CN111117626B

CN111117626B - 一种闪蚀药水及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN111117626B
Application number: CN201911384028.9A
Authority: CN
Inventors: 刘江波; 李晓红; 王亚君
Original assignee: Suzhou Skychem Ltd
Current assignee: Shanghai Tiancheng Chemical Co ltd
Priority date: 2019-12-28
Filing date: 2019-12-28
Publication date: 2021-06-22
Anticipated expiration: 2039-12-28
Also published as: CN111117626A

Abstract

本发明提供了一种闪蚀药水及其制备方法和应用，所述闪蚀药水包括溶解在去离子水中的如下组分：硫酸50‑100g/L；过氧化氢10‑50g/L；铜离子5‑45g/L；混合醇10‑35g/L；余量为去离子水；其中，所述混合醇为任意两种醇的组合。本发明提供的闪蚀药水可以有效地去除底铜并减少侧蚀，同时有效地保护了线路的棱角，维持线路截面的矩形形状，可适用于MSAP工艺；同时，本发明提供的闪蚀药水具有较好的储存稳定性。

Description

一种闪蚀药水及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于刻蚀液技术领域，涉及一种闪蚀药水及其制备方法和应用，特别是一种用于MSAP工艺的闪蚀药水及其制备方法和应用。

背景技术

随着以智能手机、平板电脑为代表的电子设备的飞速发展，电子产品功能越来越全面、体积也越来越小，从而对印制电路板(PCB)的要求也越来越高，并带动PCB行业向高密度、高集成、封装化、细微化和多层化的方向发展，由此对PCB产品线路精细化水平要求也越来越高，目前75μm/75μm以上的线宽线距已经不能满足现今电子产品的发展要求，高端智能手机及平板电脑的线宽线距已经普遍降至50μm以下，甚至达到了25μm，伴随着高密度互联(HDI)产品与技术的快速发展，对于线路的精细度要求必将越来越高。

蚀刻是印制线路板中制备线路的重要制程，普通的蚀刻工艺难以制备出精细线路。现在趋于采用半加成法(SAP)或改进型半加成法(MSAP)制备线路，其是指采用绝缘介质膜积层、线路板制造在化学镀铜形成铜导体层，因铜层极薄从而容易形成精细线路。目前市面的普通蚀刻药水，对图形电镀后的铜面具有强烈的侧蚀作用，溶液更容易攻击线路的侧壁，极容易出现侧蚀现象，难以做到只对底铜进行蚀刻的效果；同时，线路的棱角处受到药水两个方向的咬蚀，线路截面的矩形形状无法保持。

CN102296293A公开了一种印刷线路板微蚀刻剂，包括过硫酸氢钾复合物、稳定剂、过硫酸盐以及硫酸体系，或者包括过硫酸氢钾复合物、稳定剂、过硫酸盐以及磷酸体系；该专利申请提供的微刻蚀剂具有较佳的咬蚀表面，但是并没有考虑侧蚀对线路的影响。CN110446363A公开了一种线路板蚀刻方法及线路板，通过对待处理基板进行喷淋蚀刻；对经过喷淋蚀刻的基板进行蚀刻补偿，得到预成品线路板；对所述预成品线路板进行空气雾化蚀刻，得到线路板。该专利申请使用空气雾化技术想要达到对侧蚀量的修正的目的，制备方法较复杂。

因此，希望开发一种可以有效减少线路侧蚀的刻蚀药水以满足应用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种闪蚀药水及其制备方法和应用。本发明提供的闪蚀药水可以有效地去除底铜并减少侧蚀，同时有效地保护了线路的棱角，维持线路截面的矩形形状，可适用于MSAP工艺；同时，本发明提供的闪蚀药水具有较好的储存稳定性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种闪蚀药水，所述闪蚀药水包括溶解在去离子水中的如下组分：

其中，所述混合醇为任意两种醇的组合。

本发明的闪蚀药水中包括两种醇的混合醇，通过控制线路侧壁蚀刻速率可以达到在刻蚀底铜的同时，减少对线路侧壁的刻蚀，同时有效地保护了线路的棱角，维持线路截面的矩形形状。

在本发明中，所述硫酸50-100g/L，例如60g/L、70g/L、80g/L、90g/L等。

在本发明中，所述过氧化氢10-50g/L，例如20g/L、30g/L、40g/L等。

在本发明中，所述铜离子5-45g/L，例如10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L等。

在本发明中，所述混合醇10-35g/L，例如15g/L、20g/L、25g/L、30g/L等。

在本发明中，所述混合醇包括乙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、正丙醇、异丙醇和丙三醇中的任意两种，进一步优选1,2-丙二醇和正丙醇的组合。

优选地，所述混合醇选自1,2-丙二醇和正丙醇的组合，所述1,2-丙二醇的浓度为5-20g/L，例如8g/L、10g/L、12g/L、15g/L、18g/L等，所述正丙醇的浓度为5-15g/L，例如8g/L、10g/L、12g/L等。

在本发明中，所述闪蚀药水中还包括有机混合酸0.002-0.02g/L，例如0.005g/L、0.008g/L、0.01g/L、0.015g/L、0.018g/L等。

优选地，所述有机混合酸选自乳酸、乙酸、丙酸、草酸或琥珀酸中的任意两种的组合，进一步优选乳酸和乙酸的组合。

优选地，所述有机混合酸为乳酸和乙酸的组合，所述乳酸的浓度为0.001-0.01g/L，例如0.002g/L、0.004g/L、0.005g/L、0.007g/L、0.009g/L等，所述乙酸的浓度为0.001-0.01g/L，例如0.002g/L、0.004g/L、0.005g/L、0.007g/L、0.009g/L等。

本发明通过乳酸和乙酸的混合有机酸的添加，二者与1,2-丙二醇和正丙醇进行配合，由于协同效应，更加有效控制线路侧壁蚀刻速率的原因，可以在对底铜进行刻蚀的过程中减少对线路的侧蚀作用；另一方面有效地保护了线路的棱角，维持线路截面的矩形形状。

同时，本发明提供的闪蚀药水具有较高的储存稳定性，在储存过程中，过氧化氢不会因自分解而导致药水效果大幅度下降。

第二方面，本发明提供了根据第一方面所述的闪蚀药水的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)部分去离子水、硫酸溶液和过氧化氢溶液混合；

(2)步骤(1)得到的混合液与混合醇和任选的有机混合酸混合；

(3)将金属铜分批次与步骤(2)得到的混合液混合并反应，然后加入剩余去离子水进行定容，得到所述闪蚀药水。

区别与现有技术中直接采用铜盐得到铜离子，本发明以金属铜作为制备原料，得到铜离子，本发明采用的制备方法可以避免铜盐带入杂质，影响闪蚀效果的同时也影响产品的稳定性。

优选地，所述硫酸溶液为硫酸水溶液，所述硫酸溶液的浓度为50wt％。

优选地，所述过氧化氢溶液为过氧化氢水溶液，所述过氧化氢溶液的浓度为50wt％。

优选地，所述部分去离子水为去离子水总体积的40-60％，例如45％、50％、55％等。

优选地，步骤(3)所述金属铜选自纯铜箔。

优选地，所述纯铜箔分三次与步骤(2)得到的混合液混合。

优选地，所述反应的温度不超过40℃，例如35℃、30℃、25℃、20℃等。

第三方面，本发明提供了根据第一方面所述的闪蚀药水在制备印刷电路板中的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的闪蚀药水中包括两种醇的混合醇，通过控制线路侧壁蚀刻速率可以达到在刻蚀底铜的同时，减少对线路侧壁的刻蚀，同时有效地保护了线路的棱角，维持线路截面的矩形形状；

(2)本发明提供的闪蚀药水可以有效去除底铜并减少侧蚀，可以维持线路截面的矩形形状，同时其储存稳定性好，其中放置5天后过氧化氢的残余量仍在87％以上。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种闪蚀药水，体积为1L，包括溶解在去离子水中的如下组分：

制备方法如下：

(1)0.3L去离子水、硫酸溶液(50％)和过氧化氢溶液(50％)混合；

(2)步骤(1)得到的混合液、1,2-丙二醇、正丙醇、乳酸和乙酸混合；

(3)将纯铜箔(购自昆山市禄之发电子科技有限公司)分三次与步骤(2)得到的混合液混合并反应，控制反应温度为30℃，等到纯铜箔全部溶解后，将混合液转移至容量瓶中，并用去离子水清洗3次反应容器，清洗液同样转移至容量瓶中，最后用去离子水定容至1L，得到闪蚀药水。

实施例2-3

与实施例1的区别在于，在本实施例中，包括20g 1,2-丙二醇和5g正丙醇(实施例2)、5g 1,2-丙二醇和15g正丙醇(实施例3)。

实施例4

与实施例1的区别在于，在本实施例中，将正丙醇替换为等质量的异丙醇。

实施例5

与实施例1的区别在于，在本实施例中，将1,2-丙二醇替换为等质量的乙二醇。

实施例6

与实施例1的区别在于，在本实施例中，将乳酸替换为等质量的丁酸。

实施例7

与实施例1的区别在于，在本实施例中，将乙酸替换为琥珀酸。

实施例8

与实施例1的区别在于，在本实施例中，不包括乳酸和乙酸。

实施例9

制备方法参考实施例1。

实施例10

制备方法参考实施例1。

对比例1

与实施例8的区别在于，在本对比例中，不添加正丙醇。

对比例2

与实施例8的区别在于，在本对比例中，不添加1,2-丙二醇。

对比例3

与实施例8的区别在于，在本对比例中，不添加正丙醇和1,2-丙二醇。

性能测试

对实施例1-10和对比例1-3提供的闪蚀药水进行性能测试，方法如下：

(1)刻蚀情况：沿垂直于印制线路板中线路的方向切开，研磨切面便可制得切片，然后用金相显微镜观察底铜是否蚀刻干净，在对底铜刻蚀干净的前提下测试并记录线路的高度、顶部宽度、中部宽度、底部宽度；

本发明对于侧蚀情况的记录结果前提均是底铜已完全除去，即在达到最基本的对于刻蚀的要求的前提下探究侧蚀情况。

(2)储存稳定性：双氧水剩余量＝初始量(药水制备后)-减少量(药水在35℃水浴锅放置5天)；

双氧水含量的测定：用移液管移取1mL药水至250mL锥形瓶，加入50mL去离子水，再加入10mL 20％硫酸，然后用0.02mol/L KMnO₄滴定到溶液颜色变成粉红色而能维持30秒不褪色为终点，记录消耗KMnO₄的体积L。

其中：双氧水含量(％)＝L×1.7。

测试结果见表1：

表1

由实施例和性能测试可知，本发明提供的闪蚀药水可以有效去除底铜并减少侧蚀，可以维持线路截面的矩形形状，同时其储存稳定性好，其中放置5天后过氧化氢的残余量仍在87％以上。

由实施例1和实施例4-5的对比可知，本申请优选1,2-丙二醇和正丙醇组合得到的组合醇，此时侧蚀较小；由实施例1和实施例6-7的对比可知，本申请优选乳酸和乙酸的组合，此时侧蚀较小；由实施例1和实施例8的对比可知，当本发明包括组合酸时，具有较小的侧蚀效果。

由实施例1和对比例1-3的对比可知，当本发明选择的不是组合醇或者不加醇时，达不到本申请的技术效果。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的闪蚀药水及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种放置5天后过氧化氢的残余量仍在87%以上的闪蚀药水，其特征在于，所述闪蚀药水由溶解在去离子水中的如下组分组成：

硫酸 50-100 g/L；

过氧化氢 10-50 g/L；

铜离子 5-45 g/L；

混合醇 10-35 g/L；

有机混合酸 0.002-0.02 g/L；

余量为去离子水；

所述混合醇为1,2-丙二醇和正丙醇的组合，所述1,2-丙二醇的浓度为5-20 g/L，所述正丙醇的浓度为5-15 g/L；

所述有机混合酸为乳酸和乙酸的组合，所述乳酸的浓度为0.001-0.01 g/L，所述乙酸的浓度为0.001-0.01 g/L。

2.根据权利要求1所述的闪蚀药水的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）部分去离子水、硫酸溶液和过氧化氢溶液混合；

（2）步骤（1）得到的混合液与混合醇和有机混合酸混合；

（3）将金属铜分批次与步骤（2）得到的混合液混合并反应，然后加入剩余去离子水进行定容，得到所述闪蚀药水。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸溶液为硫酸水溶液，所述硫酸溶液的浓度为50 wt%。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述过氧化氢溶液为过氧化氢水溶液，所述过氧化氢溶液的浓度为50 wt%。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述部分去离子水为去离子水总体积的40-60%。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述金属铜选自纯铜箔。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纯铜箔分三次与步骤（2）得到的混合液混合。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述反应的温度不超过40℃。

9.根据权利要求1所述的闪蚀药水在制备印刷电路板中的应用。