[發明專利]一種酸性蝕刻液

有效

• 申請號: 201310557796.6
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN103602986A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 侯延輝;王維亮
• 申請（專利權）人: 侯延輝;王維亮
• 主分類號: C23F1/18
• 分類號: C23F1/18;B01J31/02;B01J31/04;B01J27/24
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 馮劍明

相關申請

本申請是發明專利申請日為2011年3月4日，申請號為201110053012.7，發明名稱為《一種不產生氯氣的酸性蝕刻液及其催化劑》的分案申請。

技術領域

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

背景技術

目前電子產業的發展很快，作為承載電子產品的印刷電路板，也必須向能制作更精密的電路圖形的方向發展，現在的精密線路最細的已經達到了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，通常采用蝕刻液對印刷電路板進行蝕刻，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。

對于堿性氯化銅蝕刻液，可以利用空氣中的氧氣來完成一價銅離子向二價銅離子轉換的過程，以使蝕刻液中的二價銅離子得到再生，同時也可以通過添加劑達到這一功效，例如，專利申請人菲布羅技術公司，申請的專利號為ZL94193307.5，發明名稱為“銅蝕刻液用添加劑”的發明專利，通過添加劑來促進堿性氨性氯化銅蝕刻體系中銅單質的溶解；但與酸性氯化銅蝕刻液不同的是，大多數堿性氯化銅蝕刻液以氨為主要絡合劑，不添加任何促進劑就可以利用空氣中的氧氣來完成一價銅離子向二價銅離子的轉換過程，它的蝕刻過程是各向同性的，也就是說在蝕刻過程中，對線路側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，這就導致了較低的蝕刻系數和對線路側面過度的蝕刻，比如在向下蝕刻掉35μm銅箔的同時它也將蝕刻掉35μm的側壁，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。

對于酸性氯化銅蝕刻液，因為具有比堿性氯化銅蝕刻液更好的蝕刻系數，能夠蝕刻出更精細的線路圖形（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應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控制原理如下：

在蝕刻過程中，反應的基本液被印刷電路板行業內俗稱為母液，和用于補充的與基本液相比不含銅的補充液被行業內俗稱為子液，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。因為蝕刻母液與銅反應，蝕刻母液中二價銅離子被還原成一價銅離子，需用氧化劑將一價銅離子氧化成二價銅離子，母液中氧化劑的含量越來越低。當氧化劑含量低至一定值時，自動添加系統啟動，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，當氧化劑含量達到一定值時，自動添加系統停止。此外，因為蝕刻母液與銅反應，蝕刻母液中溶入了銅，母液的比重越來越高。當比重達到一定值時，自動添加系統啟動，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，當比重達到一定值時，自動添加系統停止。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整。在蝕刻中，上述過程循環出現。

具體過程中，在酸性和高氯離子（Cl^-）環境下，印刷電路板酸性氯化銅蝕刻液中的一價銅離子很難被空氣中的氧氧化為二價銅離子，在現有的印刷電路板酸性蝕刻過程中，都是使用強氧化劑，例如雙氧水、氯酸鈉、過氧化物、硝酸以及他的鹽類做為一價銅離子向二價銅離子轉換的促進劑，這類強氧化劑不單會促進一價銅離子向二價銅離子轉換，也會將蝕刻液中的氯離子（Cl^-）氧化為氯氣（Cl₂），該副反應有時非常激烈，產生大量的氯氣造成安全事故。

酸性蝕刻的反應歷程如下：

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

蝕刻反應：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，能形成可溶性的絡合離子，其反應如下：

絡合反應：CuCl+4Cl^-→2[CuCl₂]^-，