铜表面粗化微蚀刻液及其应用方法

摘要

本发明公开一种铜表面粗化微蚀刻液，其主要成分包括：硝酸2.5～6.0mol/L、无机酸盐10～80g/L、不饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸盐0.5～30g/L、脂肪胺1‑30g/L和余量去离子水。本发明采用硝酸/无机酸盐体系，结合不饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸盐、脂肪胺，其蚀刻速率稳定、对铜表面的粗化程度良好，且蚀刻后铜表面粗化均匀，可有效提高铜表面与聚合物类物质如干膜、感光阻焊油墨等的结合力，能够满足细线宽电路加工工艺的要求；此外其对不锈钢设备无腐蚀，没有氯离子干扰问题，因此原使用过硫酸盐体系或硫酸/双氧水体系粗化微蚀刻液的厂家不需要更换钛质设备就能使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属表面处理剂，尤其涉及一种铜表面粗 化微蚀刻液及其应用方法。

背景技术

随着电子行业的飞速发展，作为电子元器件载体的印制电 路板的电路图形线宽也越来越小。印制电路板的导电电路图形 的制作过程通常为采用光刻工艺将设计的电路图形由掩模版 转移至铜表面，然后经过曝光、显影、蚀刻等工序最终形成铜 电路图形。

由于导电图形线宽的缩小，导致铜表面与光刻工艺所使用 的湿膜、干膜或感光阻焊油墨等聚合物类物质的接触面缩小， 结合力降低。为了提高铜表面与聚合物类物质的结合力，需要 对铜表面进行粗化。

目前用于印制电路板生产过程的粗化蚀刻液主要有以下 几种类型：过硫酸盐溶液体系、硫酸/过氧化氢体系、甲酸/氯 化物体系等。其中过硫酸盐体系的粗化微蚀刻液使用简便，在 印制电路板行业普遍使用，但粗化程度较差，不能满足细线宽 电路加工的需要；硫酸/双氧水体系的粗化微蚀刻液在印制电 路板行业的应用也十分普遍，铜表面粗化程度显著好于过硫酸 盐体系，但它存在氯离子干扰问题，加工过程中进入自来水将 使微蚀刻速率和粗化程度发生很大变化，同时在细线宽电路加 工中也存在一定问题，特别是“渗镀”问题；甲酸/氯化物体 系的粗化微蚀刻液是近年逐步普及的粗化微蚀刻液，它对铜表 面的粗化效果显著优于其他体系，但该体系微蚀刻液对不锈钢 材质腐蚀严重，过去使用过硫酸盐体系或硫酸/双氧水体系粗 化微蚀刻液的厂家需要将原有不锈钢设备更换为钛质设备才 能使用，应用成本也高于过硫酸盐体系或硫酸/双氧水体系粗 化微蚀刻液。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种 铜表面粗化微蚀刻液及其应用方法，该粗化微蚀刻液蚀刻速率 稳定、粗化程度均匀，能够满足印刷电路板细线宽电路图形的 加工需求。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明公开了一种铜表面粗化微蚀刻液，该铜表面粗化微 蚀刻液其主要成分包括：硝酸2.5～6.0mol/L、无机酸盐 10～80g/L、不饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸盐0.5～30g/L、脂 肪胺1-30g/L和余量去离子水。

其中所述无机酸盐为硝酸盐、磷酸铁和氯化铁中的至少一 种。

所述不饱和脂肪酸为顺丁烯二酸、反丁烯二酸、甲基丙烯 酸和丙烯酸中的至少一种，所述不饱和脂肪酸盐为上述不饱和 脂肪酸的钠盐、钾盐和铵盐中的至少一种。不饱和脂肪酸和/ 或不饱和脂肪酸盐可加速铜表面的粗化反应，其中反丁烯二酸 是一种最优选的不饱和脂肪酸化合物，反丁烯二酸盐是一种最 优选的不饱和脂肪酸盐化合物，然而其它的类似不饱和脂肪酸 化合物和/或不饱和脂肪酸盐化合物也是适用的，比如顺丁烯 二酸和/或顺丁烯二酸盐、甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸盐、丙 烯酸和/或丙烯酸盐，或者以上几种化合物的混合物等，该混 合物可以为上述各种不饱和脂肪酸的混合物，可以为上述各种 不饱和脂肪酸盐的混合物，也可以为上述各种不饱和脂肪酸和 上述各种不饱和脂肪酸盐的混合物，但本发明不局限于此。

本发明所述的铜表面粗化微蚀刻液中还包括有脂肪胺，所 述脂肪胺为乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、单乙醇胺、三 乙醇胺中的至少一种。这是因为微蚀刻液在蚀铜的过程中，伴 随着铜离子浓度的提高，微蚀速率会发生很大变化，对蚀刻表 面的粗化均匀性造成不利影响，脂肪胺可以与铜离子形成稳定 的络合物，具有稳定腐蚀速率的作用。即脂肪胺主要用于控制 微蚀刻液微蚀速率的稳定性和粗化的均匀性。

本发明进一步的技术方案是：

所述铜表面粗化微蚀刻液其主要成分更优的包括：硝酸 2.5～3.5mol/L、无机酸盐25～40g/L、不饱和脂肪酸和/或不饱和 脂肪酸盐4～20g/L、脂肪胺10-15g/L和余量去离子水。

本发明还公开了一种采用上述铜表面粗化微蚀刻液进行 铜表面粗化微蚀刻的方法，该方法为将铜基材表面与所述铜表 面粗化微蚀刻液接触进行粗化蚀刻，其中所述铜表面粗化微蚀 刻液的温度为15～40℃。其中所述铜基材表面与铜表面粗化微 蚀刻液接触的方式为将铜基材浸渍于铜表面粗化微蚀刻液中， 并对微蚀刻液进行搅动；或将铜表面粗化微蚀刻液均匀采用低 压喷淋的方式均匀喷淋于铜基材表面，其中喷淋的压力为 0.05～0.25MPa。

本发明的有益技术效果是：本发明采用硝酸/无机酸盐体 系，结合不饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸盐、脂肪胺，其蚀 刻速率稳定、对铜表面的粗化程度良好，且蚀刻后铜表面粗化 均匀，可有效提高铜表面与聚合物类物质如干膜、感光阻焊油 墨等的结合力，能够满足细线宽电路加工工艺的要求；此外硝 酸/无机酸盐体系粗化微蚀刻液对不锈钢设备无腐蚀，没有氯 离子干扰问题，因此原使用过硫酸盐体系或硫酸/双氧水体系 粗化微蚀刻液的厂家不需要更换钛质设备就能使用，应用成本 也与过硫酸盐体系或硫酸/双氧水体系粗化微蚀刻液基本持 平。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，下述具体实 施例中未涉及的各种操作方法和原料均为本领域常规操作方 法和原料，本申请中不再赘述。

具体实施例1

将290g硝酸(65％)用蒸馏水稀释到800ml，加入20g 磷酸铁使其充分溶解，然后加入0.5g三乙醇胺和5g顺丁烯二 酸，最后用蒸馏水稀释到1L，即得到酸含量约为3.0mol/L的 粗化微蚀刻液。

具体实施例2

将450g硝酸(65％)用蒸馏水稀释到800ml，加入40g 氯化铁使其充分溶解，然后加入1g乙二胺和10g反丁烯二酸， 最后用蒸馏水稀释到1L，即得到酸含量约为4.6mol/L的粗化 微蚀刻液。

具体实施例3

将580g硝酸(65％)用蒸馏水稀释到800ml，加入60g 硝酸铵使其充分溶解，然后加入2g单乙醇胺和15g丙烯酸， 最后用蒸馏水稀释到1L，即得到酸含量约为6.0mol/L的粗化 微蚀刻液。

具体实施例4

将290g硝酸(65％)用蒸馏水稀释到800ml，加入80g 硝酸铁使其充分溶解，然后加入4g二乙烯三胺和20g甲基丙 烯酸，最后用蒸馏水稀释到1L，即得到酸含量约为3.0mol/L 的粗化微蚀刻液。

具体实施例5

将450g硝酸(65％)用蒸馏水稀释到800ml，加入60g硝 酸铵使其充分溶解，然后加入10g四乙烯五胺和25g顺丁烯二 酸，最后用蒸馏水稀释到1L，即得到酸含量约为4.6mol/L的 粗化微蚀刻液。

具体实施例6

将550g硝酸(65％)用蒸馏水稀释到800ml，加入40g氯 化铁使其充分溶解，然后加入20g三乙醇胺和8g反丁烯二酸， 最后用蒸馏水稀释到1L，即得到酸含量约为5.6mol/L的粗化 微蚀刻液。

具体实施例7

将400g硝酸(65％)用蒸馏水稀释到800ml，加入40g硝 酸铁使其充分溶解，然后加入30g单乙醇胺和16g丙烯酸，最 后用蒸馏水稀释到1L，即得到酸含量约为4.1mol/L的粗化微 蚀刻液。

具体实施例8

将350g硝酸(65％)用蒸馏水稀释到800ml，加入40g氯 化铁使其充分溶解，然后加入15g乙二胺和24g甲基丙烯酸， 最后用蒸馏水稀释到1L，即得到酸含量约为3.6mol/L的粗化 微蚀刻液。

将上述具体实施例1～8中制备所得的粗化微蚀刻液进行 蚀铜测试和不锈钢腐蚀测试，以蚀铜速率、蚀铜后铜表面粗化 形貌和不绣钢腐蚀速率为指标检测本年发明粗化微蚀刻液所 能达到的技术效果。其中蚀铜测试以F-4双面覆铜板为测试 片，测试片的规格为50mm×40mm×1mm；不锈钢腐蚀测试以 304不锈钢板为测试片，该测试片的规格为50mm×40mm× 1mm；测试条件均为30℃下无搅拌测试2min，测试结果参见 表1所述。

表1

本发明采用硝酸/无机酸盐体系，该体系粗化微蚀刻液对 铜表面的粗化程度良好，能够满足细线宽电路加工工艺的要 求；此外硝酸/无机酸盐体系粗化微蚀刻液对不锈钢设备无腐 蚀，没有氯离子干扰问题，因此原使用过硫酸盐体系或硫酸/ 双氧水体系粗化微蚀刻液的厂家不需要更换钛质设备就能使 用，应用成本也与过硫酸盐体系或硫酸/双氧水体系粗化微蚀 刻液基本持平。

以上所述仅为本发明的优先实施方式。应当指出的是，在 不脱离本发明原理的情况下，还可作出若干改进和变型，均视 为本发明的保护范围。