CN107728438A - 一种新型阻焊显影液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型阻焊显影液，包含以下组分：碱金属碳酸盐，碱金属氢氧化物，碱金属偏硅酸盐，碱金属碳酸盐为碳酸钾和碳酸钠中的至少一种，碱金属氢氧化物为氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种，碱金属偏硅酸盐包含偏硅酸钠、偏硅酸钾、钠水玻璃和钾水玻璃等，新型阻焊显影液的制备方法，包含以下步骤：将工业纯水加入到容器中；按比例称取各试剂，然后将试剂加入前步骤的容器中，调节酸碱度，搅拌至全部溶解即可，本发明提供的显影液降低了换槽频率，生产效率得到提高，解决了使用传统显影液槽壁产生的钙镁结晶的问题，显影液保质期长，不易变质，产品生产工艺流程简单，不需要投入贵重设备，显影能力好，适用于快速批量生产。

Description

一种新型阻焊显影液及其制备方法

技术领域

本发明属于显影液技术领域，具体涉及一种新型阻焊显影液及其制备方法。

背景技术

目前，绝大多数印制电路板厂在制造电路板过程中都要经过曝光显影这一道工艺，只有经过这道工艺才能进行下一道“图形电镀铜”工艺。但是在进行曝光显影之前，必须按照工程的设计在电路板上覆盖一层高分子聚合物膜，这一聚合物膜经过紫外光照射后进行曝光显影，曝光后的膜我们称之为显影膜。在下一步的工艺中必须将这种显影膜完全去除，如果不去除或者去除不干净的话，那么在后一步的图形电镀铜工艺中，会导致残留的显影膜夹杂在铜层当中，进而会造成铜层与铜层之间的短路，从而造成电路板的报废，大大增加生产成本。随着电路板表面贴装密度的增加和间距的缩小，对阻焊的要求也越来越高，特别是在比较密集的集成电路板位置，最小阻焊桥宽为3mil。由于间距小，在电路板的显影处理过程中，如果阻焊桥的侧蚀过大，则极易造成阻焊桥的脱落，导致电路板在客户端焊接时产生焊料的流动，从而造成线路的短路、贴装不良等问题，因此，阻焊桥的侧蚀程度是影响显影效果的重要因素。

目前生产线上对显影膜的除去大致可以分为两大类：第一类就是重复多次使用传统的去除液来除去显影膜，然而这样将大大增加工作量和使用大量的药水，将会降低生产效率和提高生产成本；第二类就是在现有的显影膜去除液中添加增强化学药品，但是添加的化学药品大多为有毒物质，这样既造成对工作人员身体的伤害，也会增加对环境的污染。中国专利文献201610122642.8公开了一种光刻胶用显影液，该显影液包含四甲基氢氧化铵、氢氧化钾、硼酸钾、碳酸钾、碳酸钠中的任意两种，可以应用于各种膜后的光刻胶，显影团分辨率高。然而，四甲基氢氧化铵有氨气味且腐蚀性很强，有一定危险性。中国专利文献201010606503.5公开了一种正性光刻胶用显影液，包括碱性物质、水、表面活性剂和蛋白水解酶，该发明提供的正性光刻胶显影液中，蛋白水解酶能够催化曝光过程中生成的溶解度较小的肽键化合物进行水解，使其溶于显影液中，从而减少了光刻胶残留的缺陷，不会对后续的刻蚀工艺或离子注入工艺造成影响。然而该发明所用试剂较多，成本较高，不利于推广应用。

综上所述，目前尚缺乏一种成本低、易于配制且较为环保的显影液。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种容易配制、成本低廉的新型阻焊显影液。

本发明的目的之二是提供上述阻焊显影液的制备方法。

一种新型阻焊显影液，包含以下重量份计的组分：

碱金属碳酸盐 150-350g/L,

碱金属氢氧化物 10-40g/L,

碱金属偏硅酸盐 1-5g/L。

优选地，所述碱金属碳酸盐为碳酸钾和碳酸钠中的至少一种。

优选地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。

优选地，所述碱金属偏硅酸盐包含偏硅酸钠、偏硅酸钾、钠水玻璃、钾水玻璃。

进一步优选地，所述碱金属偏硅酸盐为碱金属偏硅酸盐的水合物。

更进一步优选地，所述碱金属偏硅酸盐的水合物为Na₂SiO₃·5H₂O。

一种新型阻焊显影液，包含以下重量份计的组分：

碳酸钾 100-200g/L，

碳酸钠 50-150g/L，

氢氧化钾 10-40g/L，

Na₂SiO₃·5H₂O 1-5g/L。

一种新型阻焊显影液的制备方法，包含以下步骤：

(1)将工业纯水加入到容器中；

(2)按比例称取各试剂，然后将试剂加入步骤(1)的容器中，调节酸碱度，搅拌至全部溶解即可。

优选地，所述步骤(2)中酸碱度的pH范围是10.8—11.8。

优选地，制备温度为28--32℃。

显影液是目前印制电路板中十分常用的助剂之一，其通过与曝光后的感光材料发生化学反应，使电路板上的线路布局显现出来。传统的显影液通常采用弱碱性无机化合物，其主要有碳酸钠和碳酸钾两种。而显影反应一般是分步式进行，以碳酸钠为例，碳酸钠先在水中发生水解反应，生成碳酸氢钠和氢氧化钠，然后碳酸氢钠进一步水解，生成显影的有效成分碳酸和氢氧化钠，碳酸和氢氧化钠的稳定态混合物再和网印线路干膜中的有机羧酸发生中和反应，生成具有可溶性的羧酸钠盐，从而实现干膜中线路布局的显现。但是，在整个显影反应过程中，由于水中存在着钙离子和镁离子，混合物中的碳酸在显影反应时会和钙离子和镁离子发生化学反应，生成难溶于水的碳酸钙和碳酸镁。上述化合物会与羧酸钠盐形成两相混合物，并粘附在电路板的板面上，导致电路板的线路出现显影不清、线路显示浑浊、线路平直度极低等缺陷。

此外，碳酸钙和碳酸镁会随着水流通过槽缸，并粘附在槽缸的内表面上形成水垢，使槽缸在使用时需要频繁清洗。事实上，由于碳酸盐中的碳酸根为亲水基团，而其与水发生的水解反应分两步进行，所以在显影完成后显影液中会产生两相甚至多相的混合溶液。上述混合相溶液会带着尚未溶解的干膜碎块、有机化合物和小胶粒粘附在板面上，使线路之间出现短路，严重影响了电路板的印刷质量。因此，如何研发一种能解决上述问题的显影液，是目前印制电路板行业的一道重大技术难题。本发明采用的偏硅酸钠是一种无毒、无味、无公害的白色粉末或结晶颗粒，易溶于水，不溶于醇和酸，水溶液呈碱性，具有去垢、乳化、分散、湿润、渗透性及对pH值有缓冲能力。Na₂SiO₃·5H₂O具有强碱性，去污力强，缓冲能力大，可中和酸性污物，使脂肪和油类乳化，对无机物有反絮凝作用，能提供优良的碱性缓冲，可以对金属提供防腐保护，具有一定的软化作用。

本发明的有益效果

1、本发明提供的显影液降低了换槽频率，由之前56次/月降低至4次/月，因此生产效率得到提高；

2、本发明提供的显影液解决了使用传统显影液槽壁产生的钙镁结晶的问题，不会产生如使用碳酸钠而产生的钙镁结晶；

3、本发明提供的显影液添加量少，可以节约用水，减少了废水处理的工艺步骤；

4、本发明提供的显影液保质期长，不易变质，产品生产工艺流程简单，不需要投入贵重设备，显影能力好，适用于快速批量生产。

附图说明

图1是采用传统碳酸钠显影液生产前期处理PCB板后，显影过度掉绿油桥的示意图；

图2是采用传统碳酸钠显影液生产前期处理PCB板后，绿油桥显影过度的切片示意图；

图3是采用传统碳酸钠显影液生产后期处理PCB板后，显影不净的示意图；

图4是采用传统碳酸钠显影液生产后期处理PCB板后，BGA焊点的示意图；

图5是采用实施例1的显影液生产前期处理PCB板后，绿油桥显影正常的示意图；

图6是采用实施例1的显影液生产前期处理PCB板后，绿油桥显影正常的切片示意图；

图7是采用实施例1的显影液生产后期处理PCB板后，绿油桥显影正常的示意图；

图8是采用实施例1的显影液生产后期处理PCB板后，BGA焊点的示意图；

图9为传统碳酸钠显影液和实施例1的显影液开缸的箱线图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种本发明显影液，包括以下原料：

实施例2

本实施例提供了另一种本发明显影液，包括以下原料：

实施例3

本实施例提供了另一种本发明显影液，包括以下原料：

实施例4

本实施例提供了另一种本发明显影液，包括以下原料：

实施例5

本实施例提供了另一种本发明显影液，包括以下原料：

实施例6

本实施例对比了传统碳酸钠显影液(浓度为0.8-1.2％)和实施例1的显影液的实际使用情况。图1-4为将传统碳酸钠显影液直接喷淋在板面上的显影效果，图5-8为实施例1的显影液的显影效果，图1可以看出采用传统碳酸钠显影液处理PCB板后，显影过度，图5可以看出采用实施例1的显影液处理PCB板，显影正常；图2可以看出采用传统碳酸钠显影液处理PCB板后，显影侧蚀严重，油底被掏空，图6可以看出采用实施例1的显影液处理PCB板后，显影正常；图3可以看出采用传统碳酸钠显影液处理PCB板后期，冲板不净，图7可以看出采用实施例1的显影液处理PCB板后期，冲板正常；图4可以看出采用传统碳酸钠显影液处理PCB板后，BGA焊点开窗有残留油墨，图8可以看出采用实施例1的显影液处理PCB板后，BGA焊点开窗无残留油墨。

表1为新开缸中，同一型号的板同类型位置用碳酸钠显影液开缸和实施例1的显影液的显影侧蚀量对比结果。图9为碳酸钠和碳酸钾开缸的箱线图对比。

在使用后期，对显影质量进行了抽查，结果列于表2，表中所列各抽样料号，第一位数字表示层数，第二、三、四位为客户代码，其余为编号。显影液使用后期出现的问题主要是显影不净。碳酸钠显影液的平均一次良率为95.2％，新型碳酸钾显影液的平均一次良率为98.8％，一次良率提升了3.6％。

表1新开缸显影侧蚀量对比：(单位um)

表2显影液使用后期质量抽查结果

实施例7

本实施例通过用水量，对传统碳酸钠显影液和实施例1的显影液成本进行了估算，结果如下：

(1)传统碳酸钠显影液：每日需换槽2次，每次洗槽用水300L，添加槽体1600L,每班配槽一次；每周生产7天进行计算，故每天用水为：

每日用水量：(1150L+300L)×2次/天+1600L×2次/天＝6.1吨

每周用水量：(1150L+300L)×2次/天×7天/周+1600L×2次/天×7天/周＝42.7吨

(2)实施例1的显影液：配槽一次仅需水1150L，每周需配槽1次，添加槽体1600L,每班配槽一次；每周生产7天进行计算，故每天用水为：

每日用水量：1150L+1600L×2次/天＝4.35吨

每周用水量：：1150L+1600L×2次/天×7天/周＝23.55吨

小结：实施例1的显影液比传统碳酸钠显影液每周可节约用水19.15吨。

实施例8

本实施例通过生产原料成本，对传统碳酸钠显影液和实施例1的显影液成本进行了估算，结果列于表3。

表3生产原料成本对比：

从物料成本上看，本发明的显影液的成本比传统碳酸钠显影液多327.6元/周，但是比从市面上直接采购的碳酸钾显影液节约3902.6元/周。

实施例9

本实施例通过计算产能效率，比较了传统碳酸钠显影液和实施例1的显影液，结果如下：

每条显影机产能为62.5平米/小时，则：

(1)传统碳酸钠显影液：每月生产28天，保养每班2小时，进行计算即保养时间为：

保养时间为：2H/班×2次/天×28天/月＝112小时/月

每月能为：62.5平米/小时×20小时×28天＝3.5万平米/月

(2)实施例1的显影液：每月生产28天，保养每周2小时，进行计算即保养时间为：

保养时间为：2H/周×4周/月＝8小时/月

每月能为：62.5平米/小时×(24小时×28天-8小时)＝4.15万平米/月

(3)两者产能对比：

(4.15万平米/月-3.5万平米/月)÷3.5万平米/月＝18.5％

小结：实施例1的显影液与传统的碳酸钠显影液在产能效率上对比，实施例1的显影液产能提高6500平米/月，效率可提高18.5％。

(4)返工成本：

阻焊的返工成本1.5元/平米，总产量按9万平米/月算：

1.5元/平米×9万平米/月×(99％-95.7％)＝4455元/月。

Claims (10)

1.一种新型阻焊显影液，其特征在于，包含以下组分：

碱金属碳酸盐 150-350g/L，

碱金属氢氧化物 10-40g/L，

碱金属偏硅酸盐 1-5g/L。

2.根据权利要求1所述的新型阻焊显影液，其特征在于，所述碱金属碳酸盐为碳酸钾和碳酸钠中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的新型阻焊显影液，其特征在于，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的新型阻焊显影液，其特征在于，所述碱金属偏硅酸盐包含偏硅酸钠、偏硅酸钾、钠水玻璃、钾水玻璃。

5.根据权利要求4所述的新型阻焊显影液，其特征在于，所述碱金属偏硅酸盐为碱金属偏硅酸盐的水合物。

6.根据权利要求5所述的新型阻焊显影液，其特征在于，所述碱金属偏硅酸盐的水合物为Na₂SiO₃·5H₂O。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的新型阻焊显影液，其特征在于，包含以下组分：

碳酸钾 100-200g/L，

碳酸钠 50-150g/L，

氢氧化钾 10-40g/L，

Na₂SiO₃·5H₂O 1-5g/L。

8.根据权利要求1-7所述的新型阻焊显影液的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)将工业纯水加入到容器中；

(2)按比例称取各试剂，然后将试剂加入步骤(1)的容器中，调节酸碱度，搅拌至全部溶解即可。

9.根据权利要求8所述的新型阻焊显影液的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中酸碱度的pH范围是10.8—11.8。

10.根据权利要求8所述的新型阻焊显影液的制备方法，其特征在于，制备温度为28--32℃。