DE1929420A1 - Metal-free etching soln. for copper coatings - Google Patents

Metal-free etching soln. for copper coatings

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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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    • C23F1/10Etching compositions
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Abstract

Ammonium chloride and/or nitrate are used in a solution containing chloride and NH4OH. Pref. concentrations are chloride : 0.1 mol/l to saturation (specf. 0.375 mol/l); NH4 salt: 0.2 mol/l to saturation (spec. 1.5 mol/l); NH4OH: to pH 9.0 or above (spec. 3.0 mol/l). Alternatively the total chloride and/or nitrate concentration may be 1.0 mol/l and NH4HCO3 added to give 0.75 mol/l. The solution is pref. used (for etching printed circuits) at room temp. and as the copper in the solution builds up the temp. is gradually increased to 55 degrees C, with periodic NH4OH addition to maintain pH. When the amount of copper exceeds 45 g/l the solution may be aerated.

Description

Kupferätzlösung und Verfahren zum Auflösen von tupfer Die Erfindung betrifft Ätzlösungen zum Au£lösen von Kupfer und Verfahren zur Verurendung solcher Lösungen, insbesondere Lösungen und Verfahren zum Auflösen von Kupferüberzügen oder plattierung von verschiedenen, sowohl metallischen wie nichtmetallischen Unterlagen.Copper etch solution and method for dissolving swabs The invention relates to etching solutions for dissolving copper and methods for causing such Solutions, in particular solutions and methods for dissolving copper coatings or Plating of various, both metallic and non-metallic substrates.

Die hier anyegebene Ätzlösung gehört zum sog. "nichtmetallischen" Typ, d.h. sie ist eine, die nicht selbst Metallionen enthält (abgesehen vom aufgelösten Kupfer), um den Ätzvorgang zu bewirken. Viele Ätzlösungen enthalten Metall ionen, beispielsweise Eisen- oder Chromionen, welche zu Schwierigkeiten bei der Beseitigung der verbrauchten Lösung fuhren. Ätzlösungen des nicht metallischen" Typs sind bereits bekannt und in Gebrauch. Beispielsweise beschreibt die USA-Patentschrift 3 231 503 eine ammoniakalische Chloritlösung, die im alkalischen Bereich von pH 8 bis 13 zum Auflösen von tupfer benutzt wird. Gemäß dieser Patentschrift besitzt ein solches Ätzsystem teile, index die bei der Verwendung der üblicherweise für Kupfer benutzten Chromat-oder Eisen-III-chlorid-Systeme auftretenden Schwierigkeiten der Ab laugenbeseitigung vermieden werden. Diese Patentschrift empfiehlt ferner besonders den Zusatz von Ammoniumcarbonat als Puffer zum Chloritsystem zur Verringerung des Angriffs auf mit Kupfer beschichtet oder plattierte Stahlunterlagen und erwähnt, daß anstelle des Bi-carbonats auch andere Ammoniumsalze benutzt werden können.The etching solution given here belongs to the so-called "non-metallic" Type, i.e. it is one that does not itself contain metal ions (apart from the dissolved Copper) to effect the etching process. Many etching solutions contain metal ions, for example iron or chromium ions, which cause difficulties in their removal of the solution used. "Non-metallic" type etching solutions are already available known and in use. For example, U.S. Patent 3,231,503 describes an ammoniacal chlorite solution, which is in the alkaline range from pH 8 to 13 to the Dissolving swab is used. According to this patent has such a Etching system parts, index the when using the usually Chromate or ferric chloride systems used for copper cause difficulties the removal of lye can be avoided. This patent also recommends especially the addition of ammonium carbonate as a buffer to the chlorite system for reduction of attack on copper-coated or clad steel substrates and mentions that instead of the bi-carbonate, other ammonium salts can also be used.

Es wurde nun gefunden, daß ammoniakalische Chloritlösungen im alkolischen Bereich, die anstelle des gesamten oder wenigstens eines Teils des Ammoniumcarbonats Ammoniumchlorid oder Ammoniumnitrat enthalten, eine wesentliche und durchaus unerwartete Ver-.It has now been found that ammoniacal chlorite solutions in the alcoholic Area that replaces all or at least part of the ammonium carbonate Ammonium chloride or ammonium nitrate contain an essential and quite unexpected one Ver.

besserung ihrer Kupferauflösefahigkeiten zeigen, die nur bei dem Ammoniumchlorid oder -nitratzusatz auftritt. Die Lösung ist besonders geeignet zur Herstellung von gedruckten Schaltungsplatten. Solche abgewandelten Lösungen besitzen eine bis zu 507 höhere Ätzgeschwindigkeit, bis zu 28% größere praktische rupferauflösungskapazitäten pro Liter Lösung und eine wesentlich verbesserte Stabilität sowie Lebensdauer, besonders mit pH Kontrolle, als bei dem bisher bekannten System möglich. diese Chlorid/Nitrat-Lösungen besitzen auch höhere Löslichkeitsgrenzen für die Bestandteile, so daß die Lösungen mit höherer Xonzentration verwendet werden können, was zu einer höheren Auflösungskapazität und einem wirtschaftlicheren Betrieb führt.show improvement in their copper dissolving abilities, which is only possible with ammonium chloride or nitrate addition occurs. The solution is particularly suitable for the production of printed circuit boards. Such modified solutions have an up to 507 higher etching speed, up to 28% greater practical plucking resolution capacities per liter of solution and a significantly improved stability and service life, especially with pH control, as possible with the previously known system. these chloride / nitrate solutions also have higher solubility limits for the ingredients, so the solutions with higher X concentration can be used, resulting in a higher resolution capacity and a more economical operation.

Obgleich der Ersatz des gesamten Ammoniumbicarbonats des bekannten Ätzlösungssystems durch Ammoniumchlorid oder -nitrat (oder Gemische davon) zu den. höchsten Ätzgeschwindigkeiten und der höchsten Kupferauflösungskapazität führt, hat ein solches System für bestimmte Anwendungszwecke zwei Nachteile. Der erste davon ist eine Neigung zum Schwärzen von Lötzinn. Da Lötzinn oft als Abdeckmittel oder für andere Zwecke auf zu ätzenden zusammengesetzten gedruckten Schaltungsplatten vorhanden ist und das Schwärzen oder Verfärben des Lötzinns die anschließende Lötbarkeit beeinträchtigen Wurde, ist eine solche Erscheinung möglichst zu vermeiden, wenn es auf die Lötbarkeit ankommt. Der Ersatz des gesamten Ammoniumbicarbonats durch Chlorid/Nitrat hat auch die die Auswirkung, daßufferkapazität des Systems im wesentlichen ausgeschaltet wird. Wenn dieLösung im Betrieb während eines Tages verbraucht wird, wie es gewöhnlich bei der technischen SprUhätzanwendung für gedruckte Schaltungskarten üblich ist, tritt kein Problem der pH-Stabilität auf; wenn jedoch dieLösung über etwas längere Zeit gelagert werden soll, kann ein Fehlen von Pufferung der Lösung ein Nachteil sein. Aus diesen beiden Gründen ist es daher gelegentlich ratsam, eine Lösung zu verwenden, bei der nur ein Teil des Anuioniumbicarbonats durch Ammoniumchlorid oder -Nitrat oder einem Gemisch von diesen ersetzt ist. Gemäß der ErPindung wird daher weiterhin ein solcher teilweiser Ersatz des Bicarbonats vorgeschlagen.Although the replacement of all the known ammonium bicarbonate Etching solution system by ammonium chloride or nitrate (or mixtures thereof) to the. highest etching speeds and the highest Copper dissolving capacity such a system has two disadvantages for certain applications. Of the first of these is a tendency to blacken solder. Since solder is often used as a masking agent or for other purposes on composite printed circuit boards to be etched is present and the blackening or discoloration of the solder the subsequent solderability such a phenomenon should be avoided if possible it depends on the solderability. The replacement of all ammonium bicarbonate by Chloride / nitrate also has the effect of essentially reducing the system's buffer capacity is turned off. If the solution is used up during a day, as is customary in technical spraying applications for printed circuit boards is common, there is no problem of pH stability; however, if the solution is over If something is to be stored for a longer period of time, there may be a lack of buffering of the solution be a disadvantage. For these two reasons, it is sometimes advisable to use a Use solution in which only part of the anionic bicarbonate is replaced by ammonium chloride or nitrate or a mixture of these is replaced. According to the invention therefore, such a partial replacement of the bicarbonate continues to be proposed.

Jedes der hier angegebenen Bicarbonat-Chlorid-Nitrat-Systeme gemäß der Erfindung ermöglicht einen solchen Betrieb, daß seine Lebensdauer nach Erschöpfung des primären Oxydationsmittels,d.h.Each of the bicarbonate-chloride-nitrate systems specified here in accordance with the invention enables such operation that its life after exhaustion the primary oxidizer, i.e.

erhöht wird, und zwar des Chlorits,/zuerst durch Erhöhung der Temperatur zur Ausnutzung von in zweiwertigem Zustand gelöstem Kupfer als sekundäres Oxydationsmittels zur weiteren Auflösung von Kupfer, wobei das zweiwertige Kupfer zum einwertigen Kupfer umgewandelt wird. Zweitens kann die nützliche I,ebensdauer des Systems durch Belüftung bei erhöhter Temperatur unmittelbar vor oder während des letzten Abschnitts der Lebensdauer des Ätzbades verlängert werden. Unter diesen Betriebsbedingungen dient natürlich der Luftsauerstoff als Oxydationsmittel. Eine Belüftung vor Erschöpfung des primären Oxydationsmittels (Chlorit) bringt keinen Vorteil, und vorzugsweise wird die Belüftung aufgeschoben, bis das sekundäre Oxydationsmittel (zweiwertiges Kupfer) im wesentlichen erschöpft ist. Dieser Umstand zeigt sich durch eine Verringerung der erhal tenen Ätzgeschwindigkeit und aient als Anhaltspunkt für die Bestimmung, wann das Belüften vorzunehmen ist. is increased, namely the chlorite, / first by increasing the temperature to use copper dissolved in a bivalent state as a secondary oxidizing agent for the further dissolution of copper, whereby the bivalent copper becomes the monovalent Copper is converted. Secondly can be the useful I, lifetime of the system by ventilation at an elevated temperature immediately before or during the last section of the life of the etching bath can be extended. Under these Operating conditions, of course, the oxygen in the air serves as an oxidizing agent. One Ventilation before exhaustion of the primary oxidizing agent (chlorite) does not help Advantage, and preferably, the ventilation is postponed until the secondary oxidant (divalent copper) is essentially depleted. This fact shows through a reduction in the etching rate obtained and is used as a guide to determine when to ventilate.

Die drei Stufen der Kupferätzreaktion, die bei den beschriebenen Vorgängen eine Rollen spielen, sind durch die folgenden Reaktionsgleichungen wiedergegeben: a) 2 Cu + NaClO2 + 2 NH4Cl + 4 NH4OH 2 Cu(NH3)4Cl2 + NaCl + 6H2O b) Cu + Cu(NH3)4Cl2 - 2 Cu(NI-13)2Cl c) 2 Cu(NH3)2Cl + 2 °2 + 2 NH4C1 + 2 NH4OH 2 Cu(NH3)4C12 + 3H20 Das in dem gemäß Gleichung a) gebildeten Komplex vorliegende 2-wertige Kupfer ist so zur weiteren Oxydation von metallischem Kupfer gemäß Gleichung b) verfügbar, um den einwertigen (Kupfer-I) Komplex zu bilden. der seinerseits dann durch Belüftung gemäß c) oxydiert wird Offensichtlich gelten die gleichen Bedingungen wenn Ammoniumnitrat anstelle von oder in Verbindung mit dem Chlorid und/oder dem Dicarbonat verwendet wird. Die Umwandlung der Happtmenge, falls nicht sogar des gesamten Kupfers zum zweiwertigen Zustand sowie die Erhöhung der Kupferkonzentration in der Lösung bis zu einem Punkt, wo die Reaktions- (Äte-) Geschwindigkeiten für praktische technische Zwecke zu gering werden, bestimmen den Punkt, wo die Lösung ersetzt werden muß.The three stages of the copper etching reaction that play a role in the processes described are represented by the following reaction equations: a) 2 Cu + NaClO2 + 2 NH4Cl + 4 NH4OH 2 Cu (NH3) 4Cl2 + NaCl + 6H2O b) Cu + Cu (NH3) 4Cl2 - 2 Cu (NI-13) 2Cl c) 2 Cu (NH3) 2Cl + 2 ° 2 + 2 NH4C1 + 2 NH4OH 2 Cu (NH3) 4C12 + 3H20 The divalent copper present in the complex formed according to equation a) is available for further oxidation of metallic copper according to equation b) in order to form the monovalent (copper-I) complex. which in turn is then oxidized by aeration according to c) Obviously, the same conditions apply if ammonium nitrate is used instead of or in conjunction with the chloride and / or the dicarbonate. The conversion of the amount of happen, if not all of the copper, to the divalent state as well as the increase in the copper concentration in the solution to a point where the reaction (etching) rates are too slow for practical technical purposes, determine the point where the Solution needs to be replaced.

Die Verbesserung gegenüber dem aus der USA-Patentschrift 3 231 503 bekannten System wird am hesten erläutert durch einen Vergleich der Ergebnisse, die mit jenem System und dem gemaß der Erfindung erhalten wurden, wie in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 Mol/l Mol/l Mol/l Mol/l mm/Min. Cu-Kapazi- % der theo-Nr.°C NaClO2 NH4OH NH4HCO3 NH4Cl. Ätzge- tät vor dem retischen Temp.The improvement over the one from US Pat. No. 3,231,503 known system is best explained by comparing the results, obtained with that system and according to the invention, as in the following Table 1 listed. Table 1 mol / l mol / l mol / l mol / l mm / min. Cu capacity% of theo no. ° C NaClO2 NH4OH NH4HCO3 NH4Cl. Etching before the retic Temp.

NH4NO3 schwin- Ablassen Kapazität digkeit oder Gemisch 1 0,375 3,0 1,5 0 25 0.00330 81,6g/l 85,8 2 0,375 3,0 0,75 1,0 25 0,00457 93,6 g/l 98,4 3 0,375 3,0 0 1,5 25 0,00533 93,6 g/l 98,4 4 0,375 3,0 1,5 0 40 0,00660 81,6 g/l 85,8 5 0,375 3,0 0,75 1,0 40 0,00914 93,6 g/l 98,4 6 0,375 3,0 0 1,5 40 0,00991 93,6 g/l 98,4 7 0,375 3,0 1,5 0 55 0,00813 81,6 g/l 85,8 8 0,375 3,0 0,75 1,0 55 0,01092 93,6 g/l 98,4 9 0,375 3,0 0 1,5 55 0,01168 93,6 g/l 98,4 Die in Tabelle 1 angegebenen Zahlen sind ohne Belüftung, deren rtllirkung im folgenden beschrieben wird. erhalten.NH4NO3 speed draining capacity or mixture 1 0.375 3.0 1.5 0 25 0.00330 81.6g / l 85.8 2 0.375 3.0 0.75 1.0 25 0.00457 93.6 g / l 98.4 3 0.375 3.0 0 1.5 25 0.00533 93.6 g / l 98.4 4 0.375 3.0 1.5 0 40 0.00660 81.6 g / l 85.8 5 0.375 3.0 0.75 1.0 40 0.00914 93.6 g / l 98.4 6 0.375 3.0 0 1.5 40 0.00991 93.6 g / l 98.4 7 0.375 3.0 1.5 0 55 0.00813 81.6 g / l 85.8 8 0.375 3.0 0.75 1.0 55 0.01092 93.6 g / l 98.4 9 0.375 3.0 0 1.5 55 0.01168 93.6 g / l 98.4 In the The figures given in Table 1 are without ventilation, their effects in the following is described. obtain.

Die Beispiele 1, 4 und 7 der obigen Tabelle geben die Erfahrungen mit dem bekannten System der oben genannten USA-Patentschrift 3 231 503 wieder. Die übrigen Beispiele der Tabelle zeigen die wesentlich verbesserte Ätzgeschwindigkeit und Gesamtkupferkapazität des Systems gemäß der Erfindung.Examples 1, 4 and 7 of the table above give the experience with the known system of the aforementioned US Pat. No. 3,231,503. The other examples in the table show the significantly improved etching rate and total copper capacity of the system according to the invention.

Bei der Verwendung der Lösungen der Erfindung werden die Kupferplattierten gedruckten Schaltungskarten oder anderen Unterlagen mit der Ätzlösung durch Eintauchen in einen Tank oder ein Bad oder durch Aufsprühen auf die Oberfläche der Unterlagen in Berührung gebracht. Die Lösung wird anfangs bei Raumtemperatur gehalten, jedoch nimmt mit steigender Menge von gelöstem tupfer in der Lösung die Ätzgeschwindigkeit ab, und es ist daher zweckmäßig, zum Ausgleich allmählich die Temperatur der Lösung zu erhöhen. Als allgemeine Regel wird empfohlen, die Temperatur des Bades zu erhchen, wenn die zur Entfernung des Gesamtkupfers von einer 56,7 g Kupferplattierten Standardplatte erförderliche Zeit sich 30 Min. nähert. Temperatursteigerungen können bis zu einem Höchstwert von etwa 55Q C vorgenommen werden. Das wird als praktische obere Grenze angesehen, da bei höheren Temperaturen aus dem System Ammoniak rascll entweicht Um eine gute Ätzgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, ist es auch zweckmäßig, in der Lösung von Zeit zu Zeit Ammoniumhydroxid zuzusetzen, so daß ihr pH nicht wesentlich unter 9,0 und vorzugsweise nicht unter 9,8 absinkt.Using the solutions of the invention, the copper clad printed circuit boards or other documents with the etching solution by immersion in a tank or bath or by spraying on the surface of the pads brought into contact. The solution is initially kept at room temperature, however the rate of etching decreases as the amount of dissolved swab in the solution increases and it is therefore advisable to gradually adjust the temperature of the solution to compensate to increase. As a general rule, it is recommended to raise the temperature of the bath, if that is to remove all copper from a standard 56.7 g copper clad plate required time approaches 30 minutes. Temperature increases can be up to one Maximum value of about 55QC can be made. That is called the practical upper limit considered, since ammonia escapes rapidly from the system at higher temperatures In order to maintain a good etching rate, it is also useful in the Add ammonium hydroxide to the solution from time to time so that its pH is not significant falls below 9.0 and preferably not below 9.8.

Wenn die Menge des gelösten Kupfers etwa 82,5 g/l übersteigt, ist es im allgemeinen ratsam, die Lösung abzulassen und neu zu beginnen, obgleich mit Belüftung dieses Grenze auf etwa 105 g/l erhöht werden kann, wie weiter unten erläutert. Das in der verbrauchten Lösung enthaltene gelöste Kupfer wird ohne weiteres ausgefällt, indem man die Lösung auf im wesentlichen neutrale Reaktion einstellt, entweder durch Zugabe eines Wasser überschusses oder von verdünnter Schwefelsäure bis auf einen pH von ungefähr 6,0. Nach Stehen setzt sich das Kupferhydroxid aus der Lösung ab und wird im allgemeinen zu wenigstens 99% wiedergetonnen. Die überstehende Lösung kann leicht abdekantiert und ohne Gefahr von Abwasserverunreinigung abgelassen werden, wobei der Kupferanteil als Schlamm im Absetztank zurückbleibt und zur tWiedergewinnung des Metalls aufgearbeitet werden kann.When the amount of dissolved copper exceeds about 82.5 g / l, is it is generally advisable to drain the solution and start over, albeit with Aeration this limit can be increased to about 105 g / L, as explained below. The dissolved copper contained in the used solution is readily precipitated, by adjusting the solution to essentially neutral reaction, either by Addition of an excess of water or of dilute sulfuric acid except for one pH of about 6.0. After standing, the copper hydroxide settles out of the solution and is generally at least 99% recovered. The supernatant solution can be easily decanted and drained without risk of wastewater contamination, whereby the copper content remains as sludge in the settling tank and is used for recovery of the metal can be worked up.

Das System ist außerordentlich stabil, besonders wen inne gute pH-Einstellung bei oder über pH 9,0 aufrechterhalten wird,so daß in den Ätztanks kein Ausfällen oder Absetzen auftritt. Das gilt selbst,wenn die Lösung zwischen den Betriebszeiten einige Zeit steht, insbesondere, wenn ihre Temperatur, falls sie anfangs über etwa 350 C beträgt, umgehend unter diesen Punkt gekühlt wird, wenn die Dauer des Nichtgebrauchs etwa 3 Stdo übersteigt Die Lösung ist nicht kritisch hinsichtlich der Oxydationsmittelkonzentration, da bereits nur 0,1 Mol/l Natriumchlorit eine gewisse Ätzwirkung liefern, obgleich offensichtlich die Ätzgeschwindigkeit gering ist. An der anderen Grenze kann die Konzentration bis zur Sättigungsgrenze des Chlorits in der Lösung reichen. Vorzugsweise wird bei einem Konzentrationsbereich von etwa 0,375 Mol/l gearbeitet. Die Ammoniumionenkonzentration sollte stets die des in der Lösung befindlichen Kupfers ttbersteigen1und im allgemeinen wird ein Überschuß gegenüber dem Kupfer in einem Molverhältnis von wenigstens 2:1 bevorzugt. Dieser wird selbstverständlich durch das Ammoniumhydroxid sowie das verwendete Ammoniumchlorit, -nitrat-und Bicarbonat geliefert. Da die erforderliche Menge Ammoniumhydroxid hauptsächlich durch das Erfordernis, einen pH der Lösung von wenigstens 9,0 aufrechtzuerhalten, bestimmt wird, wird im allgemeinen die Verwendung von etwa 3 Molen Base pro Liter empfohlen.The system is extremely stable, especially if you have a good pH setting is maintained at or above pH 9.0 so that no precipitation in the etch tanks or settling occurs. That is true even if the solution is between hours of operation stands for some time, especially when their temperature, if they are above around initially 350 C is immediately cooled below this point if the period of non-use exceeds about 3 hours The solution is not critical with regard to the oxidant concentration, since only 0.1 mol / l sodium chlorite already provide a certain caustic effect, although obviously the etching speed is slow. At the other border, the Concentration up to the saturation limit of the chlorite in the solution. Preferably becomes at a concentration range of about 0.375 mol / l worked. The ammonium ion concentration should always be that of the copper in the solution It will exceed 1 and in general there will be an excess over the copper in one Molar ratio of at least 2: 1 is preferred. This will of course go through the ammonium hydroxide and the ammonium chlorite, nitrate and bicarbonate used delivered. Since the required amount of ammonium hydroxide is mainly due to the requirement to maintain a pH of the solution of at least 9.0 is determined im the use of about 3 moles of base per liter is generally recommended.

Die Ammoniumchlorid-, Ammoniumnitrat- und Ammoniumbicarbonatkonzentration in einem solchen System sollte wenigstens 0,2 Mol/l und vorzugsweise 2,0 Mol/l betragen, um die größtmögliche Ätzgeschwindigkeit und Kupferkapazität zu erreichen. Eine praktische obere Grenze für das Ammoniumchlorid oder Ammoniumnitrat und gegebenenfalls Ammoniumbicarbonat liegt im allgemeinen bei etwa 4,0 Mol/l. Ammoniumchlorid wird gegenüber dem Nitrat bevorzugt, und zwar einfach wegen der mit der Lagerung von trockenem Ammoniumnitrat verbundenen Gefahren. Die Wirksamkeit des Nitrats in der Ätzlösung ist jedoch genauso gut wie die des Chlorids, und das Lagerungsproblem eim Nitrat kann selbstverständlich umgangen werden, indem man eine konzentrierte Lösung statt des trockenen Salzes benutzte Wenn die Lösung wenigstens teilweise erschöpft ist, d.h. bis zu dem Punkt, wo das primäre Oxydationsmittel verbraucht ist und die Konzentration an gelöstem Kupfer über etwa 45 g/l beträgt, wird der weitere Betrieb erheblich verbessert, indem man mit Luft rührt, während die Temperatur bei 550 C gehalten wird. Das wird erläutert durch die rolgene Tabelle 2, bei der eine Lösung mit der Zusammensetzung des Beispiels Nr. 8 der Tabelle 1 benutzt wurde.The ammonium chloride, ammonium nitrate and ammonium bicarbonate concentrations in such a system should be at least 0.2 mol / l and preferably 2.0 mol / l, to achieve the highest possible etching speed and copper capacity. A practical one upper limit for the ammonium chloride or ammonium nitrate and optionally ammonium bicarbonate is generally about 4.0 mol / l. Ammonium chloride is opposed to nitrate preferred, simply for the sake of storing dry ammonium nitrate associated dangers. However, the effectiveness of the nitrate in the etching solution is the same as well as that of chloride, and the storage problem of nitrate can be taken for granted be circumvented by using a concentrated solution instead of dry salt used When the solution is at least partially exhausted, i.e. to the point where the primary oxidizer is consumed and the concentration of solute Copper is above about 45 g / l, further operation is significantly improved, by stirring with air while maintaining the temperature at 550 ° C. That will explained by the following table 2, in which a solution with the composition of Example No. 8 of Table 1 was used.

Tabelle 2 Cu in Lösung (g/l) Ätzgeschwindigkeit Ätzgeschwindigkeit vor Belüftung (mm/Min.) nach Belüftung (mm/Min.) 44,9 g/l 0,00381 0,00432 59,9 g/l 0,00279 0,00534 74,9 g/l 0,00203 0,00381 Obgleich die Ätzgeschwindigkeit be.i 44,9 g/i in der obigen Tabelle bei Belüftung etwas Verbesserung zeigt, wird angenommen, daß der Unterschied hier in erster Linie auf Meßfehler zurückzuführen ist, da die Geschwindigkeiten theoretisch glelch sein sollten, weil bei dieser Konzentration das gesamte Kupfer wahrscheinlich in zweiwertiger Form vorliegen würde. Bei den beiden höheren Erschöpfungsstu£en gilt diese Bedingung nicht länger, und man bemerkt, daß die Ätzgeschwindigkeit nahezu verdoppelt wird. Table 2 Cu in solution (g / l) Etching rate Etching rate before aeration (mm / min.) after aeration (mm / min.) 44.9 g / l 0.00381 0.00432 59.9 g / l 0.00279 0.00534 74.9 g / L 0.00203 0.00381 Although the etching rate is 44.9 g / i in the table above shows some improvement with ventilation, it is assumed that the difference is primarily due to measurement errors, since the Speeds should theoretically be the same because at this concentration all of the copper would likely be in divalent form. Both This condition no longer applies to both higher levels of exhaustion, and one notices that the etching speed is almost doubled.

Die Kupferauflösungskapazität der Lösungen ist bei Belüftung,wie oben angegeben, nicht mehr durch die ursprüngliche Chlorit-Konzentration begrenzt, da ein weiteres Oxydationsmittel, nämlich Luft, eingeführt wird. Unter solchen Bedingungen wird der Ammoniakgehalt bestimmend, und bei den oben angegebenen Beispielen beträgt die theoretische Kapazität der Ldsungen etwa 142,4 g/l. Löslichkeitsprobleme begrenzen jedoch die praktische Kapazität bei normalem Betrieb auf etwa 104,9 g/l. Obgleich die so erhaltene Steigerung der Kapazität nicht allzu groß ist, ist die Steigerung der Ätzgeschwindigkeit von erheblicher praktischer Bedeutung, insbesondere bei automatisierten Verfahrensabläufen.The copper dissolution capacity of the solutions with aeration is as above specified, no longer limited by the original chlorite concentration, since another oxidizing agent, namely air, is introduced. Under such conditions the ammonia content is decisive, and is in the examples given above the theoretical capacity of the solutions is about 142.4 g / l. Limit solubility problems however, the practical capacity in normal operation to about 104.9 g / l. Although the increase in capacity thus obtained is not too great, is the increase the etching speed is of considerable practical importance, especially in the case of automated ones Procedures.

Claims (5)

Patent ansprüchePatent claims 1.) Kupferätzlösung, die im wesentlichen Wasser, Natriumchlorit, Ammoniumhydroxid sowie ein Ammoniumsalz, nämlich Ammoniumchlorid, Ammoniumitrat, oder Ammoniumbicarbonat oder ein Gemisch dieser Salze enthält, wobei Ammoniumnitrat und/oder Ammoniumchlorid stets vorhanden sind und die Chloritkonzentration von etwa 0,1 Mol/l bis zur Sättigung und die Ammoniumsalzkonzentration von etwa 0,2 Molar bis zur Sättigung beträgt und Ammoniumhydroxid in solcher Menge vorhanden ist, daß die Lösung einen pH von mindestens 9,0 besitzt.1.) Copper etching solution, which is essentially water, sodium chlorite, ammonium hydroxide and an ammonium salt, namely ammonium chloride, ammonium nitrate, or ammonium bicarbonate or contains a mixture of these salts, ammonium nitrate and / or ammonium chloride are always present and the chlorite concentration from about 0.1 mol / l to saturation and the ammonium salt concentration is from about 0.2 molar to saturation and Ammonium hydroxide is present in such an amount that the solution has a pH of at least 9.0 owns. 2.) Kupferätzlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Natriumchloritkonzentration 0,375 Molar, die Ammoniumsalzkonzentration 1,5 Molar an Ammoniumchlorid oder Ammoniumnitrat oder Gemischen dieser beiden und die Ammoniumhydroxidkonzentration 3,0 Molar ist.2.) copper etching solution according to claim 1, characterized in that the Sodium chlorite concentration 0.375 molar, the ammonium salt concentration 1.5 molar ammonium chloride or ammonium nitrate or mixtures of the two and the ammonium hydroxide concentration 3.0 molar is. 3.) Kupferätzlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ammoniumchloritkonzentration 0,375 M lar, die Ammoniumsalzkonzentration 0,75 Molar hinsichtlich Ammoniumbicarbonat und 1,0 Molar hinsichtlich Ammoniumchlorid oder Ammoniumnitrat oder Gemischen dieser beiden Salze ist.3.) copper etching solution according to claim 1, characterized in that the Ammonium chlorite concentration 0.375 M lar, the ammonium salt concentration 0.75 Molar in terms of ammonium bicarbonate and 1.0 molar in terms of ammonium chloride or Ammonium nitrate or mixtures of these two salts. Unterlage 4. ) Verb wahren zum Auf lösen von Kupfer von einer kupferbeschichteten/ dadurch gekennzeichnet, daß a) eine Ätzlösung der in Anspruch-1 angegebenen Zusammensetzung hergestellt und anfangs bei etwa Raumtemperatur gehalten wird; b) die zu ätzende kupfertragende Unterlage mit Ätzlösung genügend lange in Berührung gebracht wird, um die gewünschte Menge an Kupfer davon aufzulösen; c) die Temperatur der Ätzlösung bei steigendem Gehalt der Ätzlösung an gelöstem Kupfer und abnehmender Ätzgeschwindigkeit der Lösung allmählich auf nicht über 550 C gesteigert wird und d) von Zeit zu Zeit Ammoniumllydroxid zu der Lösung zugesetzt wird, um den pH bei mindestens etwa 9,0 zu halten. Document 4.) Verb preserve to dissolve copper from a copper-coated / characterized in that a) an etching solution of the composition specified in claim 1 is made and initially held at about room temperature; b) the one to be etched copper-bearing base with etching solution sufficient long in touch brought to dissolve the desired amount of copper therefrom; c) the temperature of the etching solution with increasing content of the etching solution in dissolved copper and decreasing The etching rate of the solution is gradually increased to not above 550 C and d) from time to time ammonium hydroxide is added to the solution to bring the pH to to hold at least about 9.0. 5.) Verfahren zum Auflösen von Kupfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem die Lösung belüftet wird, wenn der Gehalt an gelöstem Kupfer etwa 45 g/l übersteigt.5.) A method for dissolving copper according to claim 4, characterized in that that the solution is also aerated when the dissolved copper content is about 45 exceeds g / l.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2140215A1 (en) * 1971-08-11 1973-02-22 Hoellmueller Maschbau H Etching copper/copper alloys process - using a regenerative soln contg ammonium and chloride ions

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