[發(fā)明專利]一種蝕刻方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310557770.1
• 申請(qǐng)日: 2011-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN103614726A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯延輝;王維亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 侯延輝;王維亮
• 主分類號(hào): C23F1/18
• 分類號(hào): C23F1/18
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 馮劍明

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)是發(fā)明專利申請(qǐng)日為2011年3月4日，申請(qǐng)?zhí)枮?01110053012.7，發(fā)明名稱為《一種不產(chǎn)生氯氣的酸性蝕刻液及其催化劑》的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明用于印刷電路板制造行業(yè)中，高精度和密度線路蝕刻使用的酸性氯化銅蝕刻過程，具體涉及一種不產(chǎn)生氯氣的酸性蝕刻液及其催化劑。

背景技術(shù)

目前電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展很快，作為承載電子產(chǎn)品的印刷電路板，也必須向能制作更精密的電路圖形的方向發(fā)展，現(xiàn)在的精密線路最細(xì)的已經(jīng)達(dá)到了25μm線徑和25μm間距的水平，在其制造過程中，蝕刻是制造印刷電路板過程中必不可少的工序，通常采用蝕刻液對(duì)印刷電路板進(jìn)行蝕刻，常用的蝕刻液分為堿性氯化銅蝕刻液和酸性氯化銅蝕刻液；而蝕刻過程中，蝕刻液需要再生循環(huán)使用，因此，為了使蝕刻液再生，需要不斷地向蝕刻液中加入添加劑。

對(duì)于堿性氯化銅蝕刻液，可以利用空氣中的氧氣來完成一價(jià)銅離子向二價(jià)銅離子轉(zhuǎn)換的過程，以使蝕刻液中的二價(jià)銅離子得到再生，同時(shí)也可以通過添加劑達(dá)到這一功效，例如，專利申請(qǐng)人菲布羅技術(shù)公司，申請(qǐng)的專利號(hào)為ZL94193307.5，發(fā)明名稱為“銅蝕刻液用添加劑”的發(fā)明專利，通過添加劑來促進(jìn)堿性氨性氯化銅蝕刻體系中銅單質(zhì)的溶解；但與酸性氯化銅蝕刻液不同的是，大多數(shù)堿性氯化銅蝕刻液以氨為主要絡(luò)合劑，不添加任何促進(jìn)劑就可以利用空氣中的氧氣來完成一價(jià)銅離子向二價(jià)銅離子的轉(zhuǎn)換過程，它的蝕刻過程是各向同性的，也就是說在蝕刻過程中，對(duì)線路側(cè)壁水平方向和線路之間的底溝垂直方向的蝕刻速度是接近的，這就導(dǎo)致了較低的蝕刻系數(shù)和對(duì)線路側(cè)面過度的蝕刻，比如在向下蝕刻掉35μm銅箔的同時(shí)它也將蝕刻掉35μm的側(cè)壁，這使它最多只能完成100μm線寬和100μm線距以上的圖形，使得堿性氯化銅蝕刻液無法完成50μm線徑和50μm間距甚至25μm線徑和25μm間距這樣精密的線路圖形的蝕刻過程。

對(duì)于酸性氯化銅蝕刻液，因?yàn)榫哂斜葔A性氯化銅蝕刻液更好的蝕刻系數(shù)，能夠蝕刻出更精細(xì)的線路圖形（比如0.5oz銅厚25μm線徑和25μm間距的或著1oz銅厚50μm線徑和50μm間距的精密線路），正越來越多的被印刷電路板行業(yè)應(yīng)用于高精度和高密度的印刷線路板的制作，常見酸性氯化銅蝕刻的自動(dòng)控制原理如下：

在蝕刻過程中，反應(yīng)的基本液被印刷電路板行業(yè)內(nèi)俗稱為母液，和用于補(bǔ)充的與基本液相比不含銅的補(bǔ)充液被行業(yè)內(nèi)俗稱為子液，酸性蝕刻母液被噴灑到印刷電路板的表面，蝕刻母液將不需要的銅除去。因?yàn)槲g刻母液與銅反應(yīng)，蝕刻母液中二價(jià)銅離子被還原成一價(jià)銅離子，需用氧化劑將一價(jià)銅離子氧化成二價(jià)銅離子，母液中氧化劑的含量越來越低。當(dāng)氧化劑含量低至一定值時(shí)，自動(dòng)添加系統(tǒng)啟動(dòng)，將蝕刻子液加入到酸性蝕刻母液中，多余的母液被排掉，在此過程中，氧化劑含量迅速升高，當(dāng)氧化劑含量達(dá)到一定值時(shí)，自動(dòng)添加系統(tǒng)停止。此外，因?yàn)槲g刻母液與銅反應(yīng)，蝕刻母液中溶入了銅，母液的比重越來越高。當(dāng)比重達(dá)到一定值時(shí)，自動(dòng)添加系統(tǒng)啟動(dòng)，將水加入到酸性蝕刻母液中，多余的母液被排掉，在此過程中，比重逐漸升高，當(dāng)比重達(dá)到一定值時(shí)，自動(dòng)添加系統(tǒng)停止。由于蝕刻子液中不含銅，因此母液的比重也部分由蝕刻子液調(diào)整。在蝕刻中，上述過程循環(huán)出現(xiàn)。

具體過程中，在酸性和高氯離子（Cl^-）環(huán)境下，印刷電路板酸性氯化銅蝕刻液中的一價(jià)銅離子很難被空氣中的氧氧化為二價(jià)銅離子，在現(xiàn)有的印刷電路板酸性蝕刻過程中，都是使用強(qiáng)氧化劑，例如雙氧水、氯酸鈉、過氧化物、硝酸以及他的鹽類做為一價(jià)銅離子向二價(jià)銅離子轉(zhuǎn)換的促進(jìn)劑，這類強(qiáng)氧化劑不單會(huì)促進(jìn)一價(jià)銅離子向二價(jià)銅離子轉(zhuǎn)換，也會(huì)將蝕刻液中的氯離子（Cl^-）氧化為氯氣（Cl₂），該副反應(yīng)有時(shí)非常激烈，產(chǎn)生大量的氯氣造成安全事故。

酸性蝕刻的反應(yīng)歷程如下：

蝕刻液中的二價(jià)銅離子（Cu²⁺）具有氧化性，能將銅單質(zhì)氧化成一價(jià)銅離子（Cu¹⁺），其反應(yīng)如下：

蝕刻反應(yīng)：Cu+CuCl₂→2CuCl，

形成的氯化亞銅（CuCl）是不易溶于水的，在有過量的氯離子（Cl^-）存在的情況下，能形成可溶性的絡(luò)合離子，其反應(yīng)如下：

絡(luò)合反應(yīng)：CuCl+4Cl^-→2[CuCl₂]^-，