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DE4339320A1 - Process for accelerated etching and deposition of metals in ammoniacal etching systems - Google Patents

Process for accelerated etching and deposition of metals in ammoniacal etching systems

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Publication number
DE4339320A1
DE4339320A1 DE4339320A DE4339320A DE4339320A1 DE 4339320 A1 DE4339320 A1 DE 4339320A1 DE 4339320 A DE4339320 A DE 4339320A DE 4339320 A DE4339320 A DE 4339320A DE 4339320 A1 DE4339320 A1 DE 4339320A1
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DE
Germany
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etching
copper
added
etchant
agent
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DE4339320A
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Inventor
Andreas Dipl Ing Linhard
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ELOCHEM AETZTECHNIK GmbH
Original Assignee
ELOCHEM AETZTECHNIK GmbH
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Publication date
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Priority to IT94BO000512A priority patent/IT1276359B1/en
Priority to FR9413991A priority patent/FR2712607B1/en
Priority to JP6283829A priority patent/JPH07197300A/en
Priority to CN94120116.3A priority patent/CN1107902A/en
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Priority to HK97102708.3A priority patent/HK1001095B/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/46Regeneration of etching compositions

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Abstract

In a process of etching metal eg. copper using an ammonical etching agent and electrolytically regenerating the used agent with simultaneous recovery of dissolved metal prior to re-use, the nitrate content of the agent generated during the electrolysis is allowed to build up to an optimum of eg. 50 - 200 g/l. eg. by the addition of a reducing agent such as formaldehyde before electrolytic regeneration. This optimum nitrate content brings about a considerable acceleration of etching speed and adding reducing agents has the added advantage that for example in the electrolysis cell the conversion from copper II to copper I is favoured.

Description

Ätzanlagen, welche mit ammoniakalischen Ätzmitteln arbeiten, eig­ nen sich besonders gut zur Regenerierung des Ätzmittels in Re­ cyclingverfahren, bei denen gleichzeitig das abgeätzte Metall in Elektrolysezellen metallisch abgeschieden wird.Etching systems that work with ammoniacal etching agents are particularly good for regenerating the etchant in Re cycling process in which the etched metal in Electrolysis cells is deposited metallically.

Für die Wirtschaftlichkeit derartiger Recyclinganlagen ist von großer Bedeutung, daß die Ätzgeschwindigkeit, aber auch die Ab­ scheidegeschwindigkeit des Metalls in der Elektrolysezelle be­ schleunigt werden.For the economy of such recycling plants is of of great importance that the etching rate, but also the Ab cutting speed of the metal in the electrolysis cell be accelerated.

Wichtig ist dabei, daß nach Möglichkeit die beim Ätzen bzw. Rege­ nerieren und beim Abscheiden des Metalls entstehenden Stoffe zu keiner übermäßigen Anreicherung führen. Störende Nebenreaktionen sollen nach Möglichkeit vermieden werden.It is important that, if possible, the etching or rain nerieren and substances formed during the deposition of the metal do not lead to excessive enrichment. Annoying side reactions should be avoided if possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches dieses ideale Ziel möglichst nahe erreicht.The object of the invention is to provide a method which achieved this ideal goal as close as possible.

Dem Erfindungsgedanken kommt diesbezüglich eine besondere Bedeu­ tung zu, indem man eine störende Nebenerscheinung bei bisherigen Anlagen mit Elektrolysezelle - nämlich das Entstehen von Sauer­ stoff und als Nebenreaktion die Oxydation von Ammoniumionen zu Ni­ trat - positiv nutzt.The idea of the invention is particularly important in this regard by adding a disturbing side effect to previous ones Systems with an electrolytic cell - namely the formation of acid material and as a side reaction the oxidation of ammonium ions to Ni kicked - used positively.

So wird z. B. in der Offenlegungsschrift DE 42 18 843 A1 ein Ver­ fahren beschrieben, welches die Entfernung des Nitrats aus dem Ätzmittel durch Reaktion mit einem Reduktionsmittel vorschlägt. So z. B. in published patent application DE 42 18 843 A1 a Ver drive described the removal of the nitrate from the Corrosive proposes by reaction with a reducing agent.  

Dabei wurde vollkommen die beschleunigende Wirkung des Ätzvorgan­ ges durch das Nitrat außer acht gelassen, die bei einer Entfernung aus dem Ätzmittel auch bei einem Restgehalt zwischen 10 und 40 g/l nicht mehr gegeben ist.The accelerating effect of the etching process was completely neglected by the nitrate, which at a distance from the etchant even with a residual content between 10 and 40 g / l is no longer given.

Erfindungsgemäß wird das an den Elektroden der Elektrolysezelle entstehende Nitrat im Ätzmittel auf einen Wert von mindestens 50 bis 200 g/l angereichert. Dadurch kann eine wesentliche Beschleu­ nigung des Ätzvorganges erreicht werden.According to the invention, this is done on the electrodes of the electrolytic cell nitrate in the etchant to a value of at least 50 enriched up to 200 g / l. This can result in an essential acceleration The etching process can be achieved.

Um eine übermäßige Nitratkonzentratin zu vermeiden, wird empfoh­ len, Reduktionsmittel zuzusetzen, sobald die Werte zu hoch anstei­ gen.To avoid excessive nitrate concentrate it is recommended len, add reducing agent as soon as the values rise too high gene.

Als ein besonders wirksames Reduktionsmittel wird Formaldehyd empfohlen, welches im galvano-technischen Bereich als bewährtes Produkt bekannt ist.Formaldehyde is a particularly effective reducing agent recommended, which is proven in the electro-technical field Product is known.

Ein erhöhter Nitratgehalt in Verbindung mit Reduktionsmitteln, er­ findungsgemäß zugesetzt, verbessert aber auch die Abscheidung von Metallen in der Elektrolysezelle, da z. B. bei Kupfer die notwen­ dige Reduzierung von Kupfer II zu Kupfer I, die zur metallischen Abscheidung des Kupfers erforderlich ist, beschleunigt wird.An increased nitrate content in connection with reducing agents, he added according to the invention, but also improves the separation of Metals in the electrolytic cell, e.g. B. in copper the necessary reduction of copper II to copper I, the metallic Deposition of the copper is required is accelerated.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Ätzen mit hohem Nitratgehalt hat auch den Vorteil, daß es für bestimmte Beschleunigungszusätze, z. B. auf der Basis von vanadiumhaltigen Verbindungen, gut verwend­ bar ist.The etching proposed according to the invention with a high nitrate content also has the advantage that for certain acceleration additives, e.g. B. on the basis of compounds containing vanadium, well used is cash.

Auch der Zusatz von Selen oder Kobalt enthaltenden Beschleunigern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen.Also the addition of accelerators containing selenium or cobalt is proposed according to the invention.

Da bei den empfohlenen Verfahren keine Stoffe entstehen, die den Ätzprozeß beeinflussen, sind die Vorteile offenbar. Since the recommended procedures do not produce any substances that Affect etching process, the advantages are obvious.  

Beispiele für erfindungsgemäße Ätzlösungen mit Spuren von Vanadium als Beschleuniger sind:Examples of etching solutions according to the invention with traces of vanadium as accelerators are:

1. Lösung:
60 - 120 g Cu/l
120 - 220 g SO₄/l
70 - 100 g NO₃/l
0,5 - 5 g Cl/l
1 - 20 mgV/l
1. Solution:
60 - 120 g Cu / l
120 - 220 g SO₄ / l
70 - 100 g NO₃ / l
0.5 - 5 g Cl / l
1 - 20 mgV / l

2. Lösung:
60 - 120 g Cu/l
120 - 220 g SO₄/l
70 - 100 g NO₃/l
0,5 - 5 g Cl/l
0,5 - 20 g PO₄/l
1 - 20 mg V/l
2nd solution:
60 - 120 g Cu / l
120 - 220 g SO₄ / l
70 - 100 g NO₃ / l
0.5 - 5 g Cl / l
0.5 - 20 g PO₄ / l
1 - 20 mg V / l

Die Lösungen 1 und 2 enthalten zusätzlich Ammoniak zur Einstellung des alkalischen pH-Wertes.Solutions 1 and 2 also contain ammonia for adjustment of the alkaline pH.

In bekannter Weise ist die Ätzgeschwindigkeit temperatur- und pH- Wert-abhängig. Als optimal wurden z. B. für die Erfindungsbeispiele der Ätzlösungen Temperaturen von 35°C bis 60°C ermittelt, bei einem pH-Wert von 8,1 bis 8,8 und einem Nitratgehalt von 70-80g/l.In a known manner, the etching rate is temperature and pH Value-dependent. As optimal z. B. for the invention examples the etching solutions temperatures from 35 ° C to 60 ° C determined at a pH of 8.1 to 8.8 and a nitrate content of 70-80g / l.

Die Zudosierung der Reduktionsmittel, um zu hohe Nitratkon­ zentrationen zu vermeiden, ist unkritisch. Eine wöchentliche Ana­ lyse und Zugabe reicht in den meisten Fällen aus.The reducing agents are added in order to increase the nitrate concentration Avoiding concentrations is not critical. A weekly Ana Lysis and addition are sufficient in most cases.

Selbstverständlich ist es auch möglich, eine laufende Zudosierung, z. B. mit Dosierpumpen, vorzusehen, da die Nitratbildung der abgeschiedenen Kupfermenge bzw. der Strombilanz der Elektrolyse­ zelle etwa proportional entspricht und daher leicht vorherberech­ net werden kann.Of course, it is also possible to continuously add e.g. B. with dosing pumps, because the nitrate formation deposited copper quantity or the current balance of the electrolysis cell corresponds approximately proportionally and therefore easily precalculated can be net.

Besonders bei kontinuierlicher Zudosierung von Reduktionsmitteln wird empfohlen, dies im Bereich der Elektrolysezelle zu tun z. B. beim Zulauf, so daß ein besserer Erfolg z. B. bei der Umwandlung von Kupfer II zu Kupfer I erreicht wird.Especially when continuously adding reducing agents it is recommended to do this in the area of the electrolytic cell e.g. B. with the inflow, so that a better success z. B. in the conversion from copper II to copper I is achieved.

Claims (6)

1. Verfahren zum beschleunigten Ätzen mit ammoniakalischen Ätzmitteln und anschließenden Regenerieren des Ätzmittels, wobei das abgeätzte Metall in einer Elektrolysezelle abgeschieden wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das bei der Elektrolyse entstehende Nitrat im Ätzmittel bis zu einer Konzentration von mindestens 50 bis 200 g/l angereichert wird, und daß ein übermäßiges Ansteigen der Nitrat-Konzentration über einen optimalen Arbeitspunkt durch den Zusatz von Reduktionsmitteln verhindert wird.1. A method for accelerated etching with ammoniacal etchants and subsequent regeneration of the etchant, the etched metal being deposited in an electrolytic cell, characterized in that the nitrate formed during the electrolysis in the etchant up to a concentration of at least 50 to 200 g / l is enriched, and that an excessive increase in the nitrate concentration above an optimal working point is prevented by the addition of reducing agents. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel Formaldehyd zugesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized characterized in that as a reducing agent Formaldehyde is added. 3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß zusätzlich ein vanadiumhaltiger Beschleuniger dem Ätzmittel zugesetzt wird.3. Method according to one or more of the above Claims, characterized net that in addition a vanadium-containing accelerator is added to the etchant. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Selen enthaltender Beschleuniger zugesetzt wird.4. Method according to one or more of the above Claims, characterized net that an accelerator containing selenium was added becomes. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Kobalt enthaltener Beschleuniger zugesetzt wird.5. Method according to one or more of the above Claims, characterized net that an accelerator containing cobalt  is added. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Reduktionsmittel im Bereich der Elektro­ lysezelle zudosiert wird.6. Method according to one or more of the above Claims, characterized net that the reducing agent in the electrical field lysis cell is metered.
DE4339320A 1993-11-18 1993-11-18 Process for accelerated etching and deposition of metals in ammoniacal etching systems Ceased DE4339320A1 (en)

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JP6283829A JPH07197300A (en) 1993-11-18 1994-11-17 Accelerated etching and refining of metals in ammoniacal etching systems
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