JP2009215592A - Etching liquid for spray etching for copper and copper alloy - Google Patents

Etching liquid for spray etching for copper and copper alloy Download PDF

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JP2009215592A JP2008059447A JP2008059447A JP2009215592A JP 2009215592 A JP2009215592 A JP 2009215592A JP 2008059447 A JP2008059447 A JP 2008059447A JP 2008059447 A JP2008059447 A JP 2008059447A JP 2009215592 A JP2009215592 A JP 2009215592A
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真 加藤
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邦弘 中川
Yuji Toyoda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etching liquid for spray etching for copper and a copper alloy which can obtain a high etching factor. <P>SOLUTION: The etching liquid for spray etching for copper and the copper alloy comprises iron chloride (III) of 1 to 16 mass% and phosphoric acid of 10 to 100 mass% to the iron chloride (III). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、銅および銅合金のスプレーエッチング用エッチング液に関する。より詳しくは、高いエッチングファクターが得られる銅および銅合金のスプレーエッチング用エッチング液に関する。   The present invention relates to an etchant for spray etching of copper and copper alloys. More specifically, the present invention relates to an etching solution for spray etching of copper and copper alloy that can obtain a high etching factor.

近年、電子機器の小型化高機能化が急速に進展し、これら機器に内蔵されるプリント配線板に関しても、高い回路密度を有するものが強く求められている。   2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization and high functionality of electronic devices have rapidly progressed, and printed circuit boards incorporated in these devices are strongly demanded to have a high circuit density.

プリント配線板の回路パターンを形成する方法としては、絶縁性基板上に積層した銅箔の表面に、スクリーン印刷、光リソグラフィ等の方法でレジストパターンを形成し、次いで塩化鉄(III)水溶液等のエッチング液を用いて不要部分の銅箔を除去する、いわゆるサブトラクティブ法が広く用いられている。図1は、エッチング法により得られる基材3上の銅箔2のラインパターンの断面略図であり、tは銅箔ラインの厚み、W1は銅箔ラインのトップ幅、W2は銅箔ラインのボトム幅、W3はレジストパターン1のライン幅である。サブトラクティブ法によりプリント配線板を製造する場合、銅箔ライン断面の形状が矩形にならないことが知られている。エッチングファクター、すなわち、図1における2t/(W2−W1)が小さい場合、形成された回路の電気的特性が悪化し、また部品の実装に必要な面積が確保できなくなるという問題があることから、回路密度の高いプリント配線板をサブトラクティブ法で製造することは困難であった。 As a method of forming a circuit pattern of a printed wiring board, a resist pattern is formed on the surface of a copper foil laminated on an insulating substrate by a method such as screen printing or photolithography, and then an aqueous solution of iron (III) chloride or the like. A so-called subtractive method of removing an unnecessary portion of copper foil using an etching solution is widely used. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a line pattern of a copper foil 2 on a substrate 3 obtained by an etching method, where t is the thickness of the copper foil line, W 1 is the top width of the copper foil line, and W 2 is the copper foil line. The bottom width W 3 is the line width of the resist pattern 1. When manufacturing a printed wiring board by a subtractive method, it is known that the shape of a copper foil line cross section will not become a rectangle. When the etching factor, that is, 2t / (W 2 −W 1 ) in FIG. 1 is small, there is a problem that the electrical characteristics of the formed circuit deteriorate and the area required for mounting the components cannot be secured. Therefore, it has been difficult to manufacture a printed wiring board having a high circuit density by the subtractive method.

以上のような問題から、高い回路密度のプリント配線板を製造するためには、メッキ技術を用いて回路を形成させる、いわゆるアディティブ法が用いられている。しかしアディティブ法には、工程が複雑であり、かつ長い時間を要し調整も困難なメッキ工程を経るため、コストが非常に高く、歩留まりも低いという本質的問題がある。高いエッチングファクターさえ得られれば、サブトラクティブ法によっても高い回路密度のプリント配線板を製造できることから、高いエッチングファクターが得られるエッチング技術が強く求められている。   From the above problems, in order to manufacture a printed circuit board having a high circuit density, a so-called additive method in which a circuit is formed using a plating technique is used. However, the additive method has an essential problem that the process is complicated and a plating process that takes a long time and is difficult to adjust is performed, so that the cost is very high and the yield is low. As long as a high etching factor can be obtained, a printed circuit board having a high circuit density can be manufactured even by the subtractive method, and thus an etching technique that can obtain a high etching factor is strongly demanded.

高いエッチングファクターを得るための技術としては、塩化鉄(III)を主成分としチオ尿素を添加したエッチング液を用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし本技術は、これによって得られるエッチングファクターが、近年求められている非常に配線密度の高い基板製造に用いるには不十分であるばかりか、発がん性が疑われるチオ尿素を使用したり、さらにエッチング液の保存・使用中に、有毒でかつ悪臭物質である硫化水素ガスが発生したりという労働衛生上および公害防止上重大な問題を有している。   As a technique for obtaining a high etching factor, it has been proposed to use an etching solution containing iron (III) chloride as a main component and thiourea added (see, for example, Patent Document 1). However, this technology uses thiourea that is suspected of causing carcinogenicity, as well as the etching factor obtained by this technique is not sufficient for use in the production of a substrate having a very high wiring density that has been required in recent years. There is a serious problem in terms of occupational health and pollution prevention that hydrogen sulfide gas, which is toxic and offensive odor, is generated during the storage and use of the etching solution.

さらに、塩化鉄(III)等の酸化性金属塩と無機酸あるいは有機酸を成分とするエッチング液にベンゾトリアゾール等のアゾール化合物を添加したエッチング液が提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、本技術は、これによって得られるエッチングファクターが不十分であるばかりか、生分解性が低く使用後のエッチング液からの除去も困難なアゾール化合物を使用するという環境保全上重大な問題を有している。   Furthermore, an etching solution is proposed in which an azole compound such as benzotriazole is added to an etching solution containing an oxidizing metal salt such as iron (III) chloride and an inorganic acid or an organic acid as components (see, for example, Patent Document 2). . However, this technology has a serious problem in terms of environmental conservation in that not only the etching factor obtained by this is insufficient, but also an azole compound that has low biodegradability and is difficult to remove from the etching solution after use. is doing.

また、銅イオンと配位結合を形成する化合物を含まない第一のエッチング液と、銅イオンと配位結合を形成する化合物を含む第二のエッチング液を順次用いてエッチングすることも提案されているが(例えば、特許文献3参照)、この方法により得られるエッチングファクターも十分に高いとはいえないばかりか、異なるエッチング液を用いた2回のエッチングが必須であり、工程が煩雑になるという問題を有している。
米国特許第3144368号明細書 特開2005−330572号公報 特開2007−180172号公報
It has also been proposed to perform etching using a first etching solution that does not include a compound that forms a coordination bond with copper ions and a second etching solution that includes a compound that forms a coordination bond with copper ions. However, the etching factor obtained by this method is not sufficiently high, and two etchings using different etching solutions are essential, and the process becomes complicated. Have a problem.
U.S. Pat. No. 3,144,368 JP-A-2005-330572 JP 2007-180172 A

本発明の目的は、従来困難であった、高いエッチングファクターが得られる銅および銅合金のスプレーエッチング用エッチング液を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an etching solution for spray etching of copper and copper alloy, which has been difficult in the past and can provide a high etching factor.

1〜16質量%の塩化鉄(III)および塩化鉄(III)に対して10〜100質量%のリン酸を含有したエッチング液である。   An etching solution containing 10 to 100% by mass of phosphoric acid with respect to 1 to 16% by mass of iron (III) chloride and iron (III) chloride.

好ましくは、なかでも、1〜8質量%の塩化鉄(III)および塩化鉄(III)に対して20〜100質量%のリン酸を含有するエッチング液である。   Among them, an etching solution containing 20 to 100% by mass of phosphoric acid with respect to 1 to 8% by mass of iron (III) chloride and iron (III) chloride is preferable.

本発明により、従来困難であった高いエッチングファクターが得られるようになった。これにより、高い回路密度を有するプリント配線板のサブトラクティブ法による製造が可能になった。しかも、本発明のエッチング液は硫化水素のような有毒ガスを発生せず、また、処理方法が確立された成分のみからなることから使用後の処理も容易かつ完全に行うことができ、労働衛生上、公害防止上、また環境保全上も好ましいものである。   According to the present invention, a high etching factor, which has been difficult in the past, can be obtained. As a result, a printed wiring board having a high circuit density can be manufactured by the subtractive method. Moreover, the etching solution of the present invention does not generate a toxic gas such as hydrogen sulfide, and since it consists only of components for which a processing method has been established, it can be easily and completely processed after use, and occupational health. In addition, it is preferable from the viewpoint of pollution prevention and environmental conservation.

本発明においてスプレーエッチングとは、気体中に保持した被エッチング材の表面に、エッチング液の微細な液滴を噴射して行うエッチング方法である。エッチング液の微細な液滴を形成せしめるためには、スプレーノズル、すなわち先端にオリフィスを設けたノズルを使用する。スプレーノズルとしては、加圧した液を供給し他の流体の助けを借りることなく微小な液滴を噴射する一流体ノズルと、被噴射液体と共に加圧した気体を噴射する二流体ノズルがあるが、本発明のエッチング液はそのいずれを用いる場合にも好適に使用できる。なお、本発明のエッチング液は、スプレーエッチング以外のエッチング方法に用いても、エッチング速度が極めて遅く実用的でない。   In the present invention, spray etching is an etching method in which fine droplets of an etching solution are jetted onto the surface of a material to be etched held in a gas. In order to form fine droplets of the etching solution, a spray nozzle, that is, a nozzle provided with an orifice at the tip is used. Spray nozzles include a one-fluid nozzle that supplies pressurized liquid and ejects fine droplets without the help of other fluids, and a two-fluid nozzle that ejects pressurized gas together with the liquid to be ejected. The etching solution of the present invention can be preferably used when any of them is used. In addition, even if it uses the etching liquid of this invention for etching methods other than spray etching, an etching rate is very slow and is not practical.

本発明のエッチング液は、銅および銅合金用のエッチング液である。本発明における銅合金は、銅を75質量%以上含有する合金をいい、その例としては、青銅、丹銅、白銅等が挙げられる。銅を75質量%未満しか含有しない合金に本発明のエッチング液やエッチング方法を用いても、高いエッチングファクターは得られない。   The etching solution of the present invention is an etching solution for copper and copper alloys. The copper alloy in the present invention refers to an alloy containing 75% by mass or more of copper, and examples thereof include bronze, red copper, and white copper. Even when the etching solution or etching method of the present invention is used for an alloy containing less than 75% by mass of copper, a high etching factor cannot be obtained.

本発明のエッチング液を用いてプリント配線板を製造する場合、エッチングされる銅箔(銅合金の箔を含む。以下同じ)の厚みは4μm以上40μm以下であることが好ましく、8μm以上20μm以下であることがより好ましい。本発明の技術による限り、銅箔の厚みがこの範囲を下回っても配線ピッチの微細化にはもはや有利にはならず、むしろ形成される配線のインピーダンスが上昇するなどの問題が生じることがある。また銅箔の厚みがこの範囲を上回ると、高いエッチングファクターを得られない場合がある。   When manufacturing a printed wiring board using the etching solution of the present invention, the thickness of the copper foil to be etched (including copper alloy foil; the same shall apply hereinafter) is preferably 4 μm or more and 40 μm or less, and 8 μm or more and 20 μm or less. More preferably. According to the technique of the present invention, even if the thickness of the copper foil is less than this range, it is no longer advantageous for making the wiring pitch finer, but there may be a problem that the impedance of the formed wiring is rather increased. . Further, if the thickness of the copper foil exceeds this range, a high etching factor may not be obtained.

本発明のエッチング液を用いてプリント配線板を製造する場合、銅箔は絶縁性の基材上に積層される。絶縁性の基材としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂等の各種合成樹脂、これら合成樹脂を紙、ガラス繊維などの繊維に含浸させた紙フェノール、紙エポキシ、ガラスエポキシ等の繊維強化樹脂、また各種のガラス、セラミックや金属を用いることができる。本発明のエッチング液を用いてプリント配線板を製造する場合には、絶縁性、機械特性、耐熱性等の観点から繊維強化樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂などの耐熱性樹脂およびセラミックが好適に用いられる。さらに2種以上の材料を複合、積層した基材を用いることも可能である。   When manufacturing a printed wiring board using the etching liquid of this invention, copper foil is laminated | stacked on an insulating base material. Insulating base materials include epoxy resins, phenol resins, melamine resins, bismaleimide / triazine resins, polyester resins, polyimide resins, polyamide resins, fluororesins, and other synthetic resins. Fiber reinforced resins such as paper phenol, paper epoxy, glass epoxy, etc. impregnated into the fiber, and various glasses, ceramics and metals can be used. When manufacturing a printed wiring board using the etching solution of the present invention, a heat-resistant resin such as a fiber reinforced resin, polyimide, or fluororesin, or a ceramic is suitably used from the viewpoints of insulation, mechanical properties, heat resistance, and the like. . Furthermore, it is also possible to use a base material in which two or more kinds of materials are combined and laminated.

本発明において、基材に銅箔を積層する方法に特に制限はなく、フェノール系、メラミン系、エポキシ系、ウレタン系、シリコン系、変性シリコン系、クロロプレン、ニトリル、アクリル等の各種ゴム系、酢酸ビニル系等の接着剤を用い基材と銅箔を接着することも可能であるし、またいわゆるヒートシール法を用いて基材と銅箔を積層することも可能である。また、銅箔上に基材となる材料の熱溶融物や溶液を塗布し、冷却あるいは乾燥により固化して積層板を形成させるいわゆるキャスト法を用いることができる。また、基材に銅箔を接着したものと同様の構造が得られれば、例えば基材の表面に電解メッキ、無電解メッキ、あるいはスパッタリングなどの真空蒸着法等の方法を用いて銅または銅合金の層を形成させることで製造された積層板を用いることもできる。   In the present invention, the method of laminating the copper foil on the substrate is not particularly limited, and phenolic, melamine-based, epoxy-based, urethane-based, silicon-based, modified silicon-based, chloroprene, nitrile, acrylic and other rubber-based, acetic acid The base material and the copper foil can be bonded using a vinyl-based adhesive or the like, and the base material and the copper foil can be laminated using a so-called heat seal method. Further, a so-called casting method can be used in which a hot melt or solution of a material to be a base material is applied onto a copper foil and solidified by cooling or drying to form a laminate. Moreover, if a structure similar to that obtained by bonding a copper foil to a base material is obtained, copper or a copper alloy may be obtained by using a method such as a vacuum deposition method such as electrolytic plating, electroless plating, or sputtering on the surface of the base material. It is also possible to use a laminate produced by forming the above layer.

本発明のエッチング液は、第一の必須成分として塩化鉄(III)を含む。本発明のエッチング液における塩化鉄(III)の濃度はエッチング液の総量に対して1〜16質量%とすることが必要である。塩化鉄(III)の濃度がこれより低い場合にはエッチングの速度が著しく遅くなって実用的でない。また塩化鉄(III)の濃度がこれより高い場合には高いエッチングファクターが得られなくなる。   The etching solution of the present invention contains iron (III) chloride as the first essential component. The concentration of iron (III) chloride in the etching solution of the present invention needs to be 1 to 16% by mass with respect to the total amount of the etching solution. When the concentration of iron (III) chloride is lower than this, the etching rate is remarkably slow, which is not practical. Further, when the concentration of iron (III) chloride is higher than this, a high etching factor cannot be obtained.

本発明のエッチング液を調製するにあたり用いる塩化鉄(III)の形態は特に限定されず、無水物または六水和物の固体を溶解して用いても、水溶液として市販されている塩化鉄(III)を適宜希釈して用いても差し支えない。なお、固形の塩化鉄(III)は通常六水和物(式量270.30)として供給されるが、本発明における塩化鉄(III)濃度の計算は無水物(式量162.21)を基準として行う。例えば、塩化鉄(III)10質量%を含む本発明のエッチング液1.0kgを調製する場合には、塩化鉄(III)六水和物はその1.0kg×10%×(270.30/162.21)=167gを用いることになる。   The form of iron (III) chloride used in preparing the etching solution of the present invention is not particularly limited, and iron chloride (III) commercially available as an aqueous solution can be used by dissolving an anhydrous or hexahydrate solid. ) May be diluted as appropriate. Solid iron (III) chloride is usually supplied as hexahydrate (formula 270.30), but the calculation of iron (III) chloride concentration in the present invention is anhydrous (formula 162.21). As a reference. For example, when 1.0 kg of the etching solution of the present invention containing 10 mass% of iron (III) chloride is prepared, the iron (III) chloride hexahydrate is 1.0 kg × 10% × (270.30 / 162.21) = 167 g.

本発明のエッチング液は、第二の必須成分としてリン酸を含む。リン酸の添加量は塩化鉄(III)に対して10〜100質量%とすることが必要である。リン酸の添加量がこれよりも少ない場合には本発明の効果である高いエッチングファクターが得られない。またリン酸の添加量がこれよりも多い場合にはエッチングが著しく遅くなったり、微細スペースが十分にエッチングされなかったりという問題が生じる。   The etching solution of the present invention contains phosphoric acid as a second essential component. The addition amount of phosphoric acid needs to be 10 to 100% by mass with respect to iron (III) chloride. When the addition amount of phosphoric acid is less than this, a high etching factor which is the effect of the present invention cannot be obtained. Further, when the amount of phosphoric acid added is larger than this, there arises a problem that the etching is remarkably slow or the fine space is not sufficiently etched.

本発明のエッチング液を調製するにあたり用いるリン酸の形態は特に限定されず、無水物の結晶や各種濃度の水溶液を用いることもできるし、五酸化二リン、すなわちいわゆる無水リン酸を溶解し加水分解させて用いても差し支えない。なお、本発明におけるリン酸の濃度とはH3PO4(式量98.00)で示されるリン酸無水物としての濃度である。例えば一般に流通している85質量%のリン酸を用いてリン酸1.0質量%を含む本発明のエッチング液1.0kgを調製する場合には、その1.0kg×1.0%/85%=12gを用いることになる。また五酸化二リンを用いて同じエッチング液の1kgを調製する場合には、五酸化二リンの式量が141.94であり、また、1式量あたり加水分解により2式量のリン酸が生成するから、その1.0kg×1.0%×{(141.94/2)/98.00}=7.2gを用いればよい。なお、無水リン酸とリン酸無水物は異なる化合物であり、前者は組成式P25で示される化合物すなわち五酸化二リン、後者は組成式H3PO4で示される化合物のうち水を含まないものであり、両者は明確に区別される。 The form of phosphoric acid used for preparing the etching solution of the present invention is not particularly limited. Anhydrous crystals and aqueous solutions of various concentrations can be used. It can be used after being disassembled. The concentration of phosphoric acid in the present invention is a concentration as phosphoric anhydride represented by H 3 PO 4 (formula weight 98.00). For example, in the case of preparing 1.0 kg of the etching solution of the present invention containing 1.0% by mass of phosphoric acid using 85% by mass of phosphoric acid which is generally distributed, 1.0 kg × 1.0% / 85 % = 12 g will be used. When 1 kg of the same etching solution is prepared using diphosphorus pentoxide, the formula amount of phosphorous pentoxide is 141.94, and two formula amounts of phosphoric acid are obtained by hydrolysis per formula amount. Therefore, 1.0 kg × 1.0% × {(141.94 / 2) /98.00} = 7.2 g may be used. Phosphoric anhydride and phosphoric anhydride are different compounds. The former is a compound represented by the composition formula P 2 O 5 , that is, diphosphorus pentoxide, and the latter is water among the compounds represented by the composition formula H 3 PO 4. It is not included and the two are clearly distinguished.

本発明のエッチング液は、エッチング液の総量に対して1〜8質量%の塩化鉄(III)および塩化鉄(III)に対し20〜100質量%のリン酸を含有することが特に好ましい。かかるエッチング液を用いることで、エッチング時間が過剰であってもライン幅が減少することのない、極めて安定なエッチングが可能になる。   The etching solution of the present invention particularly preferably contains 1 to 8% by mass of iron (III) chloride and 20 to 100% by mass of phosphoric acid based on iron (III) chloride with respect to the total amount of the etching solution. By using such an etching solution, it is possible to perform extremely stable etching without reducing the line width even if the etching time is excessive.

なお、本発明のエッチング液は、塩化鉄(III)とリン酸を水に溶解・希釈して調製することが材料入手の容易性や調製作業の簡便性から最も合理的であるが、相当する量の鉄(III)イオン、塩化物イオン、リン酸イオンを含有せしめることができれば他の材料から調製しても構わない。例えば鉄(III)イオンの供給源として水酸化鉄(III)等の鉄(III)塩を用いたり、塩化物イオンの供給源として塩酸や塩化ナトリウム等の各種塩化物を用いたり、リン酸イオンの供給源としてリン酸二水素ナトリウム等の各種のリン酸塩を使用することもできる。   The etching solution of the present invention is most reasonable from the standpoint of ease of material acquisition and preparation work, although it is most reasonable to prepare it by dissolving and diluting iron (III) chloride and phosphoric acid in water. It may be prepared from other materials as long as it contains iron (III) ions, chloride ions, and phosphate ions. For example, iron (III) salts such as iron (III) hydroxide are used as the source of iron (III) ions, various chlorides such as hydrochloric acid and sodium chloride are used as the source of chloride ions, and phosphate ions Various phosphates such as sodium dihydrogen phosphate can also be used as a supply source.

本発明のエッチング液を用いてスプレーエッチングを行う場合、被エッチング面のいずれの部分に対しても、エッチング開始、すなわち被エッチング材の着目する部分がエッチング液により濡らされた時から、エッチング終了、すなわちレジストパターンのスペース部に相当する銅箔が完全に除去され、レジストパターンのスペース幅と同じスペース幅が得られる時までの間、スプレーノズルからのエッチング液が直接到達しない時間が5秒以上連続しないようにしてエッチングすることが好ましい。なお、例えば液が直接到達しない時間が4秒連続した後に一旦液が直接到達する状態に置かれ、再度液が直接到達しない時間が4秒連続することは問題がない。   When spray etching is performed using the etching solution of the present invention, any part of the surface to be etched starts etching, that is, when the target portion of the material to be etched is wetted by the etching solution, the etching is finished, That is, the copper foil corresponding to the space portion of the resist pattern is completely removed, and the time during which the etching solution from the spray nozzle does not reach directly reaches the time when the same space width as the space width of the resist pattern is obtained. It is preferable to perform the etching in such a way as not to occur. In addition, for example, there is no problem that the time when the liquid does not reach directly reaches the state where the liquid reaches directly after 4 seconds continues, and the time when the liquid does not reach again again continues for 4 seconds.

被エッチング材の、スプレーノズルから液が直接到達する部分における単位面積当たりの噴射液量を10〜100g/cm2・minとすることが好ましい。噴射液量がこれよりも少ない場合にはエッチング速度が急激に低下したり、実質的に進行しなくなったりする場合があり、また噴射液量がこれよりも多い場合にはエッチングファクターが低下することがある。 It is preferable that the amount of sprayed liquid per unit area in the portion of the material to be etched that reaches directly from the spray nozzle is 10 to 100 g / cm 2 · min. If the amount of sprayed liquid is less than this, the etching rate may decrease rapidly or may not substantially progress, and if the amount of sprayed liquid is larger than this, the etching factor will decrease. There is.

また、本発明のエッチング液を用いてスプレーエッチングを行う場合、スプレーノズルへのエッチング液の供給圧は、50〜500kPaとすることが好ましく、100kPa〜250kPaとすることがより好ましい。該供給圧がこれよりも低い場合にはエッチング速度が著しく低下する場合があり、該供給圧がこれよりも高い場合にはレジストパターンの破壊しやすくなりレジスト材料の選択が制限されるからである。   Moreover, when performing spray etching using the etching liquid of this invention, it is preferable that the supply pressure of the etching liquid to a spray nozzle shall be 50-500 kPa, and it is more preferable to set it as 100 kPa-250 kPa. If the supply pressure is lower than this, the etching rate may be remarkably reduced. If the supply pressure is higher than this, the resist pattern is likely to be broken and the selection of the resist material is limited. .

本発明のエッチング液を用いてエッチングを行う場合、エッチング液の温度は15〜45℃とすることが好ましく、15〜35℃とすることがより好ましい。該温度がこれよりも低い場合、エッチングの均一性が低下することがあり、また該温度がこれよりも高い場合、高いエッチングファクターが得られなくなることがあるからである。   When etching is performed using the etching solution of the present invention, the temperature of the etching solution is preferably 15 to 45 ° C, more preferably 15 to 35 ° C. This is because if the temperature is lower than this, the etching uniformity may be lowered, and if the temperature is higher than this, a high etching factor may not be obtained.

本発明のエッチング液には、界面活性剤、消泡剤、アルコール、グリコール等の濡れ促進剤等を含有せしめることもできるが必須ではない。また、チオ尿素等のチオ化合物、ベンゾイミダゾール等の含窒素複素環化合物は、従来エッチングファクターを向上させる薬剤として提案されているが、本発明のエッチング液にこれらを添加しても、エッチングファクターをさらに向上させる効果はないばかりか、エッチングの進行を著しく遅らせることから好ましくない。   The etching solution of the present invention may contain a surfactant, an antifoaming agent, a wetting accelerator such as alcohol and glycol, but is not essential. In addition, thio compounds such as thiourea and nitrogen-containing heterocyclic compounds such as benzimidazole have been proposed as agents for improving the etching factor. However, even if these are added to the etching solution of the present invention, the etching factor is reduced. It is not preferable because it not only has an effect of further improvement but also significantly delays the progress of etching.

本発明のエッチング液を用いたプリント基板の製造に使用するレジストは特に制限されず、例えば必要部分のみを光照射により不溶化し、不要部分をアルカリ水溶液等を用いて現像除去することでパターンを形成するいわゆるネガ型フォトレジスト、不要部分のみを光照射により可溶化し、アルカリ水溶液等を用いて現像除去してパターンを形成するいわゆるポジ型フォトレジスト、スクリーン印刷法、電子写真法、インクジェット法等により形成されたレジストパターン等を用いることができる。これらのうち、ポジ型フォトレジストにより形成されたレジストパターンを用いることで、ラインのボトム周辺に銅が残存することなく、信頼性の高いプリント配線板を製造できることから、本発明のエッチング液と共に用いるレジストパターンとして好ましく使用される。   The resist used in the production of the printed circuit board using the etching solution of the present invention is not particularly limited. For example, only necessary portions are insolubilized by light irradiation, and unnecessary portions are developed and removed using an alkaline aqueous solution or the like to form a pattern. So-called negative photoresist, solubilizing only unnecessary parts by light irradiation, developing and removing with an aqueous alkali solution etc. to form a pattern, so-called positive photoresist, screen printing, electrophotography, inkjet method, etc. A formed resist pattern or the like can be used. Among these, since a highly reliable printed wiring board can be manufactured without using copper around the bottom of the line by using a resist pattern formed by a positive photoresist, it is used together with the etching solution of the present invention. It is preferably used as a resist pattern.

本発明のエッチング液は、プリント配線板の製造のみならず、その他各種の産業用途においても、高度に制御された銅および銅合金のエッチングが必要な場合に好適に用いることができる。   The etching solution of the present invention can be suitably used not only for the production of printed wiring boards but also for various other industrial applications when highly controlled etching of copper and copper alloys is required.

なお、本発明のエッチング液を使用後に廃棄する場合、最も基本的な重金属の処理工程の1種、すなわち水酸化カルシウムを添加してpHを弱アルカリに調整する工程により、含有有害化学種である鉄(II)イオン、鉄(III)イオン、銅(I)イオン、銅(II)イオンおよびリン酸イオンの全てが環境保全上問題のない程度まで容易に沈降除去されるため、チオ化合物、アゾール化合物、アミン化合物を含有するエッチング液が必要とするような、オゾン酸化等の大掛かりな設備を要する特殊な排水処理工程は必要としない。   When the etching solution of the present invention is discarded after use, it is a harmful chemical species contained by one of the most basic heavy metal processing steps, that is, a step of adjusting the pH to a weak alkali by adding calcium hydroxide. Thio compounds and azoles because iron (II) ions, iron (III) ions, copper (I) ions, copper (II) ions and phosphate ions are all easily precipitated and removed to the extent that there are no environmental problems. There is no need for a special wastewater treatment process that requires a large facility such as ozone oxidation, which is necessary for an etching solution containing a compound or an amine compound.

以下本発明の実施例を示す。   Examples of the present invention will be described below.

[実施例1]
[エッチング液の調製]
市販の40°ボーメの塩化鉄(III)水溶液(濃度37質量%)0.27kg(無水物として0.10kg)、85質量%リン酸0.012kg(無水物として0.010kg)に水を加え10kgとし、塩化鉄(III)1.0質量%、リン酸0.10質量%を含むエッチング液を調製した。
[Example 1]
[Preparation of etchant]
Water is added to 0.27 kg (0.10 kg as an anhydride) of an aqueous solution of iron (III) chloride (concentration: 37 wt%) of 40 ° Baume and 0.012 kg of 85 wt% phosphoric acid (0.010 kg as an anhydride). An etching solution containing 10 kg and containing 1.0% by mass of iron (III) chloride and 0.10% by mass of phosphoric acid was prepared.

[レジストパターンの形成]
表面に厚み12μmの圧延銅箔を接着したガラスエポキシ基材を、濃度5質量%のペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液に30秒間浸漬した後水洗・乾燥し、次いで乾燥後のレジスト層厚みが5μmとなるようにポジ型フォトレジストを塗布した。ここにライン(W3)/スペースの幅がそれぞれ15μm/15μmの評価用パターンを露光したのち、濃度3質量%の炭酸ナトリウム水溶液を用いて露光部を除去し、レジストパターンを形成させた。
[Formation of resist pattern]
A glass epoxy base material having a rolled copper foil having a thickness of 12 μm adhered to the surface is immersed in an aqueous solution of sodium peroxodisulfate having a concentration of 5% by mass for 30 seconds, washed with water and dried, and then the resist layer thickness after drying is 5 μm. A positive photoresist was applied to the film. Here lines (W 3) / after the width of the space was exposed for evaluation pattern of 15 [mu] m / 15 [mu] m, respectively, to remove the exposed portion with a concentration of 3 wt% sodium carbonate aqueous solution to form a resist pattern.

[エッチング]
その先端を基板表面から6.0cmの位置に設けた噴角65°の充円錐型スプレーノズル(型番:ISJJX020PP、株式会社いけうち製)から、30℃に調整した上記エッチング液を、ノズルへの液供給圧200kPa、噴射量2.0kg/minで上記基板に向け噴射しエッチングを行った。エッチング終了後の基板を、直ちに5質量%の塩酸水溶液および脱イオン水を用いて洗浄し、次いで濃度10質量%の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬してフォトレジストを剥離したのち、脱イオン水を用いて洗浄し、評価用のプリント配線板を作製した。
[etching]
The above-mentioned etching liquid adjusted to 30 ° C. was supplied to the nozzle from a full cone spray nozzle (model number: ISJJX020PP, manufactured by Ikeuchi Co., Ltd.) with a jet angle of 65 ° provided at the tip of the substrate surface at a position of 6.0 cm. Etching was performed by spraying toward the substrate at a supply pressure of 200 kPa and a spray amount of 2.0 kg / min. The substrate after the etching is immediately washed with a 5 mass% hydrochloric acid aqueous solution and deionized water, and then immersed in a 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution to remove the photoresist, and then deionized water is used. The printed wiring board for evaluation was produced.

[実施例2〜11]
塩化鉄(III)およびリン酸の濃度を、表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてスプレーエッチングを行い、評価用のプリント配線板を作製した。
[Examples 2 to 11]
Except that the concentrations of iron (III) chloride and phosphoric acid were changed as shown in Table 1, spray etching was performed in the same manner as in Example 1 to produce a printed wiring board for evaluation.

[比較例1〜9]
塩化鉄(III)の濃度、リン酸の濃度および液噴射量を、表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてスプレーエッチングを行い、評価用のプリント配線板を作製した。なお、比較例4、6、8、9については、エッチング液の噴射を900秒行った時点でスペース部の銅箔がまだ除去されておらず、ここで作製を中止した。
[Comparative Examples 1 to 9]
A printed wiring board for evaluation was produced by performing spray etching in the same manner as in Example 1 except that the concentration of iron (III) chloride, the concentration of phosphoric acid, and the liquid injection amount were changed as shown in Table 1. . In Comparative Examples 4, 6, 8, and 9, the copper foil in the space was not yet removed when the etching solution was sprayed for 900 seconds, and production was stopped here.

[評価]
各実施例、比較例について、銅箔ラインのボトム幅W2が15μmになるエッチング液噴射時間Xを検討した。さらに、エッチング時間をXの1.2倍、2.0倍としてエッチングを行い、それぞれの場合についてラインのボトム幅W2およびラインのトップ幅W1を測定し、エッチングファクター2t/(W2−W1)を算出した。なお、エッチングファクターは10以上あれば実用上十分であり、これ以上の値の間でその優劣を論じることは意義が薄いので、10以上のエッチングファクターは全て10+と記載している。ライン幅の測定は顕微鏡(型番:VK−8500、株式会社キーエンス製)による観察で行った。
[Evaluation]
For each of the examples and comparative examples, the etching solution injection time X at which the bottom width W 2 of the copper foil line is 15 μm was examined. Further, etching is performed with the etching time being 1.2 times and 2.0 times X, and the bottom width W 2 of the line and the top width W 1 of the line are measured for each case, and the etching factor is 2t / (W 2 − W 1) was calculated. Note that an etching factor of 10 or more is practically sufficient, and it is not meaningful to discuss the superiority or inferiority between values higher than this. Therefore, all etching factors of 10 or more are described as 10+. The line width was measured by observation with a microscope (model number: VK-8500, manufactured by Keyence Corporation).

Figure 2009215592
Figure 2009215592

各実施例から明らかなように、本発明により、従来公知のエッチング液、エッチング方法を使用することでは困難であった、非常に高いエッチングファクターが得られるようになった。とりわけ実施例4〜5、7〜9の如き、本発明のうちでも特に好適な条件でエッチングを行った場合には、十分なスペース幅が得られた後になお長時間エッチングを継続した場合でも所定のライン幅が維持されており、極めて安定に所望の回路パターンを形成させることができた。これにより、ラインの断線を発生させることなく長時間のエッチングを行うことができ、未エッチング部の残存による回路間の短絡を確実に回避することが可能であるから、極めて高い歩留まりでプリント配線板を製造することが可能になる。   As is clear from each example, according to the present invention, an extremely high etching factor that has been difficult to use by using a conventionally known etching solution and etching method can be obtained. In particular, when etching is performed under particularly preferable conditions in the present invention as in Examples 4 to 5 and 7 to 9, a predetermined space is obtained even when etching is continued for a long time after a sufficient space width is obtained. Therefore, the desired circuit pattern could be formed very stably. As a result, it is possible to perform etching for a long time without causing disconnection of the line, and it is possible to surely avoid a short circuit between circuits due to remaining unetched portions, so that a printed wiring board with an extremely high yield. Can be manufactured.

比較例1のように、本発明のエッチング液の必須成分であるリン酸を含まないエッチング液や、比較例2および3のように、リン酸の添加量が本発明の範囲よりも少ないエッチング液では、本発明の効果である高いエッチングファクターを得ることはできなかった。また、比較例5および7のように、塩化鉄(III)の添加量が本発明の範囲よりも多いエッチング液でも、本発明の効果である高いエッチングファクターを得ることはできなかった。   Etching solution that does not contain phosphoric acid, which is an essential component of the etching solution of the present invention as in Comparative Example 1, and Etching solution in which the amount of phosphoric acid added is smaller than the range of the present invention as in Comparative Examples 2 and 3 Then, the high etching factor which is the effect of this invention was not able to be obtained. Further, as in Comparative Examples 5 and 7, even with an etching solution in which the amount of iron (III) added is larger than the range of the present invention, a high etching factor that is the effect of the present invention cannot be obtained.

また、比較例4および6のように、塩化鉄(III)の添加量が本発明の範囲よりも少ないエッチング液や、比較例8および9のように、リン酸の添加量が本発明の範囲よりも多いエッチング液では、エッチングが進行しないか、仮に進行したとしてもその完了までに極めて長い時間を要して実用的でない。   Further, as in Comparative Examples 4 and 6, an etching solution in which the amount of iron (III) added is smaller than the range of the present invention, and as in Comparative Examples 8 and 9, the amount of phosphoric acid is within the range of the present invention. If the etching solution is larger than the etching solution, even if the etching does not proceed, or if it proceeds, it takes a very long time to complete, which is not practical.

エッチング法により得られるパターンの断面略図Schematic cross-section of pattern obtained by etching method

符号の説明Explanation of symbols

1 ラインのトップ幅
2 ラインのボトム幅
3 レジストパターンのライン幅
t 銅箔の厚み
1 レジストパターン
2 銅箔
3 基材
W 1 line top width W 2 line bottom width W 3 resist pattern line width t copper foil thickness 1 resist pattern 2 copper foil 3 substrate

Claims (2)

1〜16質量%の塩化鉄(III)および塩化鉄(III)に対して10〜100質量%のリン酸を含有することを特徴とする銅および銅合金のスプレーエッチング用エッチング液。   An etching solution for spray etching of copper and copper alloy, which contains 10 to 100% by mass of phosphoric acid with respect to 1 to 16% by mass of iron (III) chloride and iron (III) chloride. 1〜8質量%の塩化鉄(III)および塩化鉄(III)に対して20〜100質量%のリン酸を含有する請求項1記載の銅および銅合金のスプレーエッチング用エッチング液。   The etching solution for spray etching of copper and copper alloy according to claim 1, comprising 20 to 100% by mass of phosphoric acid with respect to 1 to 8% by mass of iron (III) chloride and iron (III) chloride.
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