CN114381736A - 一种钛铜合金蚀刻液及蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钛铜合金蚀刻液及蚀刻方法，蚀刻液包括：无机酸、铜盐和缓蚀剂。无机酸用于提供酸性环境的氢离子，酸性环境有利于激发铜盐中铜离子的氧化性，使其与钛铜合金发生反应，实现对钛铜合金的蚀刻。铜盐溶解后，铜离子在酸性环境中具有强氧化性，可与钛铜合金发生反应，实现对钛铜合金的蚀刻。通过在蚀刻液中添加缓蚀剂，缓蚀剂能够溶解在蚀刻液中，且与钛铜合金具有较好的亲和力，缓蚀剂在蚀刻过程中可以附着在钛铜合金的侧壁，减少侧壁与蚀刻液的接触，进而减少侧蚀，提高蚀刻精度。
Description
技术领域
本发明涉及电路蚀刻技术领域，尤其涉及一种钛铜合金蚀刻液及蚀刻方法。
背景技术
微型致动结构应用于手机摄像头、汽车摄像头、电子成像显微镜、柔性精密器件等高精密的成像设备中，用于实现对镜头中的镜头在垂直于光轴的XY平面或是Z轴(即光轴)的小尺寸(微米到毫米级)的位置移动/还原，以实现防抖动和变焦。
微型致动结构通常包括驱动装置和挠曲装置，驱动装置用于提供驱动镜头移动的驱动力，挠曲装置用于提供镜头移动的载体，驱动装置通过驱动挠曲装置移动从而带动镜头移动。挠曲装置同时还用于传输传感信号，以便处理器能够获知镜头的位置，并进行精确地补偿。因此，挠曲装置是一种包括具有一定强度、弹性模量低、回复性好的支撑层的柔性线路板。钛铜合金具有强度高、弹性模量低、回复性好等优点，因此可满足挠曲装置的支撑层的要求(既可实现小尺寸位移、亦可回复原样)，但同时其耐化学腐蚀性又导致其加工困难。采用现有的蚀刻液对钛铜合金进行蚀刻时，通常会出现侧蚀较大，蚀刻因子较小，蚀刻精度较低的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种钛铜合金蚀刻液及蚀刻方法，能够减少侧壁与蚀刻液的接触，进而减少侧蚀，提高蚀刻精度。
第一方面，本发明实施例提供了一种钛铜合金蚀刻液，包括：
无机酸，用于提供酸性环境的氢离子，所述氢离子在蚀刻液中的摩尔浓度为1mol/L-5mol/L；
铜盐，用于提供与钛铜合金发生氧化反应铜离子，所述铜盐的在蚀刻液中质量浓度为50g/L-500g/L；
缓蚀剂，用于在蚀刻时附着在钛铜合金的侧壁，减少侧蚀，所述缓蚀剂在蚀刻液中的质量浓度为0.01g/L-0.1g/L。
可选的，所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
可选的，所述苯并三氮唑在蚀刻液中的质量浓度为0.03g/L-0.06g/L。
可选的，所述无机酸为盐酸。
可选的，所述铜盐为氯化铜。
可选的，钛铜合金蚀刻液还包括氯酸钠，用于提高蚀刻速度，所述氯酸钠在蚀刻液中质量浓度为5g/L-50g/L。
第二方面，本发明实施例提供了一种钛铜合金蚀刻方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一所述的蚀刻液进行蚀刻，包括：
提供带载体的钛铜合金箔；
在所述钛铜合金箔上形成掩膜，以遮挡不需要蚀刻的部分；
采用喷头以与所述钛铜合金箔呈预设的倾斜角度向所述钛铜合金箔喷洒所述蚀刻液，并进行至少两次蚀刻；
去除所述掩膜，并对所述蚀刻后的所述钛铜合金箔进行清洗和干燥。
可选的，所述倾斜角度为60°-80°。
可选的，每次蚀刻的时长为2min-3min。
可选的，当所述喷头位于所述钛铜合金箔下方时，所述喷头的喷压为0.12MPa，当所述喷头位于所述钛铜合金箔上方时，所述喷头的喷压为0.10MPa。
本发明实施例提供的钛铜合金蚀刻液，包括：无机酸、铜盐和缓蚀剂。无机酸用于提供酸性环境的氢离子，酸性环境有利于激发铜盐中铜离子的氧化性，使其与钛铜合金发生反应，实现对钛铜合金的蚀刻。铜盐溶解后，铜离子在酸性环境中具有强氧化性，可与钛铜合金发生反应，实现对钛铜合金的蚀刻。通过在蚀刻液中添加缓蚀剂，缓蚀剂能够溶解在蚀刻液中，且与钛铜合金具有较好的亲和力，缓蚀剂在蚀刻过程中可以附着在钛铜合金的侧壁，减少侧壁与蚀刻液的接触，进而减少侧蚀，提高蚀刻精度。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种钛铜合金蚀刻方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种蚀刻过程的示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明实施例提供了一种钛铜合金蚀刻液，包括：无机酸、铜盐和缓蚀剂。
无机酸用于提供酸性环境的氢离子，酸性环境有利于激发铜盐中铜离子的氧化性，使其与钛铜合金发生反应，实现对钛铜合金的蚀刻。示例性的，在本发明的实施例中，氢离子在蚀刻液中的摩尔浓度为1mol/L-5mol/L。
铜盐溶解后，铜离子在酸性环境中具有强氧化性，可与钛铜合金发生反应，实现对钛铜合金的蚀刻。示例性的，在本发明实施例中，无机盐的在蚀刻液中质量浓度为50g/L-500g/L。
蚀刻开始时，金属板表面部分掩膜所保护，其余金属面均和蚀刻液接触，此时蚀刻垂直向深度方向进行。当金属表面被蚀刻到一定深度后，裸露的两侧出现新的金属面，这时蚀刻液除向垂直方向还向两侧进行蚀刻，即形成侧蚀。侧蚀能使凸面的图形(泛指阳图)线条或网点变细变小，反之使凹图的线条或网点变粗变大，使图形变形或尺寸超差，严重时使产品报废，是蚀刻中的大敌。在本发明实施例中，通过在蚀刻液中添加缓蚀剂，缓蚀剂能够溶解在蚀刻液中，且与钛铜合金具有较好的亲和力，缓蚀剂在蚀刻过程中可以附着在钛铜合金的侧壁，减少侧壁与蚀刻液的接触，进而减少侧蚀。示例性的，在本发明实施例，缓蚀剂在蚀刻液中的质量浓度为0.01g/L-0.1g/L。
本发明实施例提供的钛铜合金蚀刻液，包括：无机酸、铜盐和缓蚀剂。无机酸用于提供酸性环境的氢离子，酸性环境有利于激发铜盐中铜离子的氧化性，使其与钛铜合金发生反应，实现对钛铜合金的蚀刻。铜盐溶解后，铜离子在酸性环境中具有强氧化性，可与钛铜合金发生反应，实现对钛铜合金的蚀刻。通过在蚀刻液中添加缓蚀剂，缓蚀剂能够溶解在蚀刻液中，且与钛铜合金具有较好的亲和力，缓蚀剂在蚀刻过程中可以附着在钛铜合金的侧壁，减少侧壁与蚀刻液的接触，进而减少侧蚀，提高蚀刻精度。
示例性的，在本发明其中一具体实施例中，缓蚀剂为苯并三氮唑。苯并三氮唑又称苯骈三氮唑或苯丙三氮唑，简称苯三唑或BTA。苯并三氮唑与钛铜合金具有较好的亲和力，在蚀刻过程中可以附着在钛铜合金的侧壁，减少侧壁与蚀刻液的接触，进而减少侧蚀，提高蚀刻精度。示例性的，苯并三氮唑在蚀刻液中的质量浓度为0.03g/L-0.06g/L。
示例性的，在本发明其中一具体实施例中，无机酸为盐酸，铜盐为氯化铜。优选的，盐酸在蚀刻液中的摩尔浓度为2mol/L-3mol/L，氯化铜在蚀刻液中的质量浓度为100g/L-300g/L。
示例性的，在本发明其中一具体实施例中，蚀刻液中还添加有加快蚀刻速度的氯酸钠，提高蚀刻效率。示例性的，氯酸钠在蚀刻液中质量浓度为5g/L-50g/L。优选的，氯酸钠在蚀刻液中质量浓度为10g/L-30g/L。
在本发明其中一具体实施例中，蚀刻液中还添加有提高氯离子浓度的氯化钾或氯化钠。氯化钾或氯化钠在蚀刻液中质量浓度为5g/L-50g/L。优选的，氯化钾或氯化钠在蚀刻液中质量浓度为10g/L-30g/L。
在本发明其中一具体实施例中，蚀刻液中盐酸的摩尔浓度为1mol/L，氯化铜的质量浓度为50g/L，苯并三氮唑的质量浓度为0.01g/L，氯酸钠的质量浓度为5g/L，氯化钾的质量浓度为5g/L。
在本发明其中一具体实施例中，蚀刻液中盐酸的摩尔浓度为1.5mol/L，氯化铜的质量浓度为80g/L，苯并三氮唑的质量浓度为0.02g/L，氯酸钠的质量浓度为8g/L，氯化钾的质量浓度为8g/L。
在本发明其中一具体实施例中，蚀刻液中盐酸的摩尔浓度为2mol/L，氯化铜的质量浓度为100g/L，苯并三氮唑的质量浓度为0.03g/L，氯酸钠的质量浓度为10g/L，氯化钾的质量浓度为10g/L。
在本发明其中一具体实施例中，蚀刻液中盐酸的摩尔浓度为2.5mol/L，氯化铜的质量浓度为200g/L，苯并三氮唑的质量浓度为0.04g/L，氯酸钠的质量浓度为20g/L，氯化钾的质量浓度为20g/L。
在本发明其中一具体实施例中，蚀刻液中盐酸的摩尔浓度为3mol/L，氯化铜的质量浓度为300g/L，苯并三氮唑的质量浓度为0.06g/L，氯酸钠的质量浓度为30g/L，氯化钾的质量浓度为30g/L。
在本发明其中一具体实施例中，蚀刻液中盐酸的摩尔浓度为4mol/L，氯化铜的质量浓度为400g/L，苯并三氮唑的质量浓度为0.08g/L，氯酸钠的质量浓度为40g/L，氯化钾的质量浓度为40g/L。
在本发明其中一具体实施例中，蚀刻液中盐酸的摩尔浓度为5mol/L，氯化铜的质量浓度为500g/L，苯并三氮唑的质量浓度为0.10g/L，氯酸钠的质量浓度为50g/L，氯化钾的质量浓度为50g/L。
本发明实施例还提供了一种钛铜合金蚀刻方法，该方法采用如本发明前述任意实施例提供的蚀刻液进行蚀刻。图1为本发明实施例提供的一种钛铜合金蚀刻方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
S101、提供带载体的钛铜合金箔。
在本发明实施例，提供形成微型致动结构的挠曲装置的带载体的钛铜合金箔。示例性的，如图1所示，带载体的钛铜合金箔包括载体110和钛铜合金箔120，钛铜合金箔120形成在载体110上。载体110为绝缘材料，例如，聚乙烯亚胺。
S102、在钛铜合金箔上形成掩膜，以遮挡不需要蚀刻的部分。
在本发明实施例中，在钛铜合金箔120上形成掩膜130，以遮挡不需要蚀刻的部分。示例性的，在本发明实施例中，采用曝光、显影的方式形成掩膜130。首先，将需要蚀刻成型的带载体的钛铜合金箔进行光致前处理，光致前处理主要对钛铜合金箔120表面进行粗化以提高干膜(感光膜)与钛铜合金箔120的结合力，防止后续多次蚀刻出现抛膜，最终导致蚀刻均匀性差的问题。然后将干膜压合在钛铜合金箔120表面。然后采用预先设计好的光罩对干膜的部分区域进行遮盖，遮盖住不需要曝光的区域。接着采用预设波段的紫外光从光罩上方对干膜进行照射，曝光预设时长。干膜被曝光的部分发送聚合固化。之后去除光罩，经预烘烤后，用显影液对干膜进行冲洗，洗去未曝光的部分干膜，并进行固化处理，形成掩膜130。
在本发明实施例中，曝光时的曝光量为150mJ/cm2-250mJ/cm2。显影液的液温为30℃，显影液的喷压为0.1MPa-0.2MPa，显影时长为40s-80s。固化温度为150℃，固化时长为60min。
S103、采用喷头以与钛铜合金箔呈预设的倾斜角度向钛铜合金箔喷洒蚀刻液，并进行至少两次蚀刻。
在本发明实施例中，采用喷头喷淋蚀刻液的方式，增加钛铜合金箔表面的液体的流动性，进而可以提高刻蚀均匀性，减少侧蚀。在本发明实施例中，以与钛铜合金箔呈预设的倾斜角度(不与钛铜合金箔表面垂直)向钛铜合金箔喷洒蚀刻液，并进行至少两次蚀刻，即至少两次喷淋蚀刻液。本发明实施例通过至少两次蚀刻，及时更新蚀刻坑中的蚀刻液，避免蚀刻液在蚀刻坑中停留时间较长，在垂直蚀刻的同时向两侧蚀刻，减少侧蚀，同时，进一步提高蚀刻均匀性。
在本发明实施例中，可以采用上喷或下喷的喷淋方式。所谓上喷，即喷头位于钛铜合金箔下方，向上喷淋蚀刻液，所谓下喷，即喷头位于钛铜合金箔上方，向下喷淋蚀刻液。示例性的，在本发明实施例中，上喷时，喷头的喷压为0.12MPa，下喷时，喷头的喷压为0.10MPa。示例性的，在本发明一具体实施例中，为了减少蚀刻液在钛铜合金箔表面的停留时长，减少侧蚀，采用上喷的方式喷淋蚀刻液。这是因为下喷时，蚀刻液喷向钛铜合金箔表面时即刻落下，溶液交换的速度快，永远有新的蚀刻液喷向板面，减少了侧蚀的机会，侧蚀较小。
在本发明实施例中，钛铜合金箔的厚度为80μm-100μm，喷头以与钛铜合金箔呈60°-80°倾斜角度α喷淋蚀刻液。每次蚀刻的时长为2min-3min。
在本发明一具体实施例中，钛铜合金箔的厚度为80μm，喷头以与钛铜合金箔呈60°倾斜角度α喷淋蚀刻液。每次蚀刻的时长为2min。
在本发明一具体实施例中，钛铜合金箔的厚度为90μm，喷头以与钛铜合金箔呈70°倾斜角度α喷淋蚀刻液。每次蚀刻的时长为2.5min。
在本发明一具体实施例中，钛铜合金箔的厚度为100μm，喷头以与钛铜合金箔呈80°倾斜角度α喷淋蚀刻液。每次蚀刻的时长为3min。
图2为本发明实施例提供的一种蚀刻过程的示意图，如图2所示，在本发明实施例中，通过3次喷淋蚀刻液，每次喷淋蚀刻液时，由于喷头以与钛铜合金箔呈倾斜角度α喷淋蚀刻液，且具有一定的喷压，对蚀刻坑底部进行冲击，使得蚀刻液中的缓蚀剂附着在蚀刻坑的侧壁，减少侧壁与蚀刻液的接触，进而减少侧蚀，提高蚀刻精度。
S104、去除掩膜，并对蚀刻后的钛铜合金箔进行清洗和干燥。
在本发明实施例中，在蚀刻完成后，去除掩膜，并对蚀刻后的钛铜合金箔进行清洗和干燥。示例性的，在本发明的一些实施例中，对蚀刻后的钛铜合金箔进行样品切片的选取、制作，用显微镜观察蚀刻后的样品，并测量线顶和线底的宽度，利用金相显微镜观察与拍照。
经研究人员验证，采用本发明实施例提供的蚀刻液和蚀刻方法对厚度为80-100μm的钛铜合金箔进行蚀刻时，得到的线路蚀刻均匀性好，侧蚀较小，蚀刻因子可达3.0以上。
本发明实施例还提供了一种微型致动装置，采用如本发明实施例提供的钛铜合金蚀刻液和蚀刻方法制备，具备前述实施例相同的技术效果，本发明实施例在此不再赘述。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钛铜合金蚀刻液，其特征在于，包括：
无机酸，用于提供酸性环境的氢离子，所述氢离子在蚀刻液中的摩尔浓度为1mol/L-5mol/L；
铜盐，用于提供与钛铜合金发生氧化反应铜离子，所述铜盐的在蚀刻液中质量浓度为50g/L-500g/L；
缓蚀剂，用于在蚀刻时附着在钛铜合金的侧壁，减少侧蚀，所述缓蚀剂在蚀刻液中的质量浓度为0.01g/L-0.1g/L。
2.根据权利要求1所述的钛铜合金蚀刻液，其特征在于，所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
3.根据权利要求2所述的钛铜合金蚀刻液，其特征在于，所述苯并三氮唑在蚀刻液中的质量浓度为0.03g/L-0.06g/L。
4.根据权利要求1所述的钛铜合金蚀刻液，其特征在于，所述无机酸为盐酸。
5.根据权利要求1所述的钛铜合金蚀刻液，其特征在于，所述铜盐为氯化铜。
6.根据权利要求4所述的钛铜合金蚀刻液，其特征在于，还包括氯酸钠，用于提高蚀刻速度，所述氯酸钠在蚀刻液中质量浓度为5g/L-50g/L。
7.一种钛铜合金蚀刻方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一所述的蚀刻液进行蚀刻，包括：
提供带载体的钛铜合金箔；
在所述钛铜合金箔上形成掩膜，以遮挡不需要蚀刻的部分；
采用喷头以与所述钛铜合金箔呈预设的倾斜角度向所述钛铜合金箔喷洒所述蚀刻液，并进行至少两次蚀刻；
去除所述掩膜，并对所述蚀刻后的所述钛铜合金箔进行清洗和干燥。
8.根据权利要求7所述的钛铜合金蚀刻方法，其特征在于，所述倾斜角度为60°-80°。
9.根据权利要求8所述的钛铜合金蚀刻方法，其特征在于，每次蚀刻的时长为2min-3min。
10.根据权利要求9所述的钛铜合金蚀刻方法，其特征在于，当所述喷头位于所述钛铜合金箔下方时，所述喷头的喷压为0.12MPa，当所述喷头位于所述钛铜合金箔上方时，所述喷头的喷压为0.10MPa。
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