desek plošných spojů s co největším leptacím faktorem. Podleptání je přitom ovlivňováno celou radou vnějších i vnitřních podmínek, jako je složení a teplota leptacího roztoku, hydrodynamické podmínky a podobně. Běžnou praxí je použití roztoků s velkou leptací rychlostí za zvýšené teploty postřikem směrovaným kolmo na povrch leptané plochy. Takové roztoky jsou běžně známy, poskytují však dobré výsledky pouze v kombinaci se složitými a nákladnými zařízeními, která jsou schopna zabezpečit optimální podmínky jejich využití. V případě laboratorní a maloseriové výrbby je použití těchto nákladných zařízení nerentabilní a bez postřiku a složitých regeneračních zařízení je použití takových roztoků v laboratorních podmínkách problematické. Proto se i nadále pro tyto aplikace používají tradiční leptací roztoky, jako je chlorid železitý nebo kyselina chromsírová.

Uvedené nedostatky odstraňuje roztok pro leptání mědi, zejména pro použití při výrobě plošných spojů, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořen vodným roztokem 10 až 250 g/1 amonné soli silné kyseliny, účelově síranu amonného, dusičnanu amonného nebo chloridu amonného, 5 až 350 g/1 uhličitanu amonného, 0,1 až 50 g/1 hydroxidu amonného a 0,1 až 5 g/1 peroxidu vodíku.

Základní výhoda vynálezu spočívá v obzvláštní vhodnosti použití roztoku pro leptané mědi za laboratorní teploty a ponorem.

Roztok pro leptání mědi,jeho výhody jsou dále blíže popsány na základě porovnávacích zkoušek a připojených tabulek 1 a II.

K porovnávacím zkouškám byla připravena řada leptacích roztoků. Složení všech použitých lázní je obsaženo v tabulce I. Roztoky 1, 2, 3 odpovídá lázni podle vynálezu, ostatní odpovídají známým typům leptacích lázní a jsou uvedeny pouze pro porovnání vlastností. Pro měření byl použit zkušební obrazec, tvořený třemi rovnoběžnými vodivými spoji o tlouštce 0,3 mm, oddělenými mezerami 0,3 mm o délce 100 mm. Tento zkušební obrazec byl vytvořen pomocí fotorezistu cínovým povlakem o tlouštce přibližně mikrometrů. Všechny lázně byly použity za stejných podmínek. Leptání bylo prováděno ponorem ve svislé poloze při občasném pohybu desek při teplotě 23 °C. Po vyleptání celého obrazce, to je po zřetelném oddělení všech vodivých spojů po celé délce, byla deska z lázně vyjmuta a rychle opláchnuta proudem vody. Zkouška byla prováděna na běžných deskách jednostranně laminovaných mědí o tlouštce 30 mikrometrů.

Vzhledem k tomu, že přímé měření leptacího faktoru je z praktických důvodů obtížné, byl pro hodnocení účinků leptacich lázní zvolen následující postup. Po vyleptání zkušebního obrazce byl sejmut cínový rezišt s povrchu vodivého obrazce á bylo zjištěno místo s nejužším vodivým spojem na každém ze tří rovnoběžných vodivých spojů. Tato hodnota byla změřena pomocí měřícího mikroskopu a průměr těchto tří hodnot byl vzat za základ pro výpočet. Hodnoty obsažené v tabulce II byly získány výpočtem:

N - 100 M/T, kde T = tlouštka čar na kovovém rezistu před leptáním

M - tlouštka čar v nejužším místě spoje po vyleptání obrazce a sejmutí rezistu

Hodnota N tedy udává tlouštku vodivého spoje v nejužším místě jako procento tlouštky spoje definovaného cínovým rezistem. Hodnota 100 /%/ by proto představovala ideální případ bez zmenšení tlouštky spoje podleptáním rezistu. Hodnota 0 znamená úplné přelepténí spoje. Z uspořádání experimentu vyplývá, že se porovnávalo nejenom podlepténí jednotlivých lázní, ale zároveň i rovnoměrnost leptu po celé délce zkušebního obrazce. Toto kritérium má pro praktické použití leptacích lázní pro leptání ponorem větší význam, než hodnocení samotného leptacího faktoru.

Tabulka I: Složení lázní použitých ke zkouškám /údaje jsou v g na litr roztoku/

1		2		..................3 .
NH₄C1	250	nh₄no₃	120	/nh₄/₂so₄	20
/nh₄/₂co₅	5	/NH4/₂C0₅	250	/ΝΗ₄/₂0θ5	250
nh₄oh	50	nh₄oh '	3	nh₄oh	10
h₂o₂	1	h₂o₂	1	h₂o₂	3
4		5		6
/NH4/2SO4	250	/NH₄/₂SQ₄	120	Na₂S₂0g	200
/NH₄/₂CO₅	120	/níi₄/₂co₅	120	/nh₄/₂co₅	120
nh₄oh	70	nh₄oh	3	nh₄oh	30
^h2°2	1	^H2°2	10
7		8		9	• ·
^Na2^2°8	120	CuCl₂	150	FeGl₅	25Ó
NH₄OH	50	NI-I₄C1	50	HC1	20 ·
		nii₄oh	30

nh₄ci ňh₄oh h₂o₂

120 *

Tabulka II: Vlastnosti použitých lázní

Lázeň č.	1	2	3	4	5	6	7	6 9 '	10
N /%/	87	‘93	90	81	65	76	70	40 45	60

Z hodnot obsažených v tabulce II vyplývá, že za daných podmínek poskytly nejlepší výsledky leptací roztoky s nízkým obsahem peroxidu vodíku a volného amoniaku, tedy lázně 1, 2, 3 dle vynálezu. Z praktických důvodů byly tyto lázně kontinuálně doplňovány během procesu leptání peroxidem vodíku a amoniakem tak, aby obsah těchto složek nepřekročil koncentrace uvedené v ta259694 bulce I

Lázně dle tohoto vynálezu poskytují rovnoměrný lept po célé délce vodivých spojů, mají malé podleptání a velký leptací faktor. Vzhledem k malému obsahu volného amoniaku mohou být použity v laboratorních podmínkách. Nižší leptací rychlost umožňuje dobré vizuální sledování průběhu leptání.

Claims

PŘEDMĚT- VYNÁLEZU

Roztok pro leptání mědi, zejména pro použití při výrobě, plošných spojů, vyznačený tím,· že je tvořen vodným roztokem 10 až 250 g/1 amonné soli silné kyseliny, účelově síranu amonného, dusičnanu amonného nebo chloridu amonného, 5 až 350 g/1 uhličitanu amonného, 0,1 až 50 g/1 hydroxidu amonného a 0,1 až 5 g/1 peroxidu vodíku.