CN111225509B

CN111225509B - 一种蚀刻方法

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Publication number: CN111225509B
Application number: CN201911245106.7A
Authority: CN
Inventors: 张振文; 詹俊; 崔嵩; 许海仙; 史常东
Original assignee: CETC 43 Research Institute
Current assignee: CETC 43 Research Institute
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2039-12-06
Also published as: CN111225509A

Abstract

本发明公开了一种蚀刻方法，包括以下步骤：清洗待蚀刻基板的表面后，在基板的上下表面均热压感光膜；设计蚀刻图形，其中，半蚀刻部分设计为透光线条和不透光线条间隔排列的栅格状结构，根据所述蚀刻图形光绘菲林膜后，将所述菲林膜贴合在已经热压感光膜的待蚀刻基板的表面进行曝光；对曝光后的基板进行蚀刻；对蚀刻后的基板表面进行微蚀。本发明中的蚀刻方法采用一次湿法蚀刻同时实现铜片的半蚀刻和全蚀刻，减化了工序。

Description

一种蚀刻方法

技术领域

本发明属于蚀刻技术领域，具体涉及一种蚀刻方法。

背景技术

蚀刻指的是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术，蚀刻技术可以分为湿蚀刻和干蚀刻两类。其最早可用来制造铜版、锌版等印刷凹凸版，也广泛地被使用于减轻重量(Weight Reduction)仪器镶板，铭牌及传统加工法难以加工之薄形工件等的加工；经过不断改良和工艺设备发展，亦可以用于航空、机械、化学工业中电子薄片零件精密蚀刻产品的加工，特别在半导体制程上，蚀刻更是不可或缺的技术。

DBC基板是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，也是电子元器件电气连接的载体。在DBC行业中的蚀刻一般指的是金属铜采用化学腐蚀的方法形成电路图形的过程，包括全蚀刻和半蚀刻其中，全蚀刻指的是DBC表面铜片从表面被蚀刻贯穿到底面，半蚀刻指的是铜片未被蚀刻贯穿，蚀刻深度小于铜片厚度且大于0。

目前随着SIP的进一步发展，三维高密度封装对封装底板及外壳提出更高的要求，底板结构的三维化是一种趋势。当前采用一次蚀刻只能实现铜片全蚀刻或者半蚀刻的一种，若要同时实现全蚀刻和半蚀刻必须采用两道工序，即先采用常规工艺路线控制蚀刻时间实现半蚀刻，再重复PCB蚀刻过程中的压膜、曝光工序，将已经半蚀刻且需要保留的部分先保护起来，需要实现全蚀刻的部分暴露出来，在第二次蚀刻工序中将其蚀刻透。该技术路线操作比较复杂，并且在第二次蚀刻的压膜工序中如果半蚀刻部分宽度比较小，压膜工序中膜不能与半蚀刻部分的铜面紧密贴合，会造成蚀刻药水渗入铜面，造成蚀刻不良。并且该技术路线必须采用两次蚀刻，先实现半蚀刻、再形成全蚀刻。另一技术路线是线完成全蚀刻，再保护基板，通过控制时间实现半蚀刻，其缺点是全蚀刻部分会在第二次蚀刻时侧面被药水轻微蚀刻，出现边缘不整齐的现象。

而另一种加工贯穿铜和不贯穿铜的方式是采用铣加工的方法，通过程序控制加工铜片，该方法是以点或者线接触的方式加工铜材，但是加工速率相对较低，成本略高，同时对于薄的铜片或者基板铣加工略有难度，容易出现铜片变形等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种蚀刻方法，本发明通过特殊的菲林设计方法，采用一次湿法蚀刻同时实现铜片的半蚀刻和全蚀刻，解决了现有技术中实现全蚀刻和半蚀刻必须采用两道工序的技术问题，更是避免了两道工序中存在的诸多不足。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种蚀刻方法，包括以下步骤：

S1、清洗待蚀刻基板的表面后，在基板的上下表面均热压感光膜；

S2、设计蚀刻图形，其中，半蚀刻部分设计为透光线条和不透光线条间隔排列的栅格状结构，根据所述蚀刻图形光绘菲林膜后，将所述菲林膜贴合在步骤S1中已经热压感光膜的待蚀刻基板的表面进行曝光；

S3、对曝光后的基板进行蚀刻；

S4、对蚀刻后的基板表面进行微蚀。

进一步的，步骤S1中，所述待蚀刻基板的材质为可通过化学药水蚀刻的材料，所述待蚀刻基板包括DBC基板、覆铜板或铜片。一般来说，蚀刻的所用的化学药水有酸性氯化铜体系或碱性的氨水体系，不同的化学蚀刻材料采用不同的药水体系，可以理解的是，可以通过化学蚀刻的材料主要有DBC基板、AMB基板、铜片、不锈钢等金属材料。

进一步的，步骤S1中，所述清洗包括碱洗和酸洗。

优选的，所述碱洗的具体步骤为：采用氢氧根浓度为0.002mol/L~0.5mol/L、温度30~60℃的碱液，对所述待蚀刻基板喷淋清洗1min~10min；

所述酸洗的具体步骤为：采用氢离子浓度为0.002mol/L~0.5mol/L、温度30~60℃的酸液，对所述待蚀刻基板喷淋清洗1min~10min。可以理解的是，本发明中清洗的手段为本领域常规的手段，酸液和碱液的种类本领域常用的，如NaOH、KOH等，采用的碱液或酸液的浓度也为本领域常用的浓度范围，因此不做具体的限定，清洗的时间也可以根据需要进行调整，上述给出的为本发明一些优选的实施方式中的参数，可以理解的是，只要能实现碱洗去除基板表面油污，酸洗去除表面氧化层的目的即可。

进一步的，步骤S1中，在本发明的一些优选的实施方式中，所述热压的温度范围为80-120℃。

进一步的，步骤S2中，所述栅格状结构为线条状间隔排列或线条状交叉排列，所述透光线条的宽度为0.05-1.0mm，所述不透光线条的宽度为0.05-1.0mm。本发明中将全蚀刻部分按照常规版图设计，半蚀刻部分采用栅格状结构设计，通过控制透光线条和不透光线条的宽度和栅格图形，控制待蚀刻基板表面半蚀刻部分的蚀刻速率，从而控制半蚀刻的深度，半蚀刻的深度可通过栅格状结构的线条及蚀刻速率来控制。

进一步的，步骤S2中，所述曝光的能量为200-600mj，时间为2-20s。可以理解的是，曝光能量和曝光时间的选择是根据感光膜的性质和蚀刻需要进行调整的，因此，这里不做具体的限定，在本发明的一些实施例中，曝光能量的选取参考PCB基板的曝光参数。

进一步的，步骤S3中，所述蚀刻采用的是酸性蚀刻药水或碱性蚀刻药水。可以理解的是，这里可以通过调整蚀刻药水的参数调整蚀刻工艺参数，具体的调整根据蚀刻需要进行调整，因此，这里不再做具体的限定。

进一步的，步骤S4中，所述微蚀采用的是硫酸、双氧水体系的药水。从而除去铜表面氧化层后，再去掉薄薄的一层铜，使得基板表面均匀一致，保证压膜的附着力。

现有技术中，常规的蚀刻是采用掩膜将不需要蚀刻的地方遮挡起来，需要蚀刻的地方暴露出来与蚀刻药水接触，从而实现部分铜或者其他金属被腐蚀的工艺。随着暴露部分宽度的变化，药水与铜或其他金属发生化学反应的速率有一定变化，从而铜或者其他金属被腐蚀的速率不同，当暴露部分宽度小于某个数值时，蚀刻速率显著减小，而采用本发明中的蚀刻方法可以同时实现全蚀刻和半蚀刻图形设计。

与现有技术相比，本发明将全蚀刻部分按照常规版图设计，半蚀刻部分采用栅格状设计，采用多个交替排列的保护和暴露的图形设计（栅格状结构）来拓宽半蚀刻的宽度，从而实现半蚀刻图形的设计，交替排列的保护和暴露的图形设计类似于栅格状的设计，通过选取合适的栅格宽度，从而保证半蚀刻部分的平整性。

本发明中在一次蚀刻同时实现半蚀刻和全蚀刻后，采用微蚀工艺完成半蚀刻部分的表面处理，将半蚀刻部分由于栅格状设计导致的不平整进行整平，提高表面的平整度。

附图说明

图1为实施例1中基板蚀刻图形示意图；

图2为实施例2中基板蚀刻图形示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

本实施例中的蚀刻方法，具体来说，包括以下步骤：

S1、清洗待蚀刻基板的表面，具体的，将待蚀刻基板采用氢氧根浓度为0.2 mol/L、温度为40℃的主要成分为氢氧化钠的除油液喷淋清洗3min，以去除待蚀刻基板表面的油污；然后将碱洗后的基板采用氢离子浓度为0.2mol/L、温度为50℃的硫酸喷淋清洗2min，以去除基板表面的氧化层；在清洗后的待蚀刻基板的上下表面热压感光膜，其中，热压的温度为110℃。

S2、设计蚀刻图形，根据需要按照常规版图设计待蚀刻基板上全蚀刻部分的图形，半蚀刻部分则设计为透光线条和不透光线条间隔排列的栅格状结构，其中，本实施例中，栅格状结构为线条状间隔排列，透光线条的宽度为0.08mm，不透光线条的宽度为0.06mm，本实施例中的蚀刻图形如图1中所示；根据蚀刻图形光绘菲林膜后，将所述菲林膜贴合在步骤S1中已经热压感光膜的待蚀刻基板的表面进行曝光，曝光采用紫外光，曝光能量为 450Mj，时间为12s；

S3、将曝光后的基板置于氯化铜、盐酸、双氧水体系的蚀刻药水中进行蚀刻；

S4、对蚀刻后的基板表面进行微蚀，其中采用的微蚀药水由硫酸、双氧水及安定剂组成。

通过本实施例中的蚀刻方法可以一次蚀刻即实现基板的全蚀刻和半蚀刻，且蚀刻后的基板表面均匀一致，平整度高，避免了现有技术中二次蚀刻出现的边缘不整齐的现象，且本实施例中的蚀刻方法一步操作，技术路线相较于两次蚀刻更加简单，蚀刻效果佳。

实施例2

本实施例中的蚀刻方法，具体来说，包括以下步骤：

S1、清洗待蚀刻基板的表面，具体的，将待蚀刻基板采用氢氧根浓度为0.3mol/L、温度为35℃的主要成分为氢氧化钠的除油液喷淋清洗3min，以去除待蚀刻基板表面的油污；然后将碱洗后的基板采用氢离子浓度为0.3mol/L、温度为50℃的酸液喷淋清洗2min，以去除基板表面的氧化层；在清洗后的待蚀刻基板的表面热压感光膜，其中，热压的温度为115℃；

S2、设计蚀刻图形，根据需要按照常规版图设计待蚀刻基板上全蚀刻部分的图形，半蚀刻部分则设计为透光线条和不透光线条间隔排列的栅格状结构，其中，本实施例中，栅格状结构为线条状交叉排列，透光线条的宽度为0.09mm，不透光线条的宽度为0.09mm，本实施例中的蚀刻图形如图2中所示的；根据蚀刻图形光绘菲林膜后，将所述菲林膜贴合在步骤S1中已经热压感光膜的待蚀刻基板的表面进行曝光，曝光采用紫外光，曝光能量为455Mj，时间为12s。

S3、将曝光后的基板氯化铜、盐酸、双氧水体系的蚀刻药水中进行蚀刻2min；

S4、对蚀刻后的基板表面进行微蚀，其中，微蚀药水由硫酸、双氧水及安定剂组成。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种蚀刻方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2、设计蚀刻图形，将全蚀刻部分按照常规版图设计，半蚀刻部分设计为透光线条和不透光线条间隔排列的栅格状结构，根据所述蚀刻图形光绘菲林膜后，将所述菲林膜贴合在步骤S1中已经热压感光膜的待蚀刻基板的表面进行曝光，其中，所述栅格状结构为线条状间隔排列或线条状交叉排列，所述透光线条的宽度为0.05-1.0mm，所述不透光线条的宽度为0.05-1.0mm，通过控制透光线条和不透光线条的宽度和栅格图形，控制待蚀刻基板表面半蚀刻部分的蚀刻速率，从而控制半蚀刻的深度；

S3、对曝光后的基板进行一次蚀刻；

S4、对一次蚀刻后的基板表面进行微蚀。

2.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，步骤S1中，所述待蚀刻基板的材质为可通过化学药水蚀刻的材料，所述待蚀刻基板包括覆铜板或铜片。

3.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，步骤S1中，所述清洗包括碱洗和酸洗。

4.如权利要求3所述的蚀刻方法，其特征在于，所述碱洗的具体步骤为：采用氢氧根浓度为0.002mol/L~0.5mol/L、温度30~60℃的碱液，对所述待蚀刻基板喷淋清洗1min~10min；

所述酸洗的具体步骤为：采用氢离子浓度为0.002mol/L~0.5mol/L、温度30~60℃的酸液，对所述待蚀刻基板喷淋清洗1min~10min。

5.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，步骤S1中，所述热压的温度范围为80-120℃。

6.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，步骤S2中，所述曝光的能量为200-600mj，时间为2-20s。

7.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，步骤S3中，所述蚀刻采用的是酸性蚀刻药水或碱性蚀刻药水。

8.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，步骤S4中，所述微蚀采用的是硫酸、双氧水体系的药水。