CN1727436A - 挠性印刷电路绝缘薄膜的化学蚀刻法及其蚀刻液 - Google Patents

Abstract

本发明挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻法及其蚀刻液属于印刷电路领域，由碱溶液、醇或醇胺、碳酸盐、水组成的溶液，其组成为碱溶液5－40％，醇或醇胺10－70％，碳酸盐0－1.5％，水25－60％。碱溶液是由碱金属的氢氧化物，可以是氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化锂中的一种或二种组成，醇是碳数为2－6的一元醇、二元醇或三元醇，醇胺是碳数为2－6的一醇胺、或二醇胺，碳酸盐是碱金属的碳酸盐，包括碳酸钾、碳酸钠或碳酸锂中的一种或二种组成，本发明的化学蚀刻工艺能够应用于蚀刻的不同产品，能够较快、准确地进行蚀刻，制作成本低，设备投入少，不含有联氨，有强的蚀刻能力，能够快速高精度的蚀刻挠性印制电路基底材料PI薄膜，无毒且便于实际操作。

Description

挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻法及其蚀刻液

技术领域

本发明挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻法及其蚀刻液属于印刷电路领域，特别是涉及一种挠性印制电路基底材料聚酰亚胺薄膜的一种化学蚀刻法。

背景技术

挠性印制电路基底材料聚酰亚胺(PI)薄膜具有优良的耐化学性能、力学性能和电性能，作为绝缘介质层广泛应用于挠性印制电路和微电子方面。用于挠性印制电路的聚酰亚胺薄膜通常有均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜，均苯型聚酰亚胺是由均苯四酸二酐和二胺基苯醚缩聚而成，联苯型聚酰亚胺是由联苯四羧酸二酐(BPDA)和二胺基二苯醚(DAPE)或对苯二胺缩聚而成，联苯型聚酰亚胺具有更佳的耐药品性和热稳定性。

PI的化学蚀刻工艺能够应用于蚀刻PI的不同产品，如半导体表面的保护膜，目前，PI型树脂用作多层板或alpha线屏蔽的抗温和抗湿的绝缘保护层。在这些应用中，根据需要仅仅是连接盘部位需要蚀刻，特别是对于alpha线屏蔽的应用，要求膜的厚度在10-100微米，使用化学蚀刻能够较快、准确地进行蚀刻。还可以用于部分蚀刻，在其背面或其终端部分连接PI膜的挠性电路板。作为装配IC的一种方法，PI膜常用于带载的方法，在连接时PI膜必须部分被蚀刻掉。此外，在高密度互连的挠性印制电路中，可以采用化学蚀刻的方法制作微孔，化学蚀刻法比等离子体法、激光法等的制作成本低，设备投入少，其成本取决于面积而不是孔数，单位面积上的孔数越多对成本越有利，该技术易于实现roll-to-roll工艺。

目前，该类蚀刻液有碱性水溶液或联氨。碱性水溶液，如KOH和NaOH，在室温下只有很小的蚀刻能力，仅仅用于粗化PI树脂的表面。即使提高浓度和反应温度来提高其蚀刻能力，仍然是难以完全将其蚀刻掉。此外，在此条件下，强的碱性蒸汽，也使该方法难以实施。蚀刻是等方向性的，不利于微孔的制作，另外，蚀刻面粗糙以及在使用金属作为抗蚀层时会出现针孔问题。联氨有强的毒性，当少量的蒸汽接触到皮肤时，皮肤就会遭到完全的损坏，当蒸汽接触到头发，头发会迅速变红，当蒸汽被吸入时黏膜就会遭到极端的损坏。因此，联氨的方法操作是十分困难的。

发明的内容

本发明的目的是提供一种蚀刻法及其蚀刻液，不含有联氨，有较强的蚀刻能力，能够快速高精度的蚀刻挠性印制电路基底材料PI薄膜，无毒且便于实际操作。

本发明的目的是通过以下措施来达到的，本发明是挠性印制电路基底材料聚酰亚胺薄膜的一种蚀刻液，由碱溶液、醇或醇胺、水组成的溶液，其组成重量百分比为：

碱溶液          5-40％，

醇或醇胺        10-70％

水           25-60％

碱溶液是由碱金属的氢氧化物，可以是氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化锂中的一种或二种组成。

醇是碳数为2-6的一元醇、二元醇或三元醇，可以是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或二种或几种混合组成。

醇胺是碳数为2-6的一醇胺、或二醇胺，可以是乙醇胺、丙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺中的一种或二种或几种混合组成。

水为去离子水。

为了提高蚀刻液的性能，提高蚀刻效率，在本发明中添加碳酸盐，重量百分比为0-1.5％之间。最优化的重量百分比为碳酸盐0.5-1.5％。

本发明蚀刻液，由碱溶液、醇或醇胺、碳酸盐、水组成的溶液，其组成重量百分比为：

碱溶液        5-40％，

醇或醇胺      10-70％

碳酸盐        0.5-1.5％

水            24.5-60％

碳酸盐是碱金属的碳酸盐，包括碳酸钾、碳酸钠或碳酸锂中的一种或二种组成。

配制时，称取适量的碱金属氢氧化物，搅拌溶于适量的去离子水中，再加入适量的醇或醇胺，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

加入碳酸盐的配制时，称取适量的碱金属氢氧化物，搅拌溶于适量的去离子水中，再加入适量的醇或醇胺，加入适量的碱金属碳酸盐，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

聚酰亚胺薄膜蚀刻的工艺为蚀刻前先利用热的自来水处理聚酰亚胺薄膜，温度为80-95℃，时间为0.5-5分钟；然后将聚酰亚胺薄膜置于蚀刻液中，蚀刻反应温度为70-90℃，蚀刻时间依材料的厚度和种类而定；从蚀刻液中取出后在80-95℃左右的热自来水中清洗，再用室温自来水清洗，以备后用。

本发明的化学蚀刻工艺能够应用于蚀刻的不同产品，能够较快、准确地进行蚀刻，制作成本低，设备投入少，不含有联氨，有强的蚀刻能力，能够快速高精度的蚀刻挠性印制电路基底材料PI薄膜，无毒且便于实际操作。

具体实施方式

通过具体实施例和比较例来说明，

实例1

准备一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的单面聚酰亚胺覆铜箔基材，置于100g的蚀刻液中，该蚀刻液包含有16.7克NaOH，50克乙醇，33.3克去离子水。

称取16.7克NaOH，，搅拌溶于33.3克的去离子水中，再加人50克乙醇，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

蚀刻前先利用温度为85℃的自来水处理单面铜箔基材，时间为2分钟；然后将聚酰亚胺薄膜置于蚀刻液中，蚀刻反应温度为85℃，蚀刻时间15分钟，从蚀刻液中取去后在85℃左右的热自来水中清洗，再用常温自来水清洗，以备后用。通过15分钟的蚀刻反应，观察到单面聚酰亚胺覆铜箔基材上的PI薄膜未全部反应完。

实例2

准备一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的单面聚酰亚胺覆铜箔基材，置于100g的蚀刻液中，该蚀刻液包含有20克NaOH，32克乙醇，48克水。

称取20克NaOH，，搅拌溶于48克的去离子水中，再加入32克乙醇，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

蚀刻前先利用温度为85℃的自来水处理聚酰亚胺薄膜，时间为2分钟；然后将聚酰亚胺薄膜置于蚀刻液中，蚀刻反应温度为85℃，蚀刻时间15分钟，从蚀刻液中取去后在85℃左右的热自来水中清洗，再用常温自来水清洗。观察单面聚酰亚胺覆铜箔基材，PI薄膜全部反应完，进一步试验结果表明，在85℃下，该蚀刻液溶解PI(Kapton)厚25μm的单面聚酰亚胺覆铜箔基材的时间为12分钟。

实例3

准备一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的单面聚酰亚胺覆铜箔基材，置于100g的蚀刻液中，该蚀刻液包含有23克NaOH，23克乙醇，54克水。

称取23克NaOH，搅拌溶于54克的去离子水中，再加入23克乙醇，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

蚀刻前先利用温度为85℃的自来水处理聚酰亚胺薄膜，时间为2分钟；然后将聚酰亚胺薄膜置于蚀刻液中，蚀刻反应温度为85℃，蚀刻时间15分钟，从蚀刻液中取去后在85℃左右的热自来水中清洗，再用常温自来水清洗。观察单面聚酰亚胺覆铜箔基材，PI薄膜全部反应完，进一步试验结果表明，在85℃下，该蚀刻液溶解PI(Kapton)厚25μm的单面聚酰亚胺覆铜箔基材的时间为8分钟。

实验结果说明，随着氢氧化钠含量的增加，反应速度加快。但由于反应温度较高，导致乙醇的挥发较快，而随着乙醇含量的降低，反应速度下降。

实例4

准备一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的单面聚酰亚胺覆铜箔基材，置于100g的蚀刻液中，该蚀刻液包含有23克KOH，31克乙醇，46克水。

称取23克KOH，，搅拌溶于46克的去离子水中，再加入31克乙醇，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

蚀刻前先利用温度为85℃的自来水处理聚酰亚胺薄膜，时间为2分钟；然后将聚酰亚胺薄膜置于蚀刻液中，蚀刻反应温度为85℃，蚀刻时间15分钟，从蚀刻液中取去后在85℃左右的热自来水中清洗，再用常温自来水清洗。观察单面聚酰亚胺覆铜箔基材，PI薄膜全部反应完，进一步试验结果表明，在85℃下，该蚀刻液溶解PI(Kapton)厚25μm的单面聚酰亚胺覆铜箔基材的时间为10分钟。

实例5

准备一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的单面聚酰亚胺覆铜箔基材，置于100g的蚀刻液中，该蚀刻液包含有20克KOH，32克乙醇，48克水。

称取20克KOH，，搅拌溶于48克的去离子水中，再加入32克乙醇，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

蚀刻前先利用温度为85℃的自来水处理聚酰亚胺薄膜，时间为2分钟；然后将聚酰亚胺薄膜置于蚀刻液中，蚀刻反应温度为85℃，蚀刻时间15分钟，从蚀刻液中取去后在85℃左右的热自来水中清洗，再用常温自来水清洗。观察单面聚酰亚胺覆铜箔基材，PI薄膜全部反应完，进一步试验结果表明，在85℃下，该蚀刻液溶解PI(Kapton)厚25μm的单面聚酰亚胺覆铜箔基材的时间为6分钟。

氢氧化钾蚀刻液的蚀刻PI的性能比氢氧化钠蚀刻液好，反应速度要快，随着氢氧化钾含量的增加，反应速度加快。

实例6：

准备一片20mm.*10mm、厚12.5μm的PI(Taiflex公司的FD0515覆盖膜，去掉PI表面的黏结胶)，置于100g的蚀刻液中，该蚀刻液包含有20克二乙醇胺和40克KOH，水39克，碳酸钾1克。

称取40克KOH，搅拌溶于水39克的去离子水中，再加入20克二乙醇胺，搅拌均匀，再加入1克碳酸钾，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

蚀刻前先利用温度为85℃的自来水处理聚酰亚胺薄膜，时间为2分钟；然后将聚酰亚胺薄膜置于蚀刻液中，蚀刻反应温度为85℃，在85℃下溶解12.5μm厚的PI膜的时间为50秒。

Claims (10)

1、一种挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻液，其特征是由碱溶液、醇或醇胺、碳酸盐、水组成的溶液，其组成为重量比百分比

碱溶液    5-40％，

醇或醇胺  10-70％

水        25-60％

2、根据权利要求1所述的挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻液，其特征是碱金属的氢氧化物，可以是氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化锂中的一种或二种组成。

3、根据权利要求1所述的挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻液，其特征是醇是碳数为2-6的一元醇、二元醇或三元醇，可以是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇等中的一种或二种或几种混合组成。

4、根据权利要求1所述的挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻液，其特征是醇胺是碳数为2-6的一醇胺、或二醇胺，可以是乙醇胺、丙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺等中的一种或二种或几种混合组成。

5、根据权利要求1所述的挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻液，其特征是添加碳酸盐，重量比百分比为0-1.5％。

6、根据权利要求1所述的挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻液，其特征是碱金属氢氧化物，搅拌溶于适量的去离子水中，再加入醇或醇胺，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

7、根据权利要求5所述的挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻液，其特征是碳酸盐是碱金属的碳酸盐，可以是碳酸钾或碳酸钠或碳酸锂中的一种或二种组成。

8、根据权利要求6所述的挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻液，其特征是碱金属氢氧化物，搅拌溶于适量的去离子水中，再加入醇或醇胺，加入碱金属碳酸盐，搅拌直至完全溶解，静置一段时间后使用。

9、一种挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻法，其特征是利用热的自来水处理聚酰亚胺薄膜，温度为80-95℃，时间为0.5-5分钟；然后将聚酰亚胺薄膜置于蚀刻液中，蚀刻反应温度为70-90℃，蚀刻时间1-20分钟，从蚀刻液中取去后在80-95℃左右的热自来水中清洗，再用常温自来水清洗。

蚀刻液是由碱溶液、醇或醇胺、水组成的溶液，其组成为重量比百分比

碱溶液    5-40％，

醇或醇胺  10-70％

水        25-60％

碱溶液是由碱金属的氢氧化物，醇是碳数为2-6醇，醇胺是碳数为2-6醇胺。

10、根据权利要求9所述的挠性印制电路绝缘薄膜的化学蚀刻法，其特征是蚀刻液由碱溶液、醇或醇胺、碳酸盐、水组成的溶液，其组成重量百分比为：

碱溶液    5-40％，

醇或醇胺  10-70％

碳酸盐    0.5-1.5％

水        24.5-60％

碳酸盐是碱金属的碳酸盐，包括碳酸钾、碳酸钠或碳酸锂中的一种或二种组成。