TW205613B - - Google Patents

Description

0ΰ6ί3 C6 D6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、創作説明 1 創作領域 本創作像關於在銅片上製造多層印刷電路板的製程時， 改進蝕刻圖型的均勻性。 創作背畺 銅蝕刻在多層印刷電路板（M LPCB)的製程是很 重要步驟。銅片，覆蓋加強玻璃纖維環氧樹脂板基底，和 變成内層電路，被影像和然後典型地使用酸 蝕刻溶液，以在基底上産生内層電路。二或更多個基底結 合於内層電路是MLPCB的内部。如圔1所示，指示的 1 ,是一個M L P C B的中間階段的一個例子。中間階段 包括板2,—個C階段加強玻璃纖維材料的，金屬導體， 3,和結合層4,其也許是一個須浸膠或Β階段材料。中 間階段也許亦包括金羼化5,在板的外表面，其最終地將 被形成圔型進入MLPCB的外電路。典型地，這蝕刻使 用鹼銅蝕刻劑。 使用氯化銅酸蝕刻劑産生大約80%的内層板，85 %的印刷和蝕刻板，和90%彈性電路板，等在美國製造 的板。目前地使用蝕刻劑和相關設備只適合於相對地簡單 電路。但，觀察到在板上蝕刻速率有大幅地不均勻，在板 上蝕刻速度的變化範圍典型地從5到10%,並且在某些 例子高到3 0%。這使得這些板的製程需更嚴格銅蝕刻製 程的控制。此外，電腦應用於多層板發展更為複雜，並且 使用更小導線。改進蝕刻均勻性應改良細線蝕刻能力。 注 事 項 再 填 寫 本 頁 裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉甲4規格（210 X 297公釐） -3 - 81.10.10,000 經濟部+央標準肩貝工消費合作社印製 C6 D6 五、創作説明 2 利用C u C ί 2蝕刻劑改進銅蝕刻製程的均勻性已有 很多嘗試。例如愛式指出增加金屬氣增加蝕刻率。改良金 屬的蝕刻使用溶液所包含鐵和氣化銅，其利用pH,溫度 ，和鹽濃度均有報導。減低過切效應利用增加具有一個結 構RO (CH2CH2=0) „3〇31^的陰離子表面劑， 和一個N—醛胺單碩烴基的非離子表面劑的混合。其中 R1代表（一）或一個鹼金羼，和R是一個（Ce-u)驗 群。 但，當在改良蝕刻率已有某些進步，仍然需在更均勻 銅蝕刻，更嚴格的蝕％製程控制。 創作的猇結 本創作像在絶緣板上蝕刻銅片的製程，其使用於製造 多層印刷電路板。本創作改良在於一個典型銅蝕刻溶液， 加入某些氣化銨烴三甲基其具有從6到2◦碩原子的烴基 鏈長度，其量足夠的獲得中間動力行為者。氣化銨十二三 甲基，氯化銨六三甲基，和氣化銨八三角度所出現量從 ◦ . 0 1到1. Owt%。一個矽基反泡沫劑所加量從 0. 05到2. 〇wt%,防止在蝕刻時發生不可接受大 量的泡沫，利用此配方，控制質量輸送速率在一個低速率 ,並且在高速率幾乎無關於質量輸送，由於表面反應率的 展示。其結果，在蝕刻率的非均勻性，由於在製程設備的 質量輸送的變化可以消除。這獨特配方能大幅地改進製造 良率，並且允許細線多層和一個雙邊電路板的製程。 ----------------^-----裝------TT-----.(.4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -* 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（2L0 X 297公坌） -4 - 81.10.10,000 烴濟部中央標準居貝工消费合作社印製 *056x3 ce _D6 _ 五、創作説明 3 圖式的簡短説明_ 圖1傺在ML P C B産品一個中間階段的示意圖代表 ，具有内金屬化是向内的MLPCB。 圖2係一個蝕刻速率變化的代表，於質量輸送動力和 中間動力具盤旋轉速度的平均根。 圖3傺一個旋轉盤組件的設計示意代表，使用於測試 蝕刻溶液的質量輸送特性。 圖4係具有2的蝕刻速率變化圖，使用於修改的 氣化銅蝕刻包含◦· ln 2和0. 22%氯化銨十二三甲基 (DTAC)，加上0· 26% (依重量）杜康544 ( DC - 544)反泡沫劑，87. 5g/iCu+2當成氣 化銅，3NHCj^, 551C;較上實曲線標示KCL包含 所增加1 . 0 Μ K C L。 圖5像一個噴灑室/池的結構的示意代表，使用於穩 定性實驗。 圖6像氯化銅蝕刻劑包括2MHCL, 0.1% DTAC和0.1%DC—544的穩定性的圖。 圖7僳氯化銅蝕刻劑正常溶液包含2MHC L , lMNaCi?，0. 1%DATC 和 0· 1%DC- 544的穩定性圖。

Hlffl說明 本創作傷改良蝕刻製程的均勻性之一種製程和化學。 ^纸ίϋ適用中國國家標準（CNS〉甲4規格（210 χ 297公釐） -5 - 81.10.10,000 (請^閲讀背_面之注意事項再塡寫本頁) 丨裝. -π. 碟- IL05613 C6 D6 五、創作説明 4 因此在製造印刷電路板的製程時，於加強銅片玻璃绺維基 底上蝕刻電路。申請人認知，蝕刻製程的不均勻由於製程 設備的某些特性所引起的。在操作，具銅片的電路板水平 地通過二個噴嘴短陣間，其噴灑蝕刻劑在板上。在板的上 表面，溶液攪在板的中間，當在板的邊緣和底表面，溶液 利用噴嘴連纊地噴灑。因此，蝕刻速率在板的上表面中間 較小的。這觀察暗示著質量輸送，此製程利用反應劑到逹 表面，利用對流擴散從表面移走産品，在反應動力是很重 要角色，因此可改善蝕刻製程的均勻性。 在一個旋轉盤的表面，質量輸送條件的理論性分析指 η 出，溶液種的輸送的速率是線性地比例於旋轉速度W的平 方根，參考物化液動力，1962, ρ93〜104。這 旋轉盤的特性已經被此領域研究者證明多次。例如電化条 統19773Ρ307〜310。對中間動力的狀況，在 低旋轉速度，溶液輸送的速度亦是ω2/2的變化。但最後 地表面反應限制所觀測反應速率，並且反應速率變成和旋 轉速度無關。在圖2說明這一般化行為。申請人獲得結論 ,相關於一個標準的或傳統的氯化銅蝕刻劑，1)，蝕刻 速率是在條件範圍上受控於質量輸送，2),具有C1-濃度大幅地增加蝕刻速率，3) , Cu〃濃度溶液（ >87. 5g/5銅）不限制蝕刻速率，4)具有C 〃濃 度減低蝕刻速率，但小於由於氣離子所增加，和5 ),使 用陽離子結合C-影轡速率，速率增加的次序NH%> K "> N a *> Η +〇 注 意 事 項 再 塡 寫 本 頁 裝 訂 經濟部中央標準局B工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -6 - 81.10.10,000 ί.0ΰϋχ3 C6 D6 五、創作説明 5 在此觀點，申請人知道，電路板蝕刻的均勻性不能改 進，利用變化標準蝕刻劑的濃利。因為標準CuC 1 2蝕 刻劑的蝕刻速率在所有條件下受到質量輸送限制，改良在 製程設備之質量輸送條件的均勻性，能導致在蝕刻均勻性 的改良。但，對在製程設備改良有限制，包括在使用者的 部份不願意修改目前現存蝕刻線。因此，假如修改 CuC 蝕刻劑的化學，將獲得如圖1所示的中間動力 條件。氣化銅蝕刻製程對於製程設備的特性有較少敏感度 〇 經濟部中央標準居貝工消費合作社印製 (請先閲請背面之注意事項再填寫本頁) _^^_ 使用2盅司的（2n. 8m i 1厚度）銅塗層加強玻璃 纖維環氣樹脂基底執行蝕刻速率實驗，其相關於使用在製 造時材料。容易受控質量輸送條件的使用於標準氯化銅的 研究，使用此材料，一個旋轉盤組件，如圖3所示，使用 於測試。組件包括一個旋轉軸11,具有較大端表面12 ，在其上安置一個銅塗層盤13,利用一値抗蝕螺絲14 固定在旋轉軸11。銅塗層盤1. 2 cm直徑在中心具有 一個0. 6cm (0. 24 in)孔，用以安裝盤於旋轉 軸。盤塗層2盎司（2. 8mi 1厚度）銅層在60 m i 1厚加強玻璃纖維環氧樹脂板基底上。旋轉軸速度變 化在從100到2000rpm範圍内，使用潘式儀器分 析旋轉模型ASR2。每一次準備250mi?體積的蝕刻 劑，並且在溫控室内在一個清潔銅盤上執行實驗。在蝕刻 前，清潔銅表面，使用下列式成份的一個烴基清潔劑：氫 氧化鈉（5oz/gal),硝酸鈉（10〇z/gal 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -7 - 81.10.10,000 C6 D6 ί.05613 五、創作説明 6 ),磷酸三鈉（8〇a/gal)，十二磺酸苯（ ◦ . loz/gal),並且清潔器池溫度維持在60¾ 。銅盤浸在清潔器内約1分鐘，在溫水洗滌30秒，在去 離子水洗滌二次。浸在1 0%硫酸1分鐘，在去離子水洗 滌，在甲醇空氣乾燥，並且在分析天平稱重決定盤的開始 重量。然後盤安裝在旋轉軸，並且在變化時間間隔蝕刻。 蝕刻盤從軸移開，洗，乾燥，和稱重。使用重量損失計算 出蝕刻速率。 標準氣化銅蝕刻劑之典型操作參數，使用在銅蝕刻製 程線是：1) , 150 到 203g/i? (20 〜27oz /sal)金部銅，2) 1. 6 到 2. 4NHC)2, 3) 31 到 35° Be,和 4) , 115 〜130°F (46 〜 55. 4¾)。蝕刻劑的再生包括泡氣氣以維持一個氣化 還原電壓（0RP)值520mv在pt對Ag/ AgCi。利用放和進程序維持特定比重，加一個2. 0 NHC P溶液代替除移蝕刻劑。 蝕刻實驗進行條件包括87. 5g/义Cu當成氣化 銅，55¾蝕刻溫度，和3或4NCP。每一個實驗分析 幾個蝕刻劑性質。H +的法定濃度決定利用滴定一個標準 NaOH溶液到一個2.4pH,使用美待模型 DL205。可滴定氣（CP_)決定利用滴定一個已 知取樣體積，稀硝酸化，一値0.1N硝酸銀溶劑到一値 第一衍生物端點。銅離子的濃度決定利用具有超硫酸體之 第一氧化Cu、相等鐵離子形成滴定一個0. INCe ----------------^-------裝------訂-----(4 (請·先閱讀戈面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公坌） 一 8 - 81.10.10,000 〇5t)ivi C6 D6 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 五、創作説明 7 (IV)標準，使用亞鐵當成指示器。溶液的密度（布美 度）測置利用一個比重計，和使用一値參考Pt_Ag/ AsCi?電偶量測氧化還原電壓（ORP)。 申請人發現，增加某些氣化銨烴三甲基的CuC)22 溶液從0. 0 1到1· 〇wt%量，進一步增加某些矽基 反泡沫劑從〇. 05到2. Owt%量，獲得質量輸送的 改進。氣化銨烴三甲基，從具有烴基鏈長度6到20所選 擇，最好地從1 0到1 8，碩原子，獲得所期望中間動力 行為，和在盤上很均勻的蝕刻速率。 顯著泡沫發生在20〇〇rpm時0.lwt%的氣 化銨十二三甲基（DTAC),但，使用杜康544 ( DC—544)的0. 26wt%反泡沫劑將解決上問題 。DTAC代表同位条列的二個增加成員是氣化銨六三甲 基（HTAC)和氯化銨八三角基（OTAC)，表1 ( 參看附錄）說明在2000rpm包括DTAC， HTAC和OTAC修改蝕刻的蝕刻速率。電壓可溶問題 對使用OTAC也許存在。表而反應速率的還原增加鏈長 度。因此，單價氣金屬烴基例如KC5和NaCP加到蝕 刻劑獲得一個越高蝕刻速率。 修改蝕刻化學的最佳添加物是具有法定濃度0. 1 WT%之氣化銨十二三甲基。當使用組合著0.lwt% DC—544反泡沫劑，獲得中間動力其蝕刻速率大約 >15〇0rpm時無關於質量輸送條件。在2000 r pm時減低蝕刻速率（不用添加物）是從1. 2m i 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-° r '7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） _ g _ 81.10.10,000 L05613 C6 D6 經濟部中央標準局Β工消费合作社印製 五、創作説明 8 /min到〇. 7mi 1/min。增加KC1或 NaC 1到蝕刻劑獲得一個較高蝕刻速率，仍然具有中間 動力。圖4代表增加DTAC和DC — 544 (較低實線 )和KC 1 (較高實線）的〇>〃2對蝕刻速率。 欲調査這些添加物的穩定性，一個最開創比例實驗執 行，以老化蝕刻劑利用在噴灑室蝕刻銅片。使用於穩定性 裝置20的結構如圖5所示，其中蝕刻劑，21，從噴嘴 22噴灑於一個2盎司（2. 8m i 1厚度）銅片23。 蝕刻劑的再生執行使用氫過氧化物一 HCi?添加物，和一 個放和進操作。氛化銅蝕刻劑的再生處方包括對毎一盎司 η 銅蝕刻增加40m$的穩定35%Η2〇2或46. 7mJ2 的穩定 30%H2〇2,和 94. 5ml 的 12MHC1。 可參考電鍍和表面加工，1983年1月pp59—62 ,的蝕刻劑再生的製程和經濟觀點。 研究修改蝕刻劑的二個公稱成份之穩定性。二個成份 包括90〜130g/i2Cu和2NH*。第一溶液稀釋 包括 0. lwt%DATC和0. lwt%DC — 544 。第二溶液成份包含（MNaC 1，並且稀釋溶液包括 0· lwt%DTAC, 0. lwt%DC-544和 lMNaCi?。在55Ό執行蝕刻實驗。正常操作包括 在毎二小時的蝕刻操作後銅離子的氣化。在4小時操作後 ,蝕刻劑稀釋獲得一個9 0g/j?Cu和2NH*的成份 。然後正常操作重覆全部90小時，相對於蝕刻池的5値 轉折。 面 項 再 填 頁 裝 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉甲4规格（210 X 297公釐） -10 - 81.10.10,000 C6 D6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、創作説明 9 圖6和7所示旋轉盤行為，指在在5個轉折操作後， 對二溶液成份維持中間動力。沒有劣化發生。在圔6起始 溶液高蝕刻速率，由於H +的高於平常濃度。在表II和 III是二個濃度之溶液性質。 為比較目地，研究幾個其它修改於池化學：1),在 大幅濃度之氯金屬的使用。2),其它增加物的使用包括 在小濃度的表面劑。為研究在蝕刻速率上氣金屬的效應， 87. 5g/)^Cu 〃的標準條件當成氯化銅，55*0和 4N增加C 1 _。使用1 ◦ 0和2 0 0 Oi* pm的旋轉速 度測試在質量輸送條件的相依。研究陽離子是NH〆， K+, Na*. Li*, Ca*2, Mg"2, Ba*2, Mn+2 ，Ca〃和Al+3。不同陽離子大幅地影響蝕刻速率，但 速率仍然質量輸送限制。單價陽離子在速率上有最大影逛 ，其相對蝕刻速率是NH^>K*>Na*>C i 二價 陽離子獲得蝕刻速率小於單價陽離子所獲得，包括 相對速率是Ca+2>Mg〃>Ba〃>Mn 〃。對三價陽 離子，Ca〃獲得較大於〃蝕刻速率。 欲研究其它添加物的效應在中間動力和蝕刻速率上， 使用 3NHCi?, 55*C 和 87. 5g/j?Cu*2 的標準 條件當成氯化銅。選擇1 500和2000r pm的旋轉 速度，當成對中間動力之高原區的特性。研究幾個有機氯 化銨和氣化氫在中間動力上它們效應。氛化四丁銨給中間 動力不需反泡沫劑，但，這添加物傾向於破裂當對連缠實 驗蝕刻速率增加。蝕刻並且不平均，具有超千分之一米刻 面 之 注 項 再 填 頁 裝 訂 •.果 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 一 11 一 81.10.10,000 L056i3 C6 D6 五、創作説明 10 度的點蝕刻。氣化四丁銨，氣化四乙基銨，和氣化四辛基 銨全部是不可溶解的，並且不具有蝕刻反應。氣吡啶鯨蛾 具有一個有限可溶性，並且出現點，非均勻蝕刻。氣化氳 十二烷胺和氣化氩八烷胺亦為不可溶解的。 上述改良和測試所提及氣化銅酸蝕刻劑亦可應用銅煙 基蝕刻劑。例如，銅蝕刻的均勻性利用一値烴基蝕刻劑具 有全部銅的150到203g/J2 (20〜27oz/ gal), 18 到 26. 5° Be (1. 145 〜 1. 225比重）5〜5, 8MAC又，pH8. 2〜 8. 8在115〜13。0°0的溫度，其改進利用增加氣化 銨烴三甲基和矽基反泡沫劑。 (嘴先閱讀嘴面之注意事項再填寫本頁) 丨裝. .ΤΓ. -{琛. 經濟部中央標準曷負工消费合作社印¾ 本紙張尺度適用中固國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公货） -12 - 81.10.10,000

Claims (1)

1. A7 B7 C7 D7 六'申請專利範团 ΓΓ.—種在用於製造印刷電路板之絶緣板上之銅片之 圖型的蝕刻方法，其包括在一個絶緣基底上接觸一個抗蝕 圖形銅片，利用在1 15至130°F (46至55¾)之 範圍内之溫度的水溶性銅蝕刻溶液於一個足夠週期，以蝕 去銅片的抗蝕未保護區，該銅蝕刻溶液選.自（a)氯化銅 溶液，其包含150到2〇3g/j? (20〜27oz/ gal)的全部銅，1.6到2. 4 N HCJ2,以及 (b),烴基銅蝕刻溶液，其包含165到188g/^ (22〜25oz/ga1)的金部銅，8. 2到8. 8 的pH,其中該蝕刻溶液包含具有烴基鏈長度從6到20 η 之一個氣化銨烴三甲基，在溶液該氯的量足夠獲得一個中 間動力行為。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中氯化銨烴三 甲基包括至少一個氣是從一群所選擇出，其包括氯化銨十 二三甲基，氣化銨六三甲基，和氣化銨八三角基。 3.如申請專利範圍第2項之方法，其中該所加氣量 從 0. 01 到 1. Owt%。 經濟部十央櫺準局R工消贽合作社印製 *(請光閱請背面之注意事項再填商本頁) 4♦如申請專利範圍第2項之方法，其中該氯化鞍煙 三甲基包括氛化銨十二三角基。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該氛化銨十 二三角基所加進量從0. 01到1. 〇wt%。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該氯化鞍十 二三角基所加進量是0.lwt%。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該溶液包含 木纸ft尺度適用中B國家揉準（CNS)T4規格(210x297公釐） ' 13 - A7 B7 C7 D7 六、申請專利範園 一個矽基反泡沫劑量是0.lwt%。 8. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該銅蝕刻溶 液包括一個矽基反泡沫劑。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該反泡沫劑 的量從0. 05到2. Owt%。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該溶液包 含一個矽基反泡沫劑量是0. lwt% * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部十央檑準局β工消贽合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格(210x297公釐） -14 -