Патент на изобретение №2347850

(54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕДНОГО ПОКРЫТИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам нанесения медного покрытия и может быть использовано в электронной технике. Способ включает очищение и обезжиривание поверхности материала, нанесение на нее механическим способом медьсодержащего материала и термическую обработку материала путем его нагревания в атмосфере продуктов сгорания углеводородов. При этом на поверхность наносят медьсодержащий материал в виде мелкодисперсного порошка боратов меди CuB₂О₄ или Cu₃В₂О₆. Термическую обработку осуществляют при температуре 500-600°С. Технический результат – получение прочного медного покрытия на поверхности широкого круга материалов.

Изобретение имеет отношение к электронной технике и другим областям науки и техники, где есть потребность в технологиях нанесения проводящего медного покрытия на поверхность различных материалов. Медное покрытие необходимо при изготовлении качественных электрических контактов. Процессы создания металлизированных участков на диэлектрических подложках широко используются при разработке и производстве микрополосковых и гибридных интегральных схем СВЧ-диапазона. Широко используется нанесение медного покрытия с целью повышения коррозийной стойкости, при цементации, а также для получения точных металлических копий методом нанесения металла на металлический или неметаллический оригинал и для декоративных целей.

Существует широкий набор методов нанесения медного покрытия на поверхности материалов и изделий. Давно и хорошо известны процессы электролитического осаждения меди [Лайнер В.И. Современная гальванотехника, Москва, 1967], но они подходят только для металлических материалов, для неметаллических – необходимо предварительное нанесение проводящего подслоя, что значительно усложняет процесс, а результирующее покрытие обладает плохой адгезией. Широко используются вакуумные методы нанесения медных покрытий [В.Н.Черняев. Физико-химические процессы в технологии РЭА. Москва: Высшая школа, 1987 г., 375 с.] магнетронное, лазерное, ионно-плазменное распыление; метод термовакуумного испарения. Эти способы позволяют получить прочные и плотные покрытия.

К недостаткам следует отнести сложность и высокую стоимость технологического оборудования, и, как следствие, высокую себестоимость получаемых медных покрытий. Возникают сложности с нанесением однородных по толщине пленок для крупногабаритных объектов и изделий, обладающих сложной формой поверхности. Химические способы [Патент РФ №2171860, МПК С23С 18/40, опубл. 10.08.2001 г.] позволяют наносить медные покрытия на поверхность отверстий и на внутренние полости изделий, покрывать изделия неограниченно больших размеров. Однако хорошее, качественное покрытие можно получить только на поверхности металлических изделий, для неметаллических изделий поверхность необходимо подвергать специальной обработке – активации.

К недостаткам химических способов нанесения медных покрытий следует отнести и то, что при использовании химических способов осаждения трудно добиться высокой химической чистоты покрытия, его высокой плотности.

Известен простой и эффективный способ нанесения медного покрытия на диэлектрик [Патент РФ №2188879, МПК С23С 26/00, опубл. 10.09.2002 г., Бюл. №25, (прототип)] путем термической обработки в продуктах сгорания газовой горелки медьсодержащих материалов CuB₂О₄ и Cu₃В₂О₆. Способ позволяет получить равномерное по толщине, плотное прочное покрытие, которое характеризуется хорошей адгезией, стойкостью к окислению, высокой химической чистотой. Этот способ является прототипом изобретения.

Его главный недостаток – сильно ограниченный круг материалов, которые можно использовать в качестве подложек для нанесения медного покрытия.

Техническим результатом изобретения является получение прочного медного покрытия на поверхности широкого круга материалов.

Технический результат достигается тем, что в способе нанесения медного покрытия, включающем очищение и обезжиривание поверхности материала, нанесение на нее механическим способом медьсодержащего материала и термическую обработку материала путем его нагревания в атмосфере продуктов сгорания углеводородов, новым является то, что на поверхность наносят медьсодержащий материал в виде мелкодисперсного порошка боратов меди CuB₂O₄ или Cu₃B₂O₆, а термическую обработку осуществляют при температуре 500-600°С.

Новым в способе является то, что материалы боратов меди сами не используются в качестве подложек для нанесения на них покрытия, а являются источником химически чистой меди, которая образуется в результате разложения CuB₃O₄ или Cu₃В₂О₆, при нагревании и осаждается на обрабатываемую поверхность, при этом термообработкой удаляются и бор-кислородные группы. И это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и следовательно обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Пример реализации способа.

Мелкодисперсный порошок бората меди: CuB₃O₄ или Cu₃В₂О₆ перемешивается с глицерином до получения однородной консистенции (для лучшей смачиваемости поверхности). Раствор равномерно наноситься на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность обрабатываемого изделия любым способом, например кисточкой, методом погружения и т.д., можно наносить и сухой порошок. Для получения равномерного по толщине покрытия изделия раствором и для получения необходимого рисунка покрытия можно воспользоваться техникой шелкографии. Подготовленное таким образом изделие подвергается термической обработке при температуре 500-600°С в атмосфере продуктов сгорания углеводородов в течение 5 мин. В результате описанной технологической операции поверхность изделия покрывается слоем меди. Толщина медного покрытия зависит от толщины нанесенного на поверхность изделия раствора и при сохранении хорошего качества может достигать 100 мкм. Описанный способ нанесения медного покрытия был реализован, когда в качестве подложки были использованы алундовые трубки и тигли, изделия из жаропрочного металла (стали), ферритовые и кварцевые изделия.

Получающееся покрытие характеризуется высокой прочностью сцепления с подложкой, плотностью и химической чистотой.

Формула изобретения

Способ нанесения медного покрытия, включающий очищение и обезжиривание поверхности материала, нанесение на нее механическим способом медьсодержащего материала и термическую обработку материала путем его нагревания в атмосфере продуктов сгорания углеводородов, причем на поверхность наносят медьсодержащий материал в виде мелкодисперсного порошка боратов меди CuB₂О₄ или Cu₃В₂О₆, а термическую обработку осуществляют при температуре 500-600°С.