CN101139714A - 一种铜蚀刻液组合物及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于蚀刻印刷线路板表面的铜或铜合金的酸性铜蚀刻液组合物及其生产方法。它按重量百分比由以下组分组成：氯化铵6％～8％、氯化钠0.7％～0.9％、盐酸35％～37％，剩余为水。生产所述铜蚀刻液组合物的方法包括：(1)在生产槽中按照比例依次加入原材料氯化铵、氯酸钠、盐酸和水，(2)经搅拌至完全溶解后进行检验。所述的铜蚀刻液为单液使用型，可以在不改变现有生产系统下使用，具有稳定性高，对基板侧蚀少，蚀速快，能够降低生产成本，避免环境污染。

Description

一种铜蚀刻液组合物及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种蚀刻铜或铜合金的蚀刻液组合物，更确切是一种应用于蚀刻印刷线路板表面铜或铜合金的酸性铜蚀刻液组合物及其生产方法。

背景技术

目前，在PCB制造领域中，由于印刷线路板越来越精细，在蚀刻系统中，尤其是使用酸性氯化铜的蚀刻系统上，现时大多数使用的蚀刻液，例如：双氧水具有爆炸的危险，盐酸会有大量的酸气产生，三氯化铁会产生环境污染，而且这些蚀刻液普遍使用不够方便，稳定性差，对印刷线路板的侧蚀大，速度较慢，成本较高，环境污染严重。

发明内容

本发明的目的是为克服上述产品的缺点，提供一种具有蚀速快、高溶铜，并且药液还具有极佳稳定性对环境污染小的铜蚀刻液。

本发明的铜蚀刻液组合物，按重量百分比由以下组分组成：

氯化铵    6％～8％

氯酸钠    0.7％～0.9％

盐酸      35％～37％

剩余为水。

在上述铜蚀刻液组合物中，氯化铵的含量优选为7％，氯酸钠的含量优选为0.8％，盐酸的含量优选为36％，水的含量优选为56.2％。

本发明的铜蚀刻液组合物中所用的水选自是自来水、蒸馏水、去离子水或软化水，其中最优选的是自来水。

本发明的另一目的是提供一种生产上述铜蚀刻液组合物的方法，该生产方法包括以下步骤：

常温常压下

1.在生产槽中按照比例依次加入原材料氯化铵、氯酸钠、盐酸和水；

2.经搅拌至完全溶解。

上述铜蚀刻液组合物中的各组分均能从市场上购得，为本领域的技术人员所理解。

所述铜蚀刻液组合物在其应用中的主要反应式为：

HCl+NaClO3+Cu→Cu+NaCl+3H2O+2Cl2↑

其反应式原理为：

Cu+CuCl2＝2CuCl(不溶於水)；

CuCl+2HCl＝H2CuCl3(可溶於水)；

2CuCl+2HCl+[O]＝2CuCl2+H2O。

在所述铜蚀刻液组合物中，HCl盐酸为主要功能成份，在反应中起蚀刻铜作用，NaClO₃氯酸钠在反应中能够使反应速度加快，氯化铵在反应中起络合作用。

本领域的技术人员已知盐酸在蚀铜反应中的作用，但并不知道在单一配方中的盐酸、氯化铵和氯酸钠的联合作用。

本发明所述的铜蚀刻液组合物，可以在不改变现有生产系统下使用，具有稳定性高，对基板侧蚀少，蚀速快，能够降低生产成本，避免环境污染。

具体实施方式

一.所述铜蚀刻液组合物的组成：

按重量百分比为氯化铵6％～8％、氯酸钠0.7％～0.9％、盐酸35％～37％，剩余水。所述的水为自来水、蒸馏水、去离子水或软化水中的一种，其中最优选的是自来水。

二.所述铜蚀刻液组合物的实施例：

以制作100公斤量为例：

实施例1

氯化铵6公斤、氯酸钠0.7公斤、盐酸35公斤、水58.3公斤。

实施例2

氯化铵7公斤、氯酸钠0.8公斤、盐酸36公斤、水56.2公斤。

实施例3

氯化铵8公斤、氯酸钠0.9公斤、盐酸37公斤、水54.1公斤。

三.所述铜蚀刻液组合物的制作方法：

常温常压下

1.在生产槽中按照比例依次加入原材料氯化铵、氯酸钠、盐酸和水；

2.经搅拌至完全溶解。

四.所述铜蚀刻液组合物的在生产上的操作方式：

可手动添加控制或自动添加控制，最好使用自动添加控制。

(1).自动添加控制生产线：

1.先将蚀刻机清洗干净，将所述铜蚀刻液加入原液缸内；

2.进行控制器设定(再生系统设定)

其比重为1.20～1.25，HCl为2.60～2.70，关闭H₂O₂，温度为48℃～52℃；

3.蚀刻操作

a.打开预热系统，使蚀刻液预热至蚀刻温度(≤42℃)；

b.开蚀刻泵及后处理系统，同时开抽风系统及再生系统；

c.试蚀刻底板，调至最佳蚀刻速度后开始蚀刻。

(2).手动添加控制生产线：

1.开缸准备工序与自动线相同；

2.新液添加方法：检查蚀刻液的比重，当达到1.20-1.22时，放去10-20％的工作液然后补充同积的蚀刻新液。

五.所述铜蚀刻液组合物的在生产上的蚀铜再生过程如下：

〔o〕为氯酸盐类作为再生剂。

六.所述的蚀刻液组合物母液分析步骤：

1.铜含量的测定：

所需试剂：MX指示剂0.1N EDTA

AR级氨水

步骤：

a.取1ml工作液入250ml锥形瓶中；

b.用D.I水稀释至100ml；

c.添加氨水直到变成深蓝色；

d.加约0.2g MX指示剂，以0.1N EDTA标准溶液滴定至由蓝变绿再变蓝色为终点。

计算方式：铜含量Cu2+(g/l)＝6.35*(0.1N EDTA消耗量mls)

2.酸度的测定：

所需试剂：0.1N NaOH，PH计

步骤：

a.取1ml工作液入100ml定量瓶中，加DI水至刻度，摇匀；

b.取上述稀释液10ml於250ml锥形瓶中，加DI水约80ml；

c.以0.1N NaOH标准液滴定，以PH计测其PH值至6为终点。

计算方式：酸度＝0.1N NaOH消耗量(mls)

七.所述的铜蚀刻液组合物与现有产品双氧水或其它类型蚀刻液比较：

在以下表1中，用测试板的规格为34×45CM，铜厚为1600微英寸，将所述铜蚀刻液组合物与现有产品双氧水或其它类型蚀刻液比较：用(g Cu/Lt)表示蚀铜量，这一数值越高，说明蚀铜量越大；用(μm/min)表示蚀速，这一数值越大，说明蚀速越快。

表1

	盐酸+双氧水(或再生剂)	所述蚀刻液组合物
			组成	为双液型，需控制多个蚀刻参数。	单液型，操作简单，快捷。
酸气	1.酸气较多，易污染车间，导致底板易氧化，绿油工序易造成掉油，起泡；2.酸气重易腐蚀设备，影响设备寿命稳定性。	1.酸气少，车间整洁，提高工作环境质量；2.减少因酸气污染而造成的质量问题。
			蚀速	25-30μm/min，蚀速较慢	35-40μm/min，蚀速快

蚀铜量	100-120g Cu/Lt药水	120-140g Cu/Lt药水
			蚀刻温度	45-55℃	40-50℃(低温可减少底板和机器的变型)
添加控制参数	比重、酸度、双氧水，工艺参数多，出现问题机会多。	比重(酸度与比重联动关系)工艺控制参数少(酸度或比重易控制)。
			油墨要求	高、要求耐高酸	低，耐pH≥0.5即可
成本核算	蚀铜120千克需要：盐酸1000千克；双氧水(50％)100-200千克；用电、用水量大	蚀铜120千克需要：酸性蚀刻液900-1000千克；用水、用电比双氧水约少于10-20％；蚀刻速度比双氧水快10-20％，成本节约10-20％

通过对实际生产的板子进行测试，一般的现有产品的蚀刻因子要求大于2，而所述的铜蚀刻液组合物可轻易达2.5以上，由于采用自动控制，参数均可维持在最佳数值的状态，其反应后的废水中含约150g/L的铜，2.65N的HCl，并含有少量的NaCl。

结论：从上述各方面比较，本发明的铜蚀刻液组合物是一种较理想的蚀刻药水。

Claims (8)

1.一种铜蚀刻液组合物，其特征在于，按重量百分比该组合物由以下组分组成：

氯化铵    6％～8％

氯酸钠    0.7％～0.9％

盐酸      35％～37％

剩余为水。

2.根据权利要求1所述的铜蚀刻组合物，其特征在于，其中氯化铵的含量为7％。

3.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于，其中氯酸钠的含量为0.8％。

4.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于，其中盐酸的含量为36％。

5.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于，其中水的含量为56.2％。

6.根据权利要求1或5所述的蚀刻液组合物，其特征在于，其中的水选自是自来水、蒸馏水、去离子水或软化水。

7.根据权利要求6所述的蚀刻液组合物，其特征在于，其中的水选自是自来水。

8.一种生产权利要求1所述铜蚀刻液组合物的方法，包括如下步骤：

在常温常压下

(1)在生产槽中按照比例依次加入原材料氯化铵、氯酸钠、盐酸和水；

(2)经搅拌至完全溶解。