一種銅蝕刻液以及制作印制電路板的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及柔性印制電路板（FPC)制作領(lǐng)域，尤其涉及一種用于制備精細(xì)線路圖 案的銅蝕刻液。
【背景技術(shù)】
[0002] 柔性印制電路板因其優(yōu)良的性能，市場(chǎng)占有率日益增加，應(yīng)用范圍更加廣泛。其 最初的原料是柔性覆銅板，通過(guò)感光材料"曝光一顯影"后實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，線路圖案上留有 抗蝕層，而非線路部分裸露出來(lái)，線路圖案的形成是通過(guò)對(duì)這些非線路部分的選擇性溶解 (即蝕刻）而獲得的。銅蝕刻液就是一種能快速干凈地溶解銅的溶液，但其又不能顯著地溶 解線路圖形下的銅，若溶解了線路部分的銅則稱為側(cè)蝕（凹蝕）。
[0003] 隨著FPC行業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)要求越來(lái)越高，如孔及孔間距越來(lái)越小、孔間線 條間距越來(lái)越近，對(duì)印制板加工行業(yè)提出了更高的要求。在蝕刻工藝中，側(cè)蝕過(guò)大，勢(shì)必傷 害過(guò)細(xì)的線路，造成斷路和縮短使用壽命。
[0004] 蝕刻液常按酸堿性分類，至今為止堿性蝕刻液多為氨性蝕刻液，它以氨和銨鹽組 成的緩沖溶液為主要成分，另含有一些微量成分以提高速度或防止側(cè)蝕。氨性蝕刻液通常 存在下述問(wèn)題：1)蝕刻板面易形成堿式氯化銅等沉積物而阻礙蝕刻的進(jìn)行并使側(cè)蝕加大； 2)氨耗量很大，線路板蝕刻工序每噸蝕刻液有50kg以上的氨逸出，蝕刻后的廢蝕刻液含氨 和銨鹽達(dá)l〇〇kg/t以上，其生產(chǎn)配制、運(yùn)輸、使用和使用后的處理過(guò)程都有大量氨氣逸出， 對(duì)生產(chǎn)車間和周邊環(huán)境的負(fù)面影響十分突出。
[0005] 采用硫酸和過(guò)氧化氫的酸性蝕刻液體系，雖然可以得到較為平整的蝕刻表面，但 側(cè)蝕非常的嚴(yán)重，影響外觀，同時(shí)這種蝕刻體系不是循環(huán)利用，隨著蝕刻的進(jìn)行酸濃度降 低，管控較為麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的主要目的在于提出一種銅蝕刻液，可以有效防止線路蝕刻過(guò)程中出現(xiàn)的 側(cè)蝕現(xiàn)象，在蝕刻后產(chǎn)生規(guī)整的矩形線路圖案，減少線路間的斷路情況。
[0007] 本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
[0008] 一種銅蝕刻液，包括以下組分：
[0009] 銅離子：70-110g/L ;
[0010] 氯離子：2. 0-5. Omol/L ;
[0011] 絡(luò)合劑：2. 5-5. 5mol/L ;
[0012] N-甲基-2-巰基咪唑：0. 1-2. 0g/L ;且所述銅蝕刻液的PH值為7. 5-9. 5。
[0013] 優(yōu)選地：所述絡(luò)合劑為乙醇胺。
[0014] 優(yōu)選地：乙醇胺濃度為4. 5-5. 0mol/L。
[0015] 優(yōu)選地：銅離子的濃度為80-95g/L，氯離子濃度為3. 5-4. 5mol/L。當(dāng)銅離子濃度 超過(guò)95g/L，氯離子濃度超過(guò)4. 5mol/L，絡(luò)合劑乙醇胺的濃度超過(guò)5. 0m〇l/L時(shí)，溶液（銅蝕 刻液）的黏度和密度明顯增加，導(dǎo)致所有反應(yīng)物質(zhì)尤其是氧氣的傳質(zhì)速度減慢，蝕刻速率 呈下降趨勢(shì)，因此，銅離子濃度控制在80-95g/L較優(yōu)，氯離子濃度控制在3. 5-4. 5mol/L較 優(yōu)，乙醇胺濃度控制在4. 5-5. Omol/L較優(yōu)。
[0016] 優(yōu)選地：N-甲基-2-巰基咪唑的濃度為0. 5-1. 5g/L。N-甲基-2-巰基咪唑的濃 度較低時(shí)會(huì)通過(guò)穩(wěn)定亞銅離子以促進(jìn)銅的溶解，但當(dāng)其濃度較高時(shí)則在銅面形成致密的沉 淀膜而抑制銅的溶解，因此其濃度控制在〇. 5-1. 5g/L較優(yōu)。
[0017] 優(yōu)選地：所述銅蝕刻液還包括用于調(diào)節(jié)PH值的氫氧化鈉。
[0018] 優(yōu)選地：所述銅蝕刻液的PH值為8. 5-9。PH值較低時(shí)，乙醇胺會(huì)轉(zhuǎn)化成陽(yáng)離子 RNH3+而降低其絡(luò)合銅的能力；而PH值太高時(shí)蝕刻反應(yīng)形成的中間態(tài)水溶性亞銅產(chǎn)物易轉(zhuǎn) 化為氯氧化物或氫氧化物沉淀物，氯氧化物或氫氧化物沉淀物在銅箔表面生成鈍化膜，阻 礙溶銅反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，因此，銅蝕刻液PH值控制在8. 5-9. 0之間較優(yōu)。
[0019] 優(yōu)選地：蝕刻時(shí)的使用溫度為55-65°C。蝕刻過(guò)程是一個(gè)表面反應(yīng)過(guò)程，受表面?zhèn)?質(zhì)控制，溫度過(guò)高時(shí)易使反應(yīng)形成的中間態(tài)亞銅產(chǎn)物分解為氯化亞銅，阻礙溶銅反應(yīng)的進(jìn) 行，且綜合考慮到銅蝕刻液對(duì)抗蝕層的破壞性和蝕刻設(shè)備（常為PVC或PP材質(zhì)）的耐熱性 能，反應(yīng)溫度控制在55-65 °C較優(yōu)。
[0020] 另外，本發(fā)明還提供一種制作印制電路板的方法，包括將前述的銅蝕刻液施加到 印制電路板以形成線路圖案的步驟。
[0021] 本發(fā)明提供的銅蝕刻液，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能有效減少側(cè)蝕現(xiàn)象的發(fā)生，另外，反 應(yīng)過(guò)程中無(wú)揮發(fā)性氨的產(chǎn)生，為一種環(huán)境友好型堿性蝕刻液；而且靜態(tài)和動(dòng)態(tài)蝕刻速率分 別達(dá) 6 μ m/min 和 20 μ m/min。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，并通過(guò)對(duì)比例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的銅 蝕刻液具有的有益效果。
[0023] 在具體實(shí)施例中提供一種銅蝕刻液，包括：銅離子，70-110g/L ;氯離子， 2. 0-5. Omol/L ;絡(luò)合劑，2. 5-5. 5mol/L ;N-甲基-2-巰基咪唑，0· 1-2. Og/L ;且該銅蝕刻液 的PH值在7. 5-9. 5之間。絡(luò)合劑可以采用乙醇胺，且用量例如可以是2. 5mol/L，3. Omol/ L，4. 0mol/L，4. 5mol/L，5. 0mol/L，5. 5mol/L等；銅離子可以通過(guò)氯化銅提供，銅離子的用 量例如可以是70g/L，80g/L，90g/L，95g/L，100g/L，110g/L等；氯離子可以通過(guò)氯化銅和/ 或鹽酸提供，氯離子的用量例如可以是2. 0mol/L，3. 0mol/L，3. 5mol/L，4. 0mol/L，4. 5mol/ L，5. Omol/L等；N-甲基-2-巰基咪唑的用量例如可以是0. Ig/L，0. 5g/L，I. 0g/L，I. 5g/L， 2. Og/L等；調(diào)節(jié)PH值可以采用例如氫氧化鈉，PH值例如可以是7. 5,8. 0,8. 5,9. 0,9. 5等； 在進(jìn)行銅蝕刻以形成線路圖案時(shí)，蝕刻液的溫度例如可以是55°C，60°C，62°C，65°C等。
[0024] 實(shí)施例I
[0025] 本實(shí)施例采用
[0026] 氯離子：3. 7mol/L
[0027] 乙醇胺：4. 7mol/L
[0028] N-甲基-2-巰基咪唑：0· 10g/L
[0029] 銅離子濃度分別為70g/L，80g/L，90g/L，100g/L，110g/L配制五組銅蝕刻液，并且 每組銅蝕刻液的使用溫度均60°C,均采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH為9. 0。
[0030] 采用上述的五組銅蝕刻液進(jìn)行銅蝕刻，并且分別通過(guò)靜態(tài)吊片和動(dòng)態(tài)噴淋蝕刻 法對(duì)前述銅蝕刻液的蝕刻速率和側(cè)蝕因子進(jìn)行測(cè)定，得到：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)蝕刻速率分別為 6 μ m/min和21. 2 μ m/min，并且在蝕刻的同時(shí)有效減少了側(cè)蝕現(xiàn)象，得到較為規(guī)整的矩形 線路。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 本實(shí)施例采用
[0033] 銅離子：85g/L
[0034] 乙醇胺：4. 7mol/L
[0035] N-甲基-2-巰基咪唑：2. Og/L
[0036] 氣離子濃度分別為 2. Omol/L，2. 5mol/L，3. Omol/L，3. 5mol/L，4. Omol/L，4. 5mol/ L，5. 0m〇l/L配制七組銅蝕刻液，并且每組銅蝕刻液的使用溫度均60°C，均采用氫氧化鈉調(diào) 節(jié)PH為9.0。
[0037] 采用本實(shí)施例的銅蝕刻液對(duì)電路板進(jìn)行銅蝕刻，并且分別通過(guò)靜態(tài)吊片和動(dòng)態(tài)噴 淋蝕刻法對(duì)前述銅蝕刻液的蝕刻速率和側(cè)蝕因子進(jìn)行測(cè)定。
[0038] 實(shí)施例3
[0039] 本實(shí)施例提供的銅蝕刻液如下：
[0040] 銅離子：85g/L
[0041] 氯離子：3.7mol/L
[0042] N-甲基-2-巰基咪唑：2. 0g/L
[0043] 乙醇胺濃度分別為 2. 5mol/L，3. 0mol/L，3. 5mol/L，4. 0mol/L，4. 5mol/L，5. Omol/ L，5. 5mol/L配制七組銅蝕刻液，并且每組銅蝕刻液的使用溫度均60°C，均采用氫氧化鈉調(diào) 節(jié)PH為9. 0。采用本實(shí)施例的銅蝕刻液對(duì)電路板進(jìn)行銅蝕刻，并且分別通過(guò)靜態(tài)吊片和動(dòng) 態(tài)噴淋蝕刻法對(duì)前述銅蝕刻液的蝕刻速率和側(cè)蝕因子進(jìn)行測(cè)定。
[0044] 對(duì)比例
[0045] 采用
[0046] 銅離子：ll5.8g/L
[0047] 氯離子：158. 6g/L
[0048] 氨（NH3) :6. 5_8mol/L
[0049] 碳酸：3. 9g/L
[0050] 配制PH為8. 2的銅蝕刻液，采用靜態(tài)吊片和動(dòng)態(tài)噴淋蝕刻法對(duì)溶液的蝕刻速率和 側(cè)蝕因子進(jìn)行測(cè)定。
[0051] 對(duì)實(shí)施例1至3,以及對(duì)比例的測(cè)定，得以下表格：
[0052]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種銅蝕刻液，其特征在于，包括以下組分： 銅離子：70-110g/L; 氯離子：2. 0-5. Omol/L ; 絡(luò)合劑：2. 5-5. 5mol/L ; N-甲基-2-巰基咪唑：0. 1-2. Og/L ;且所述銅蝕刻液的PH值為7. 5-9. 5。
2. 如權(quán)利要求1所述的銅蝕刻液，其特征在于：所述絡(luò)合劑為乙醇胺。
3. 如權(quán)利要求2所述的銅蝕刻液，其特征在于：乙醇胺濃度為4. 5-5. Omol/L。
4. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的銅蝕刻液，其特征在于：銅離子的濃度為80-95g/L，氯 離子濃度為3. 5-4. 5mol/L。
5. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的銅蝕刻液，其特征在于：N-甲基-2-巰基咪唑的濃度 為 0· 5-1. 5g/L。
6. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的銅蝕刻液，其特征在于：還包括用于調(diào)節(jié)PH值的氫氧 化鈉。
7. 如權(quán)利要求6所述的銅蝕刻液，其特征在于：PH值為8. 5-9。
8. 如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的銅蝕刻液，其特征在于：蝕刻時(shí)的使用溫度為 55-65。。。
9. 一種制作印制電路板的方法，其特征在于，包括將權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的銅蝕 刻液施加到印制電路板以形成線路圖案的步驟。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅蝕刻液以及制作印制電路板的方法，所述銅蝕刻液用于對(duì)柔性印制電路板進(jìn)行銅蝕刻以形成線路圖案，該銅蝕刻液包括以下組分：銅離子：70-110g/L；氯離子：2.0-5.0mol/L；絡(luò)合劑：2.5-5.5mol/L；N-甲基-2-巰基咪唑：0.1-2.0g/L；且所述銅蝕刻液的PH值為7.5-9.5。銅蝕刻液，可以有效防止線路蝕刻過(guò)程中出現(xiàn)的側(cè)蝕現(xiàn)象，在蝕刻后產(chǎn)生規(guī)整的矩形線路圖案，減少線路間的斷路情況，同時(shí)還能提高蝕刻速率。
【IPC分類】C23F1-34
【公開號(hào)】CN104562013
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410318805
【發(fā)明人】張雙慶, 胡鋼
【申請(qǐng)人】廣東丹邦科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年7月4日