DE3324450A1 - Ammoniumsulfathaltige aetzloesung sowie verfahren zur regeneration der aetzloesung - Google Patents

Ammoniumsulfathaltige aetzloesung sowie verfahren zur regeneration der aetzloesung

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Leander 5170 Jülich Fürst
Walter 7758 Meersburg Holzer
Bertel Prof. Dr. 2000 Hamburg Kastening
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ELOCHEM AETZTECHNIK GmbH
Forschungszentrum Juelich GmbH
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Kernforschungsanlage Juelich GmbH
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    • C23F—NON-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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    • C23F1/10—Etching compositions
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    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/46—Regeneration of etching compositions

Description

Kernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Ammoniumsulfathaltige Ätzlösung
sowie Verfahren zur Regeneration der Ätzlösung
Die Erfindung bezieht sich auf eine im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebene ammoniakalische Ätzlösung sowie auf ein Regenerationsverfahren der in Patentanspruch 2 angegebenen Art.
Alkalische Ätzmittel, aie Ammoniakalische Kupfertetramminsalz-Lösungen werden zum Ätzen metallischer Gegenstände, insbesondere zur Herstellung von Leiterplatten, die auch unter der Bezeichnung "gedruckte Schaltungen" bekannt sind, vor allem dann verwendet, wenn die zu ätzenden Leiterplatten gegen saure Ätzmedien nicht beständige Metallteile, beispielsweise aus Blei, Zinn oder Nickel aufweisen. Eine Rückoxidation der alkalischen Ätzlösung nach Abätzen des Metalls wird unter Zugabe von Ammoniakgas und/oder Ammoniumsalz in Gegenwart von Sauerstoff bzw. Luft durchgeführt.
Aus DE-OS 30 31 567 ist es bekannt, in der Ätzlösung Katalysatorteilchen zu suspensieren, die das Ätzen selbst, aber auch die Rückoxidation der Ätzlösung beschleunigen und so den Zusatz chemischer Oxidationsmittel ersparen, die zu toxischen Restlösungen führen. \
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Bei dem bekannten Verfahren werden die abgeätzten Metalle in einer Elektrolysezelle abgeschieden. Hierzu durchströmt nur ein Teil der Ätzlösung die Elektrolysezelle. Dieser Teil wird nach Abscheiden des Metalls als frische Ätzlösung zur Ätzkammer zurückgeführt und kann als Spüllösung für die nach dem Ätzen von Katalysatorteilchen zu reinigenden Leiterplatten verwendet werden. Dem Vorzug einer guten Kupferabscheidung in der Elektrolysezelle steht der Nachteil · gegenüber, daß vor Eintritt in die Elektrolysezelle die in der Ätzlösung suspendierten Katalysatorteilchen abzutrennen sind.
Bekannt ist auch das Ätzen von Leiterplatten unter Verwendung ammoniumchloridhaltiger Ätzlösungen mit einem ammoniakalischen Kupferkomplex als Ätzmittel. Würde eine solche Lösung zur Abscheidung von Kupfer in eine Elektrolysezelle geleitet, so ist mit einer Zersetzung des Elektrolyten und mit nicht erwünschter Chlorentwicklung an der Anode zu rechnen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine ammoniakalische Ätzlösung anzugeben, bei der ohne Zugabe suspendierter Katalysatorteilchen sowohl die Regeneration der Ätzlösung beschleunigt ist als auch die Abscheidung abgeätzten Kupfers in einer Elektrolysezelle ermöglicht wird unter weitgehender Sauerstoffentwicklung an der Anode, wobei ein Abbau des Elektrolyten und eine Chlorentwicklung im wesentlichen vermieden werden soll.
Diese Aufgabe wird bei einer Ätzlösung der eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 genannte Zugabe einer geringen
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Chlorionenmenge gelöst.
Es hat sich herausgestellt, daß der Zusatz von Chlorid zur Ätzlösung die Regeneration dann be-· ■ schleunigt, wenn die Chlorionen-Konzentrat^Lon nicht höher als 0,4 Gew.% eingestellt ist. Eine darüberhinausgehende Zugabe von Chlorid verschlechtert die Regenerationsgeschwindigkeit unter die einer reinen Ammoniumsulfat-Lösung mit Kupfertetraminsulfat als · > Ätzmittel. Bei sehr viel höherem Chlorionen-Gehalt wird zwar das Regenerieren wieder beschleunigt, jedoch treten dann die oben angegebenen Nachteile bei Verwendung von Ammoniumchlorid-Ätzlösungen wieder verstärkt auf.
Bevorzugt wird eine Ätzlösung mit in Anspruch 2 angegebener Chlorionen-Konzentration eingesetzt.
Verfahren zum Regenerieren der Ätziösung unter Verwendung einer Ammoniumsulfat-Ätzlösung mit geringer Chlorionen-Konzentration ist in Patentansprüchen 3 und 4 angegeben.
Nachfolgend sind anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Diagrammes Ausführungsbeispiele für die Erfindung beschrieben
Eine Lösung von 150 g Ammoniumsulfat und 50 g Kupfer pro Liter wurde durch Zugabe gasförmigen Ammoniaks auf einen pH-Wert von 9,5 eingestellt. Die Lösung wurde zur Oxidation mit Luft begast. Das Potential
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der Lösung wurde bei Raumtemperatur über einen Platinstift gegen eine Quecksilber/Quecksilberoxid-Referenzelektrode gemessen.
In der Lösung wurden anschließend 20 g Kupferpulver gelöst, was eine Absenkung des Potentials, in der Lösung um 330 Millivolt (mV) zur Folge hatte. Der zeitliche Verlauf des Potentials in der sich wieder regenerierenden Ätzlösung ist in der Zeichnung mit Kurve I wiedergegeben. Das Endpotential in der Lösung von 260 mV wurde nach 60 Minuten erreicht.
Durch Zugabe von Ammoniumchlorid wurden verschiedene Chlorionen-Konzentrationen eingestellt. Die Kurven II bis V zeigen die Regeneration von Ätzlösungen mit Chlorionen-Konzentrationen von 0,1 bis 0,6 Gew.% Chlorionen in der Lösung. Mit 0,1 Gew.% wurde das Endpotential von 280 mV gegenüber der Lösung nach Kurve I bereits nach 43 Minuten erreicht, eine geringe Verbesserung ergab sich noch bei 0,4 Gew,% Chlorionen in der Lösung. Mit 0,6 Gew.% Chlorionen-Konzentration stellte sich das Endpotential erst nach 84 Minuten ein.
Die Erfindung ist über ammoniumsulfathaltige Ätzlösungen hinaus auch bei Ätzlösungen anwendbar, die ebenso wie die vorgenannte Ätzlösung sauerstoffhaltige Anionen enthalten, wie beispielsweise bei Ammoniumnitrat- oder Ammoniumcarbonat enthaltenden Ätzlösungen.
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Claims (4)

Kernforschungsanlage Jülich Gesellschaft mit beschränkter Haftung Patentansprüche
1. Ammoniumsulfathaltige Ätzlösung, die zum Regenerieren durch Rückoxidation des in der Ätzlösung enthaltenen Ätzmittels unter Zufuhr von Sauerstoff und zum Abscheiden abgeätzten Metalls aus der Ätzlösung in einer Elektrolysezelle geeignet ist, die zumindest von einem Teil der Ätzlösung durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung 0,05 bis 0 4 Gew.% Chlorionen enthält.
2. Ätzlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung 0,1 bis 0,3 Gew.% Chlorionen enthält,
3. Verfahren zum Regenerieren einer ammoniumsulfathaltigen Ätzlösung durch Rückoxidation des in der Ätzlösung enthaltenen Ätzmittels unter Zufuhr von Sauerstoff und durch Abscheiden abgeätzten Metalls aus der Ätzlösung in einer Elektrolysezelle, die zumindest von einem Teil der Ätzlösung durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzlösung 0,05 bis 0,4 Gew.% Chlorionen zugegeben werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzlösung 0.1 bis 0,3 Gew.% Chlorionen zugegeben werden.
DE3324450A 1983-07-07 1983-07-07 Ammoniumsulfathaltige aetzloesung sowie verfahren zur regeneration der aetzloesung Withdrawn DE3324450A1 (de)

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