Он может быть применен для травления меДи при использовании сеткографических резистов, фоторезистов и металлических резистов (золото, олово - никель и олово - свинец). Этот травитель успешно применяется при защите проводников резистами на основе сплавов олово - никель и олово - свинец. При использовании сплава олово - никель иногда имеет место небольшое изменение цвета покрытия. Предпочтительным раствором для травления плат, проводники которых защищены сплавом олово - никель, является раствор персульфата аммония, катализированный солями ртути, дающий при температуре 46° С скорость травлени}, сравнимую со скоростью травильных растворов на основе хлоридов. Персульфат аммония хуже хлоридных травителей по устойчивости к разложению, зависимости скорости травления от содержания меди в в общей полезной емкости растворенной меди. Персульфат аммония также дает большее подтравливание, чем другие травители [18, 19]. В литературе этот травитель описан достаточно полно [19-22].

Химия. Реакции, имеющие - место при травлении меди в персульфате аммония, происходят ступенчато. Общая реакция имеет экзотермический характер и может быть записана следующим образом:

(ЫЩ SOs + Си CUSO4 + (NH4)2S04. (7)

Персульфат аммония (пероксидисульфат диаммония) является сильным окисляющим агентом и неустойчив в водном растворе. Разлагаясь, он образует перекись водорода и кислород:

HS А + НаО H,SOs + H2SO4, (8)

HSOs + Н2О -> Н2О2 + H2SO4, (9)

Н2О2 Н2О + I/2O2. (10)

Эти продукты в свою очередь могут разлагать некоторые ионы аммония, образуя окиси азота. Окисление надсерной кислоты при комнатной температуре протекает медленно, но ускоряется при катализации некоторыми ионами металлов, например Мп *; Fe+; Cu+; Ag+; Hg+, и общий механизм реакции выглядит так:

S А- + Ag+i 2S0- + Ag, (11)

Ag- + Си Cu+2 + Ag+i. (12)

Однако чаще всего реакция идет сложнее.

+ НаО + ОН,

ОН + Fe+2 Fe+= + [0Н]-\ ОН-1 + Н+1-> НоО.

(13) (И) (15)

Период разложения раствора зависит от примененного катализатора. Скорость реакции зависит как от катализатора, так и от рН раствора. Кроме того, некоторые ионы, как известно, замедляют скорость реакции разложения персульфата (ионы щелочных металлов и галоидные ионы), в то время как органические вещества и кислород ускоряют разложение раствора.

Таблица 6.2

Состав травяпдих растворов персульфата аммония

Свойства и контроль. Составы травителя приведены в табл. 6.2. Раствор 1, применяемый для органических резистов и сплава олово - никель, приготовляют следующим образом. Всыпать 240 г персульфата аммония на литр деионизированной воды, нагретой до 54° С, при постоянном взбалтывании. Соль растворяется быстро, поглощая тепло (процесс эндотермический). Раствор персульфата аммония довольно устойчив, если хранить его при низких температурах. Из-за образования газа не следует хранить его в герметически закрытых сосудах. Катализатор составляется растворением 8 г хлорной ртути в 1000 мл деионизированной воды. На каждый литр раствора добавляется \мл. Если концентрация катализатора будет больше чем 1 мл1л, то на меди или на поверхности покрытия может появиться пленка ртути белого цвета. Стоимость раствора, включая изготовление, может быть равна 0,13-0,17 долл. на 1 л (при концентрации 240 г/л). Для плат, покрытых оловянно-

СЁИнцоБым припоем й золотом, рекомендуется травление раствором 2. Применение этого раствора приводит к образованию на поверхности припоя нерастворимого защитного слоя сульфата свинца, который обладает экранирующим эффектом (являясь не растворимым в этой среде). Если количество олова в припое слишком высоко (больше 70%), то при травлении в персульфате аммония остается нерастворимый осадок олова, который возникает по краям рисунка схемы и препятствует дальнейшему травлению. Условия выполнения покрытия резистом должны быть отрегулированы для получения сплава состава 60 Sn - 40 Pb. Для раствора другого состава в качестве травителя может быть использована хромовая кислота. Для поддержания постоянной температуры травления и предупреждения побочных процессов необходимо применение принудительного-охлаждения. Для уравновешивания скорости травления, количества растворенной меди и скорости разложения раствора температуру можно поддерживать в диапазоне от 24 до 60° С (номинально 46° С).

Пригоден любой метод травления. Для покрытия олово-никелем обычно применяют травление разбрызгиванием раствора. Полезная емкость травителя примерно 55 г1л меди при 38--54° С. Чтобы температура растворов была 54° С (для предупреждения кристаллизации соли), концентрация меди должна быть 35 г!л.

Контроль качества раствора обычно состоит в анализе содержания растворенной меди. Время, необходимое для травления меди данной толщины, зависит от количества растворенной меди. Если объем ванны травителя невелик, то лучше ежедневно заменять весь раствор свежим. Например, можно вылить ванну емкостью 37 л, промыть ее ее и заполнить водой. На следующее утро включается подогрев и, когда будет достигнута температура 46° С, в воду вводят 9 кг соли. В результате раствор будет иметь концентрацию примерно 20% (весовых).

Проблемы, возникающие при травлении раствором персульфата аммония:

- На плате выкристаллизовываются соли, вызывая неравномерное травление, разрушение защитного слоя и засорение отверстий сопел или фильтров. Когда в растворе становится высоким содержание меди, может выпасть сульфат меди голубого цвета. При повышении концентрации раствора вследствие избыточного испарения воды могут выпадать кристаллы персульфата аммония (белого цвета). Для предотвращения кристаллизации температура