CN114134505A - 一种碱性微蚀粗化液及电路板引线粗化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碱性微蚀粗化液及电路板引线粗化方法，碱性微蚀粗化液包括A溶液和B溶液，所述A溶液组分包括醇胺、有机酸、缓蚀剂、表面活性剂和水溶液；所述B溶液组分包括醇胺、有机酸、有机铜、缓蚀剂、表面活性剂和水溶液。在电路板引线粗化方法中使用碱性微蚀粗化液能够对线路板线路的表面进行微蚀粗化，且不会与线路板引线表面银、镍反应而使银、镍表面变色、发黑，提高芯片打线焊接的可靠性以及芯片成型的可靠性，并简化了工艺流程。
Description
技术领域
本发明涉及铜表面微蚀粗化技术领域，尤其涉及一种碱性微蚀粗化液及电路板引线粗化方法。
背景技术
引线框架是半导体封装的基础材料，其作为集成电路的芯片载体，借助于键合材料(金丝、铝丝、铜丝)实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，形成电气回路的关键结构件，起到和外部导线连接的桥梁作用。其主要功能就是为电路连接、散热、机械支撑等作用。随着电子产品向小而精的方向发展，镀银、镀镍引线框架的应用也越来越广。镀银可以提高引线框架的焊接和导电性能，且银的反光性能高，可以有效提升产品亮度(主要LED产品)。镀镍可以提升引线框架表面硬度，抛光性能，同时提高引线框架在空气中的稳定性。
为了提高电路板芯片打线焊接和成型的可靠性，需要使用微蚀粗化液对引线框架进行粗化步骤，而传统的微蚀粗化液主要为有机酸体系或硫酸—双氧水体系两类，这两类微蚀粗化液都会和银、镍反应，生成氧化银(Ag2O)、三氧化二镍(Ni2O3)，导致引线框架线路上的银、镍表面变色、发黑，焊接性能、导电性能下降。因此，传统的微蚀粗化只能放在镀银(镀镍)之前的流程，这种工艺主要的弊端在于无法处理引线框架在粗化后各工序中产生的水印、氧化及污渍。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种可对铜表面进行微蚀、粗化的同时，又不会对铜表面的银、镍晶氧化反应的碱性微蚀粗化液，使用碱性微蚀粗化液的电路板引线粗化方法，可以清洁前工序线路表面(银面、镍面等)产生的水印、氧化及污渍。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种碱性微蚀粗化液，包括A溶液和B溶液，所述A溶液组分包括(质量百分比浓度)醇胺10％-40％、有机酸2％-8％、缓蚀剂0.1％-1％、表面活性剂0.1％-0.3％和水溶液51％-86％；
所述B溶液组分包括(质量百分比浓度)醇胺10％-40％、有机酸2％-8％、有机铜1.8％-10％、缓蚀剂0.1％-1％、表面活性剂0.1％-0.3％和水溶液42％-86％。
进一步的，所述醇胺为一乙醇胺、N-甲基一乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺的一种或两种及以上的混合物。
进一步的，所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸、甲基磺酸中的一种或两种及以上的混合物。
进一步的，所述有机铜为甲酸铜、乙酸铜、丙酸铜、丙烯酸铜、乙醇酸铜、乳酸铜、苹果酸铜、柠檬酸铜、甲基磺酸铜中的一种或两种及以上的混合物。
进一步的，所述缓蚀剂为唑类化合物。
进一步的，所述缓蚀剂为巯基苯并咪唑(MBI)、巯基苯并恶唑(MBO)、1-苯基-5-巯基四氮唑(PMTA)中的一种或两种及以上的混合物。
进一步的，所述表面活性剂为α-烯基磺酸钠。
本申请还提供了一种使用上述碱性微蚀粗化液的电路板引线粗化方法，所述方法包括以下步骤：
清洁，使用化学清洁或磨刷对电路板进行清洁；
第一次水洗，将清洁后的电路板在室温下使用二级以上逆流水洗，水洗时长不少于15s；
粗化，经过第一次水洗的电路板放置在粗化设备的主槽内，添加B溶液在主槽内，再添加A溶液至主槽内，电路板表面进行粗化微蚀，粗化时长为20s～50s，粗化温度为15℃～35℃；
第二次水洗，将经过粗化的电路板在室温下使用二级以上逆流水洗，水洗时长不少于15s；
酸盐清洗，将经过第二次水洗的电路板放置在温度为25℃～35℃的酸盐溶液中清洗10s-20s；
第三次水洗，将经过酸盐清洗的电路板在室温下使用三级以上逆流水洗，水洗时长不少于15s；
干板，将经过第三次水洗的电路板放置在60℃～90℃的温度环境下干燥。
进一步的，在所述粗化过程中，根据测定的主槽内含铜量添加所述A溶液。
与相关技术相比较，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种碱性微蚀粗化液能够对线路板上引线框架的表面进行微蚀粗化并达到传统微蚀粗化液微蚀粗化的效果，传统微蚀粗化液一般为酸性微蚀粗化液，由于羟基比羧基的亲水性弱，所以碱性微蚀粗化液的亲水性相较于酸性微蚀粗化液更差一些，碱性微蚀粗化液中的醇胺能够减少水和氧气在铜表面的吸附，在一定程度上隔绝引线框架表面银、镍被氧化生成氧化银、三氧化二镍，从而不会导致引线框架线路上的银、镍表面变色、发黑。因此，在电路板粗化过程中，对使用碱性微蚀粗化液的顺序不做限制，克服了现有技术中只能将微蚀粗化流程放在镀银(镀镍)之前的问题，简化了工艺流程，提高生产效率。
由于芯片打线焊接的可靠性和线路表面粗糙度及清洁度相关，芯片成型的可靠性和线路侧面粗糙度有关，在电路板引线粗化方法中，能够在电路板引线镀银(镀镍)后使用碱性微蚀粗化液，能够对线路表面或侧面的铜进行微蚀、粗化，还能够再将粗化后各工序中产生的水印、氧化及污渍处理，提高芯片打线焊接的可靠性以及芯片成型的可靠性。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的碱性微蚀粗化液处理后的铜C194表面SEM图；
图2为本发明提供的碱性微蚀粗化液处理后的铜C7025表面SEM图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种碱性微蚀粗化液，包括A溶液和B溶液，所述A溶液组分包括质量百分比浓度为10％的一乙醇胺，质量百分比浓度为8％的甲酸，质量百分比浓度为1％的巯基苯并咪唑(MBI)，质量百分比浓度为0.3％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为80.7％的水溶液及其他无害物质；
所述B溶液组分包括质量百分比浓度为10％的N-甲基一乙醇胺、质量百分比浓度为8％的甲酸，质量百分比浓度为10％的甲酸铜，质量百分比浓度为1％的巯基苯并咪唑(MBI)、巯基苯并恶唑(MBO)和1-苯基-5-巯基四氮唑(PMTA)的混合物，质量百分比浓度为0.3％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为70.7％的水溶液及其他无害物质。
实施例2
一种碱性微蚀粗化液，包括A溶液和B溶液，所述A溶液组分包括质量百分比浓度为20％的一乙醇胺，质量百分比浓度为5％的乙酸，质量百分比浓度为0.5％的巯基苯并咪唑(MBI)和1-苯基-5-巯基四氮唑(PMTA)混合物，质量百分比浓度为0.3％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为74.2％的水溶液和其他无害物质；
所述B溶液组分包括质量百分比浓度为15％的N-甲基二乙醇胺，质量百分比浓度为6％的丙烯酸，质量百分比浓度为4％的丙烯酸铜，质量百分比浓度为0.7％的巯基苯并咪唑(MBI)和巯基苯并恶唑(MBO)的混合物，质量百分比浓度为0.3％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为74％的水溶液及其他无害物质。
实施例3
一种碱性微蚀粗化液，包括A溶液和B溶液，所述A溶液组分包括质量百分比浓度为40％的三乙醇胺，质量百分比浓度为2％的乳酸，质量百分比浓度为0.1％的1-苯基-5-巯基四氮唑(PMTA)，质量百分比浓度为0.1％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为57.8％的水溶液及其他无害物质；
所述B溶液组分包括质量百分比浓度为40％的N-甲基二乙醇胺，质量百分比浓度为2％的乙醇酸，质量百分比浓度为2％的乙醇酸铜，质量百分比浓度为0.1％的巯基苯并咪唑(MBI)和巯基苯并恶唑(MBO)的混合物，质量百分比浓度为0.1％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为55.8％的水溶液及其他无害物质。
实施例4
一种碱性微蚀粗化液，包括A溶液和B溶液，所述A溶液组分包括质量百分比浓度为10％的一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的混合物，质量百分比浓度为3.3％的乳酸、苹果酸和柠檬酸的混合物，质量百分比浓度为0.5％的1-苯基-5-巯基四氮唑(PMTA)，质量百分比浓度为0.2％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为86％的水溶液及其他无害物质；
所述B溶液组分包括质量百分比浓度为10％的N-甲基二乙醇胺和三乙醇胺的混合物，质量百分比浓度为2％的苹果酸、乙酸和丙酸的混合物，质量百分比浓度为1.8％的苹果酸铜、乙酸铜和丙酸铜混合物，质量百分比浓度为0.1％的巯基苯并咪唑(MBI)和巯基苯并恶唑(MBO)的混合物，质量百分比浓度为0.1％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为86％的水溶液及其他无害物质。
实施例5
一种碱性微蚀粗化液，包括A溶液和B溶液，所述A溶液组分包括质量百分比浓度为40％的N-甲基一乙醇胺和N-甲基二乙醇胺的混合物，质量百分比浓度为8％的丙烯酸和乙醇酸的混合物，质量百分比浓度为0.8％的巯基苯并恶唑(MBO)，质量百分比浓度为0.2％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为51％的水溶液及其他无害物质；
所述B溶液组分包括质量百分比浓度为40％的N-甲基二乙醇胺和三乙醇胺的混合物，质量百分比浓度为7.8％的丙烯酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸和甲基磺酸的混合物，质量百分比浓度为10％的丙烯酸铜、乙醇酸铜、乳酸铜、苹果酸铜和甲基磺酸铜混合物，质量百分比浓度为0.1％的巯基苯并咪唑(MBI)，质量百分比浓度为0.1％的α-烯基磺酸钠和质量百分比浓度为42％的水溶液及其他无害物质。
在上述实施例的基础上，本申请还提供了一种使用上述碱性微蚀粗化液的电路板引线粗化方法，具体包括以下步骤：
清洁，使用化学清洁或磨刷对电路板进行清洁，对经过镀银(镀镍)的电路板的引线框架清洁；
第一次水洗，将清洁后的电路板在室温下使用二级以上逆流水洗，水洗时长不少于15s；
粗化，经过第一次水洗的电路板放置在粗化设备的主槽内，添加B溶液在主槽内，再添加A溶液至主槽内，电路板表面进行粗化微蚀，粗化时长为20s～50s，粗化温度为15℃～35℃；B溶液作为开缸液添加至粗化设备的主槽内，再添加A溶液对电路板的引线框架进行粗化微蚀，可对引线框架的表面和侧面都进行粗化和微蚀作用(参阅图1和图2)，粗化后的铜表面粗糙图参见表1；
在粗化过程中，可根据粗化设备的主槽内含铜量添加A溶液；
具体为开缸及使用过程中的药水添加：
采用100％B溶液开缸，使用过程中，当铜含量低于下限时，说明药液进水或添加A溶液过多，需重新开缸；如铜含量超出上限，说明药水添加不足，需调整溶液参数，并检查添加设定。主槽内溶液需控制铜含量为15-35g/L。通常约每1000ft2(铜面积以100％计，微蚀量0.5μm)补加约25升A溶液。
表1
再进行第二次水洗，将经过粗化的电路板在室温下使用二级以上逆流水洗，水洗时长不少于15s；
酸盐清洗，将经过第二次水洗的电路板放置在温度为25℃～35℃的酸盐溶液中清洗10s-20s；
第三次水洗，将经过酸盐清洗的电路板在室温下使用三级以上逆流水洗，水洗时长不少于15s；
干板，将经过第三次水洗的电路板放置在60℃～90℃的温度环境下干燥。
相比于现有技术中，对线路板上引线框架的表面进行微蚀粗化时，需要依次进行上料→化学脱脂→有机酸粗化→酸盐清洗→酸性镀铜粗化→预镀铜→置换防止→局部镀银→银回收→电解退镀→防止变色→温水水洗→挤压→烘干→下料。在本工序过程中使用传统微蚀粗化液之能在镀银工序之前，工序繁多，而且不能对镀银后的线路表面的水印、氧化及污渍进行处理。
而使用本申请的碱性微蚀粗化液能够对线路板上引线框架镀银或镀镍后的表面进行微蚀粗化并达到传统微蚀粗化液微蚀粗化的效果，且不会与引线框架表面银、镍反应而生成氧化银、三氧化二镍，并在微蚀粗化的同时，可以清洁线路板线路表面的水印、氧化及污渍，提高芯片打线焊接的可靠性以及芯片成型的可靠性，而且简化了工艺流程，提高生产效率。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种碱性微蚀粗化液，其特征在于，包括A溶液和B溶液，所述A溶液组分包括(质量百分比浓度)醇胺10％-40％、有机酸2％-8％、缓蚀剂0.1％-1％、表面活性剂0.1％-0.3％和水溶液51％-86％；
所述B溶液组分包括(质量百分比浓度)醇胺10％-40％、有机酸2％-8％、有机铜1.8％-10％、缓蚀剂0.1％-1％、表面活性剂0.1％-0.3％和水溶液42％-86％。
2.根据权利要求1所述的碱性微蚀粗化液，其特征在于，所述醇胺为一乙醇胺、N-甲基一乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺的一种或两种及以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的碱性微蚀粗化液，其特征在于，所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸、甲基磺酸中的一种或两种及以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的碱性微蚀粗化液，其特征在于，所述有机铜为甲酸铜、乙酸铜、丙酸铜、丙烯酸铜、乙醇酸铜、乳酸铜、苹果酸铜、柠檬酸铜、甲基磺酸铜中的一种或两种及以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的碱性微蚀粗化液，其特征在于，所述缓蚀剂为唑类化合物。
6.根据权利要求5所述的碱性微蚀粗化液，其特征在于，所述缓蚀剂为巯基苯并咪唑、巯基苯并恶唑、1-苯基-5-巯基四氮唑中的一种或两种及以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的碱性微蚀粗化液，其特征在于，所述表面活性剂为α-烯基磺酸钠。
8.一种使用如权利要求1-7任一项所述碱性微蚀粗化液的电路板引线粗化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
清洁，使用化学清洁或磨刷对电路板进行清洁；
第一次水洗，将清洁后的电路板在室温下使用二级以上逆流水洗，水洗时长不少于15s；
粗化，经过第一次水洗的电路板放置在粗化设备的主槽内，添加B溶液在主槽内，再添加A溶液至主槽内，电路板表面进行粗化微蚀，粗化时长为20s～50s，粗化温度为15℃～35℃；
第二次水洗，将经过粗化的电路板在室温下使用二级以上逆流水洗，水洗时长不少于15s；
酸盐清洗，将经过第二次水洗的电路板放置在温度为25℃～35℃的酸盐溶液中清洗10s-20s；
第三次水洗，将经过酸盐清洗的电路板在室温下使用三级以上逆流水洗，水洗时长不少于15s；
干板，将经过第三次水洗的电路板放置在60℃～90℃的温度环境下干燥。
9.根据权利要求8所述的电路板引线粗化方法，其特征在于，在所述粗化过程中，根据测定的主槽内含铜量添加所述A溶液。
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