專利名稱：撓性印刷電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻法及其蝕刻液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻法及其蝕刻液屬于印刷電路領(lǐng)域，特別是涉及一種撓性印制電路基底材料聚酰亞胺薄膜的一種化學(xué)蝕刻法。
背景技術(shù)：
撓性印制電路基底材料聚酰亞胺(PI)薄膜具有優(yōu)良的耐化學(xué)性能、力學(xué)性能和電性能，作為絕緣介質(zhì)層廣泛應(yīng)用于撓性印制電路和微電子方面。用于撓性印制電路的聚酰亞胺薄膜通常有均苯型聚酰亞胺薄膜和聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜，均苯型聚酰亞胺是由均苯四酸二酐和二胺基苯醚縮聚而成，聯(lián)苯型聚酰亞胺是由聯(lián)苯四羧酸二酐(BPDA)和二胺基二苯醚(DAPE)或?qū)Ρ蕉房s聚而成，聯(lián)苯型聚酰亞胺具有更佳的耐藥品性和熱穩(wěn)定性。
PI的化學(xué)蝕刻工藝能夠應(yīng)用于蝕刻PI的不同產(chǎn)品，如半導(dǎo)體表面的保護(hù)膜，目前，PI型樹(shù)脂用作多層板或alpha線屏蔽的抗溫和抗?jié)竦慕^緣保護(hù)層。在這些應(yīng)用中，根據(jù)需要僅僅是連接盤(pán)部位需要蝕刻，特別是對(duì)于alpha線屏蔽的應(yīng)用，要求膜的厚度在10-100微米，使用化學(xué)蝕刻能夠較快、準(zhǔn)確地進(jìn)行蝕刻。還可以用于部分蝕刻，在其背面或其終端部分連接PI膜的撓性電路板。作為裝配IC的一種方法，PI膜常用于帶載的方法，在連接時(shí)PI膜必須部分被蝕刻掉。此外，在高密度互連的撓性印制電路中，可以采用化學(xué)蝕刻的方法制作微孔，化學(xué)蝕刻法比等離子體法、激光法等的制作成本低，設(shè)備投入少，其成本取決于面積而不是孔數(shù)，單位面積上的孔數(shù)越多對(duì)成本越有利，該技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)roll-to-roll工藝。
目前，該類蝕刻液有堿性水溶液或聯(lián)氨。堿性水溶液，如KOH和NaOH，在室溫下只有很小的蝕刻能力，僅僅用于粗化PI樹(shù)脂的表面。即使提高濃度和反應(yīng)溫度來(lái)提高其蝕刻能力，仍然是難以完全將其蝕刻掉。此外，在此條件下，強(qiáng)的堿性蒸汽，也使該方法難以實(shí)施。蝕刻是等方向性的，不利于微孔的制作，另外，蝕刻面粗糙以及在使用金屬作為抗蝕層時(shí)會(huì)出現(xiàn)針孔問(wèn)題。聯(lián)氨有強(qiáng)的毒性，當(dāng)少量的蒸汽接觸到皮膚時(shí)，皮膚就會(huì)遭到完全的損壞，當(dāng)蒸汽接觸到頭發(fā)，頭發(fā)會(huì)迅速變紅，當(dāng)蒸汽被吸入時(shí)黏膜就會(huì)遭到極端的損壞。因此，聯(lián)氨的方法操作是十分困難的。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種蝕刻法及其蝕刻液，不含有聯(lián)氨，有較強(qiáng)的蝕刻能力，能夠快速高精度的蝕刻撓性印制電路基底材料PI薄膜，無(wú)毒且便于實(shí)際操作。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到的，本發(fā)明是撓性印制電路基底材料聚酰亞胺薄膜的一種蝕刻液，由堿溶液、醇或醇胺、水組成的溶液，其組成重量百分比為堿溶液 5-40％，醇或醇胺10-70％
水 25-60％堿溶液是由堿金屬的氫氧化物，可以是氫氧化鈉或氫氧化鉀或氫氧化鋰中的一種或二種組成。
醇是碳數(shù)為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、丙三醇中的一種或二種或幾種混合組成。
醇胺是碳數(shù)為2-6的一醇胺、或二醇胺，可以是乙醇胺、丙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺中的一種或二種或幾種混合組成。
水為去離子水。
為了提高蝕刻液的性能，提高蝕刻效率，在本發(fā)明中添加碳酸鹽，重量百分比為0-1.5％之間。最優(yōu)化的重量百分比為碳酸鹽0.5-1.5％。
本發(fā)明蝕刻液，由堿溶液、醇或醇胺、碳酸鹽、水組成的溶液，其組成重量百分比為堿溶液5-40％，醇或醇胺 10-70％碳酸鹽0.5-1.5％水24.5-60％碳酸鹽是堿金屬的碳酸鹽，包括碳酸鉀、碳酸鈉或碳酸鋰中的一種或二種組成。
配制時(shí)，稱取適量的堿金屬氫氧化物，攪拌溶于適量的去離子水中，再加入適量的醇或醇胺，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
加入碳酸鹽的配制時(shí)，稱取適量的堿金屬氫氧化物，攪拌溶于適量的去離子水中，再加入適量的醇或醇胺，加入適量的堿金屬碳酸鹽，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
聚酰亞胺薄膜蝕刻的工藝為蝕刻前先利用熱的自來(lái)水處理聚酰亞胺薄膜，溫度為80-95℃，時(shí)間為0.5-5分鐘；然后將聚酰亞胺薄膜置于蝕刻液中，蝕刻反應(yīng)溫度為70-90℃，蝕刻時(shí)間依材料的厚度和種類而定；從蝕刻液中取出后在80-95℃左右的熱自來(lái)水中清洗，再用室溫自來(lái)水清洗，以備后用。
本發(fā)明的化學(xué)蝕刻工藝能夠應(yīng)用于蝕刻的不同產(chǎn)品，能夠較快、準(zhǔn)確地進(jìn)行蝕刻，制作成本低，設(shè)備投入少，不含有聯(lián)氨，有強(qiáng)的蝕刻能力，能夠快速高精度的蝕刻撓性印制電路基底材料PI薄膜，無(wú)毒且便于實(shí)際操作。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)具體實(shí)施例和比較例來(lái)說(shuō)明，實(shí)例1準(zhǔn)備一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的單面聚酰亞胺覆銅箔基材，置于100g的蝕刻液中，該蝕刻液包含有16.7克NaOH，50克乙醇，33.3克去離子水。
稱取16.7克NaOH，，攪拌溶于33.3克的去離子水中，再加人50克乙醇，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
蝕刻前先利用溫度為85℃的自來(lái)水處理單面銅箔基材，時(shí)間為2分鐘；然后將聚酰亞胺薄膜置于蝕刻液中，蝕刻反應(yīng)溫度為85℃，蝕刻時(shí)間15分鐘，從蝕刻液中取去后在85℃左右的熱自來(lái)水中清洗，再用常溫自來(lái)水清洗，以備后用。通過(guò)15分鐘的蝕刻反應(yīng)，觀察到單面聚酰亞胺覆銅箔基材上的PI薄膜未全部反應(yīng)完。
實(shí)例2準(zhǔn)備一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的單面聚酰亞胺覆銅箔基材，置于100g的蝕刻液中，該蝕刻液包含有20克NaOH，32克乙醇，48克水。
稱取20克NaOH，，攪拌溶于48克的去離子水中，再加入32克乙醇，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
蝕刻前先利用溫度為85℃的自來(lái)水處理聚酰亞胺薄膜，時(shí)間為2分鐘；然后將聚酰亞胺薄膜置于蝕刻液中，蝕刻反應(yīng)溫度為85℃，蝕刻時(shí)間15分鐘，從蝕刻液中取去后在85℃左右的熱自來(lái)水中清洗，再用常溫自來(lái)水清洗。觀察單面聚酰亞胺覆銅箔基材，PI薄膜全部反應(yīng)完，進(jìn)一步試驗(yàn)結(jié)果表明，在85℃下，該蝕刻液溶解PI(Kapton)厚25μm的單面聚酰亞胺覆銅箔基材的時(shí)間為12分鐘。
實(shí)例3準(zhǔn)備一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的單面聚酰亞胺覆銅箔基材，置于100g的蝕刻液中，該蝕刻液包含有23克NaOH，23克乙醇，54克水。
稱取23克NaOH，攪拌溶于54克的去離子水中，再加入23克乙醇，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
蝕刻前先利用溫度為85℃的自來(lái)水處理聚酰亞胺薄膜，時(shí)間為2分鐘；然后將聚酰亞胺薄膜置于蝕刻液中，蝕刻反應(yīng)溫度為85℃，蝕刻時(shí)間15分鐘，從蝕刻液中取去后在85℃左右的熱自來(lái)水中清洗，再用常溫自來(lái)水清洗。觀察單面聚酰亞胺覆銅箔基材，PI薄膜全部反應(yīng)完，進(jìn)一步試驗(yàn)結(jié)果表明，在85℃下，該蝕刻液溶解PI(Kapton)厚25μm的單面聚酰亞胺覆銅箔基材的時(shí)間為8分鐘。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，隨著氫氧化鈉含量的增加，反應(yīng)速度加快。但由于反應(yīng)溫度較高，導(dǎo)致乙醇的揮發(fā)較快，而隨著乙醇含量的降低，反應(yīng)速度下降。
實(shí)例4準(zhǔn)備一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的單面聚酰亞胺覆銅箔基材，置于100g的蝕刻液中，該蝕刻液包含有23克KOH，31克乙醇，46克水。
稱取23克KOH，，攪拌溶于46克的去離子水中，再加入31克乙醇，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
蝕刻前先利用溫度為85℃的自來(lái)水處理聚酰亞胺薄膜，時(shí)間為2分鐘；然后將聚酰亞胺薄膜置于蝕刻液中，蝕刻反應(yīng)溫度為85℃，蝕刻時(shí)間15分鐘，從蝕刻液中取去后在85℃左右的熱自來(lái)水中清洗，再用常溫自來(lái)水清洗。觀察單面聚酰亞胺覆銅箔基材，PI薄膜全部反應(yīng)完，進(jìn)一步試驗(yàn)結(jié)果表明，在85℃下，該蝕刻液溶解PI(Kapton)厚25μm的單面聚酰亞胺覆銅箔基材的時(shí)間為10分鐘。
實(shí)例5準(zhǔn)備一片20mm.*10mm、PI(Kapton)厚25μm的單面聚酰亞胺覆銅箔基材，置于100g的蝕刻液中，該蝕刻液包含有20克KOH，32克乙醇，48克水。
稱取20克KOH，，攪拌溶于48克的去離子水中，再加入32克乙醇，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
蝕刻前先利用溫度為85℃的自來(lái)水處理聚酰亞胺薄膜，時(shí)間為2分鐘；然后將聚酰亞胺薄膜置于蝕刻液中，蝕刻反應(yīng)溫度為85℃，蝕刻時(shí)間15分鐘，從蝕刻液中取去后在85℃左右的熱自來(lái)水中清洗，再用常溫自來(lái)水清洗。觀察單面聚酰亞胺覆銅箔基材，PI薄膜全部反應(yīng)完，進(jìn)一步試驗(yàn)結(jié)果表明，在85℃下，該蝕刻液溶解PI(Kapton)厚25μm的單面聚酰亞胺覆銅箔基材的時(shí)間為6分鐘。
氫氧化鉀蝕刻液的蝕刻PI的性能比氫氧化鈉蝕刻液好，反應(yīng)速度要快，隨著氫氧化鉀含量的增加，反應(yīng)速度加快。
實(shí)例6
準(zhǔn)備一片20mm.*10mm、厚12.5μm的PI(Taiflex公司的FD0515覆蓋膜，去掉PI表面的黏結(jié)膠)，置于100g的蝕刻液中，該蝕刻液包含有20克二乙醇胺和40克KOH，水39克，碳酸鉀1克。
稱取40克KOH，攪拌溶于水39克的去離子水中，再加入20克二乙醇胺，攪拌均勻，再加入1克碳酸鉀，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
蝕刻前先利用溫度為85℃的自來(lái)水處理聚酰亞胺薄膜，時(shí)間為2分鐘；然后將聚酰亞胺薄膜置于蝕刻液中，蝕刻反應(yīng)溫度為85℃，在85℃下溶解12.5μm厚的PI膜的時(shí)間為50秒。
權(quán)利要求
1.一種撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻液，其特征是由堿溶液、醇或醇胺、碳酸鹽、水組成的溶液，其組成為重量比百分比堿溶液5-40％，醇或醇胺 10-70％水25-60％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻液，其特征是堿金屬的氫氧化物，可以是氫氧化鈉或氫氧化鉀或氫氧化鋰中的一種或二種組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻液，其特征是醇是碳數(shù)為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、丙三醇等中的一種或二種或幾種混合組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻液，其特征是醇胺是碳數(shù)為2-6的一醇胺、或二醇胺，可以是乙醇胺、丙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺等中的一種或二種或幾種混合組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻液，其特征是添加碳酸鹽，重量比百分比為0-1.5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻液，其特征是堿金屬氫氧化物，攪拌溶于適量的去離子水中，再加入醇或醇胺，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻液，其特征是碳酸鹽是堿金屬的碳酸鹽，可以是碳酸鉀或碳酸鈉或碳酸鋰中的一種或二種組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻液，其特征是堿金屬氫氧化物，攪拌溶于適量的去離子水中，再加入醇或醇胺，加入堿金屬碳酸鹽，攪拌直至完全溶解，靜置一段時(shí)間后使用。
9.一種撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻法，其特征是利用熱的自來(lái)水處理聚酰亞胺薄膜，溫度為80-95℃，時(shí)間為0.5-5分鐘；然后將聚酰亞胺薄膜置于蝕刻液中，蝕刻反應(yīng)溫度為70-90℃，蝕刻時(shí)間1-20分鐘，從蝕刻液中取去后在80-95℃左右的熱自來(lái)水中清洗，再用常溫自來(lái)水清洗。蝕刻液是由堿溶液、醇或醇胺、水組成的溶液，其組成為重量比百分比堿溶液5-40％，醇或醇胺 10-70％水25-60％堿溶液是由堿金屬的氫氧化物，醇是碳數(shù)為2-6醇，醇胺是碳數(shù)為2-6醇胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻法，其特征是蝕刻液由堿溶液、醇或醇胺、碳酸鹽、水組成的溶液，其組成重量百分比為堿溶液5-40％，醇或醇胺 10-70％碳酸鹽0.5-1.5％水24.5-60％碳酸鹽是堿金屬的碳酸鹽，包括碳酸鉀、碳酸鈉或碳酸鋰中的一種或二種組成。
全文摘要
本發(fā)明撓性印制電路絕緣薄膜的化學(xué)蝕刻法及其蝕刻液屬于印刷電路領(lǐng)域，由堿溶液、醇或醇胺、碳酸鹽、水組成的溶液，其組成為堿溶液5－40％，醇或醇胺10－70％，碳酸鹽0－1.5％，水25－60％。堿溶液是由堿金屬的氫氧化物，可以是氫氧化鈉或氫氧化鉀或氫氧化鋰中的一種或二種組成，醇是碳數(shù)為2－6的一元醇、二元醇或三元醇，醇胺是碳數(shù)為2－6的一醇胺、或二醇胺，碳酸鹽是堿金屬的碳酸鹽，包括碳酸鉀、碳酸鈉或碳酸鋰中的一種或二種組成，本發(fā)明的化學(xué)蝕刻工藝能夠應(yīng)用于蝕刻的不同產(chǎn)品，能夠較快、準(zhǔn)確地進(jìn)行蝕刻，制作成本低，設(shè)備投入少，不含有聯(lián)氨，有強(qiáng)的蝕刻能力，能夠快速高精度的蝕刻撓性印制電路基底材料PI薄膜，無(wú)毒且便于實(shí)際操作。
文檔編號(hào)C09K13/06GK1727436SQ200510032788
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者陳兵 申請(qǐng)人:安捷利(番禺)電子實(shí)業(yè)有限公司