SU1763434A1 - Способ обработки поверхности диэлектриков перед химическим меднением - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлизации диэлектриков, в частности керамики на основе нитрида алюмини  и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности дл  нанесени  медных покрытий при производстве элементов газоразр дных устройств и позвол ет достичь повышени  коррозионной стойкости покрыти  и адгезии к керамике. Перед химическим меднением керамику обрабатывают в течение 5-10 мин в растворе состава, мас.%: серна  кислота 91,87-91,17, бихромат кали  7,5- 7,73, динатриева  соль этилендиаминтетра- уксусной кислоты (трилон Б) 0,63-1,10. Адгези  меди к обработанной поверхности нитрида алюмини  4,0-6,5 МПа, коррозионна  стойкость в среде 3%-ного р-ра NaCI при 60°С 30-35 суток. 1 табл.

Description

СО

С

Изобретение относитс  к способу обработки поверхности, в частности керамики на основе нитрида алюмини , перед химической металлизацией и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности дл  нанесени  медных покрытий элементов газоразр дных устройств.

Известны способы обработки поверхности , использующие растворы дл  травлени  керамических подложек и оксида алюмини , содержащие:

1)предварительно обезвоженную ортофос- форную кислоту при температуре 260- 290°С (врем  травлени  50-70 мин) (АС СССР № 732219, кл. С 03 С 15/00, 1975)

2)этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭД- ТА) при температуре 25°С и рН 9 (патент США № 4619731 ,кл. В 44 С 1/22, 1986).

Известные способы не обеспечивают получение качественного покрыти  на нитриде алюмини , требуют длительного времени обработки, повышенной температуры. Наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату  вл етс  способ покрыти , использующий раствор дл  травлени  диэлектриков на основе СгОз и H2S04, дополнительно содержащий ПАВ - натриевую соль ди-н-гексилового эфира сульфо нтарной кислоты (СВ-1017) в количествах 0,5-1,0 г/л (АС СССР № 1318607, кл. С 09 К 13/02, 1985).

Данный способ, примен ющийс  дл  травлени  диэлектриков (например печатных плат), требует трудоемких предварительных травлению операций с применением токсичных веществ и повышенной температуры. Он не обеспечивает качественного травлени  нитрида алюмини  и получени  в дальнейшем на его поверVJ

О

СО

fe

хности металлического покрыти  с высокой адгезией.

Целью .risottoгени   вл етс  увеличение адгезии покрыти  к керамике на основе нитрида алюмини  и повышение коррози- онной стойкости.

За вл емый способ обработки поверхности диэлектрика перед химическим меднением позвол ет обеспечить новый эффект - улучшенные адгезионные свойст- ва покрыти  на поверхности керамики на основе нитрида алюмини  и повышение коррозионной стойкости покрыти .

Подготовка поверхности оказывает существенное вли ние на успешное прозеде- ние процесса металлизации.

Количество процессов обработки поверхности и их последовательность выбирались с учетом материала, природы покрыти , а также условий работы получав- мого издели ,

Основными стади ми процесса металлизации  вл лись: обезжиривание, т.е. придание поверхности лиофильных свойств; травление; сенсибилизаци  и активаци  по- верхности, т.е. создание на поверхности активных центров, инициирущих реакцию химического восстановлени  металла; нанесение покрыти  методом химического восстановлени .

Образцы обезжиривались в содовом растворе. Режим обезжиривани : температура 70-80°С, врем  5 мин,далее промывка в гор чей дистиллированной воде 1 мин, промывка в холодной дистиллированной во- де окунанием.

Затем производили травление обезжиренных образцов, которое  вл етс  наиболее важной стадией подготовки поверхности.

Известно, что процесс травлени  характеризуетс  двум  основными параметрами: скоростью травлени , оценивающейс  по уменьшению массы травимой керамикой адгезионными свойствами поверхности, ко- торые про вл ютс  по разному в зависимости от материала, который осаждаетс  на ней.

Однако повышение скорости травлени  при использовании кислых травителей в р - де случаев может привести к образованию шероховатой поверхности, что,в свою оче- редь.обуславливает вкрапление травител  в поверхность образца и может привести к блокировке катализаторов, наносимых при активации на поверхность. Замедленное действие катализатора может повли ть на адгезионные свойства покрыти .

Таким образом, главной задачей травлени   вл етс  получение такой поверхности , котора  не представл ла бы трудности в удалении травител . С этой целью в состав кислого раствора травител  введен комп- лексообразователь трилон Б, действие которого основано, с одной стороны, на повышение лиофильности поверхности трав щего образца, а с другой стороны, равномерности действи  травител . Одновременно достигаетс  улучшение адгезионных свойств травленой поверхности нитрида алюмини  и сохранение достаточно высокой скорости травлени . После травлени  исследуемые образцы промывались гор чей дистиллированной водой в течение 1-2 мин и промывались холодной водой окунанием.

При содержании ингредиентов травильного раствора, мас.%:

Трилон Б0,35

Бихромат кали 7,4

Серна  кислота

(d 1,84 г/см3)91,15

после химической металлизации образуетс  равномерное, матовое, шероховатое покрытие с адгезией 15-20 кг/см2, не окисл ющеес  в течение 10-12 суток в среде 3% раствора поваренной соли NaCI.

При содержании ингредиентов травильного раствора, мас.%:

Трилон Б0,63

Бихромат кали 7,5

Серна  кислота

(о 1,84 г /см3)91,17

после химической металлизации образуетс  гладкое, блест щее, равномерное покрытие без вздутий, с адгезией 40-45 кг/см2, не окисл ющеес  в течение 20-25 суток в среде 3% NaCI.

Состав травител , мас.%:

Трилон Б0,85

Бихромат кали 7,65

Серна  кислота

(d 1,84 г/см3)91,50

способствует также при химической металлизации образованию блест щего, равномерного , гладкого покрыти  без вздутий с адгезией 45-48 кг/см2, не окисл ющегос  в течение 30-35 суток в среде 3% NaCI.

При следующем соотношении ингредиентов травител , мас.%:

Трилон Б1,10

Бихромат кали 7,73

Кислота серна 

(d 1,84 г/см3)91,87

образуетс  при химической металлизации блест щее, равномерное, гладкое покрытие без вздутий с адгезией 50-55 кг/см2, не окисл ющеес  в среде 3% NaCI.

При содержании ингредиентов травильного раствора, мас.%:

Трилон Б1,45

Бихромат кали 7,8

Серна  кислота

(d 1,84 г/см3)91,90

образуетс  после химической металлизации равномерное, гладкое, полублест щее покрытие с адгезией 25-35 кг/см2, не окисл ющеес  в среде 3% NaCI в течение 10-15 суток.

Врем  травлени  во всех опытах 10 мин, температура комнатна , толщина покрытий посто нна - 10 мкм.

Контрольные исследовани  с травите- лем, выбранным в качестве прототипа, даже при оптимальном (т.е. предлагаемом авторами ) содержании ингредиентов приводили к получению после химического меднени  неравномерного, матового, шероховатого покрыти  с адгезией не выше 10 кг/см2 и выдерживающего агрессивную среду (3% NaCI) не более 12 дней.

Коррозионные испытани  проводились выдержкой образцов в 3% растворе хлорида натри  при переменном погружении образцов в раствор при комнатной температуре и оценивались визуально. По вление точечных дефектов, т.е. очагов коррозии , считали ее началом.

Установлено, что выдержка образцов в атмосферных услови х в течение 7-8 мес не приводит к изменению (окислению) металлизированной поверхности.

Адгезию измер ли на лабораторном ад- гезиометре методом отрыва с применением цеокринового кле , который наноситс  на металлический штифт диаметром 1 см , и обработанный таким образом штифт приклеивали к исследуемому покрытию. Через сутки измер ли адгезию.

После проведени  указанных операций обработки поверхности керамики образцы сенсибилизировались в растворе состава:

SnCIa 25±3 г/л, HCI 30±2 мл/л; 0,1% ПАВ (порошок ВИХРЬ) - врем  сенсибилизации 30 с.

После промывки в 0,1% растворе ПАВ в течение 30 с - 1 мин при температуре 20°С и времени выдержки 30 с производили активацию поверхности в 0,5% растворе двухло- ристого паллади , приготовленного на основе 0,1% ПАВ при 20°С и времени выдержки 30 с.

Далее промывка окунанием в 0,1 % растворе ПАВ. Добавка ПАВ в рабочие растворы была вызвана необходимостью придани  поверхности образцов лучшей смачиваемости.

Нанесение металлических покрытый производили на образцы из керамики на основе нитрида алюмини  пр моугольной

формы площадью 12 см . В качестве электролита дл  химической металлизации примен лс  электролит следующего состава, г/л:

Медь сернокисла 8-12

Едкий натр. 15-20

Никель двухлористый3-5

Трилон Б20-25

Формальдегид 40%23-30 у

Диэтилдитиокарбамат натри  3-6 мг/л

рН 12,8-13,0, температура комнатна , при перемешивании.

Электролит дл  химической металлизации поверхности готовилс  введением солей металлов, вз тых в виде порошков марки (ХЧ, ОСЧ, ЧДА), предварительно растворенных в гор чей дистиллированной, в раствор комплексообразовател  - трилона

Б в присутствии едкого натра. Формальдегид вводилс  перед началом процесса химической металлизации. рН раствора обеспечивалась добавлением в раствор нескольких капель едкого кали . Металлизаци  осуществл лась в  чейках при непрерывном перемешивании раствора.

Выбор указанного электролита меднени  обусловлен предварительным сравнительным анализом тартратных,

глицератных и цитратных растворов, при использовании которых не удавалось получить покрытие с заданными свойствами из-за повышенной скорости осаждени  металла . Покрытие образовывалось темного

цвета, легко отслаивалось. Кроме того, наблюдалось выделение меди в объеме раствора .

Полученный положительный результат из используемого раствора обусловлен образованием более прочного комплекса Си (II) с лигандом-ЭДТА по сравнению с лиган- дами тартрат-ионом. цитрат-ионом и глицерином . Используемый электролит устойчив, медь не выпадает в осадок ни в виде Си20,

ни в чистом виде в объеме (при многократном использовании электролита). Покрытие из этого раствора образуетс  гладкое, блест щее , равномерное, с хорошей адгезией, коррозионностойкое.

Использование предложенного способа обработки поверхности диэлектрика на основе нитрида алюмини  с за вленным составом травител  и описанными методиками сенсибилизации, активации и

химического меднени  позвол ет получать на поверхности керамики покрытие с высокой адгезией, коррозионностойкое, равномерное , блест щее с хорошей сплошностью, и, кроме того, разработанный способ обработки поверхности резко упрощает процесс травлени  в результате снижени  температуры раствора до комнатной, что снижает трудоемкость процесса.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ обработки поверхности диэлектриков перед химическим меднением, включающий обезжиривание и травление в растворе, содержащем серную кислоту (удельный вес 1,84 г/см3), соединение четырехвалентного хрома и комплексную натриевую соль органической кислоты, отличающийс  тем, что, с целью увеличени 

   Вли ние способа обработки поверхности диэлектрика - нитрила алюмини  на качество медного покрыти , полученного химическим восстановлением (толщина покрыти  10 мкм, температура - комнатна )

   Предлагаемый травитель серна  бихромат трилон G

   0

   адгезии покрыти  к керамике на основе нитрида алюмини  и повышени  коррозионной стойкости, соединение хрома используют в виде бихромата кали , а в качестве комплексной соли используют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (три- лон Б) при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   Серна  кислота91,87-91,17

   Бихромат кали 7,5-7,73

   Трилон Б0,63-1,10

   причем травление провод т в течение 5-10 мин.