一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂和酸性刻蚀液及其应用的制作方法

1.本发明涉及刻蚀技术领域，尤其涉及一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂和酸性刻蚀液及其应用。


背景技术：

2.随着5g的普及以及集成电路的不断升级，高密度互联线路板可以符合电子产品小型化、多功能化、高速化等要求，然而针对更精细的线路设计要求，尤为重要的体现在了精密线路对蚀刻因子的高要求。在pcb板蚀刻过程中侧蚀不可避免，都会产生蚀刻因子，行业内一般要求蚀刻因子在大于3.0。目前，线路板制作领域超精细线路制作工艺已发展至40um/40um以下的线宽线距，因此对蚀刻液的使用则更注重蚀刻品质。
3.为满足终端客户的需求，解决精细化pcb生产工艺蚀刻难题，提升蚀刻良率，减少侧蚀，通常采用对蚀刻设备的改进及蚀刻参数的管控，这些办法对减小侧蚀有一定帮助，但对于越来越精细的线路而言，作用不大。因此，采用蚀刻添加剂的方式才是从根本上解决侧蚀问题的最佳方式，内层酸性蚀刻相对外层刻蚀更加需要添加剂以提高刻蚀因子，如最常见的氨氮类有机物有唑类、吡啶类等等，常被用作酸性蚀刻液的添加剂，具有提升蚀刻液蚀刻因子的作用。其主要是通过添加氨氮体系中的保护剂成分保护铜线路侧壁，减小侧蚀。
4.然而氨氮有机物对铜的保护在普通环境中较好，但氨氛类添加剂分子结构之间很难交互，形成的保护层不完整，因此对各个位置的保护效果非常单一，易出现漏洞。同时酸性蚀刻体系中有较多氯离子，氯离子分子小，对这种保护膜有破坏作用，因此导致氨氮有机物形成的保护层上空洞较多，对线路的保护效果不太稳定，保护效果有限，因此对于超精密的线路，蚀刻因子提升能力不足。同时氨氮体系的添加剂往往含有季铵盐类表面活性剂作为流平剂，在喷淋状态下通常泡沫较多，对于精密线路的蚀刻新老溶液交换影响较大，添加消泡剂的话会影响正常蚀刻，此类酸性蚀刻添加剂在使用时，蚀刻速率低，影响效率。且此类物质助剂的添加会导致废液指标，特别是氨氮偏高，无法满足目前日益严格的废水排放标准。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂和酸性刻蚀液及其应用，在酸性刻蚀液中采用高分子成膜，可以保护线路板侧壁不被刻蚀，提高蚀刻因子。
6.为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂，包括以下质量分数的组分：
7.高分子成膜剂：1wt％-10wt％；
8.润湿分散剂：1wt％-20wt％；
9.水：余量；
10.其中，所述高分子成膜剂为聚乙烯吡咯烷酮、黄原胶、卡拉胶中的至少一种；所述润湿分散剂为聚醚改性聚硅氧烷、丁炔二醇乙氧基化物、混合分散剂中的至少一种，所述混
合分散剂包括四甲基炔二醇和溶剂。
11.作为优选方案，所述混合分散剂中四甲基炔二醇和溶剂的质量比为1：(1-3)。
12.作为优选方案，所述混合分散剂中溶剂为乙二醇、异丙醇和乙醇中的至少一种。
13.为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种精密线路的酸性刻蚀液，由上述一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂和刻蚀基础液混合而成，所述酸性刻蚀液添加剂的含量为0.5vt％-6vt％。
14.作为优选方案，所述酸性刻蚀液添加剂的含量为1vt％-5vt％。
15.本技术酸性刻蚀液添加剂在刻蚀液中添加量限定为1vt％-5vt％，避免添加剂较多导致保护效果太好而影响蚀刻速度导致蚀刻不完全，同时避免添加剂较少导致保护能力不够影响刻蚀因子，效果不明显。
16.作为优选方案，所述刻蚀基础液包括盐酸、二水合氯化铜和水，二水合氯化铜的浓度为150g/l，盐酸浓度为2mo l/l。为了解决上述技术问题，本发明目的之三提供了一种精密线路的酸性刻蚀液在高密度线路板领域中的应用，具体适用于多层印制板的内层电路图形的制作及纯锡印制板的蚀刻，加了酸性刻蚀液添加剂后，能够提升蚀刻品质，对于线宽线距较小(40μm
×
40μm)的内层电路图形的蚀刻也同样适用。
17.作为优选方案，刻蚀温度为50℃，蚀刻比重控制在1.300，刻蚀过程实时监控酸性蚀刻液的氧化还原电位，所述酸性刻蚀液的氧化还原电位控制在：520mv-560mv。
18.作为优选方案，采用氧化剂nac l o3调节酸性刻蚀液的氧化还原电位。
19.相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
20.1、本发明的添加剂在酸性刻蚀液中利用特定的高分子成膜，与铜离子形成络合物附着在铜表面，成膜性更强，线路间的底铜在喷淋设备中正面喷淋，络合物保护膜很容易破裂进而使得底铜被蚀刻溶解，而吸附在线路侧壁上的膜由于受流体扰动较小，可以保护侧壁的铜，减少侵蚀，降低线路侧壁破膜被不规则蚀刻的风险，能够用于精密线路的蚀刻，提高蚀刻因子，减少侧蚀。
21.2、本发明润湿剂采用的润湿剂，能够降低动态表面张力，使蚀刻液在喷淋流动状态下能够更加快速且全面地与表面铜和线路之间的铜接触，线路间溶液交换迅速且充分，蚀刻速度快，能够显著提高蚀刻因子。
22.3、本发明为无泡环保型酸性蚀刻液添加剂，其在喷淋状态下无泡，不影响蚀刻效果，能够更加全面地与线路铜接触，表面张力小，分散性强，使得线路间溶液交换充分，耗量少，成本低，能够显著提高蚀刻因子，同时在酸性和氧化性蚀刻液中性质稳定，不会产生副产物和有害物质，无需额外以添加助剂来提升蚀刻效果，不会导致废液指标超标，安全环保。
23.4.本技术酸性刻蚀液添加剂体系采用的润湿剂，主要是降低溶液表面张力，使其与金属铜的接触更加全面，使得刻蚀液更快速进入精密线路中，提高溶液交换效率。
附图说明
24.图1：为本发明采用切片法检测刻蚀因子的示意图；
25.图2：为采用本发明实施例一中酸性刻蚀液的样品切片图；
26.图3：为采用本发明实施例二中酸性刻蚀液的样品切片图；2·
2h2o的浓度为150g/l。
50.实施例二
51.一种精密线路的酸性刻蚀液，与实施例一不同的地方在于，添加剂为制备例二获得的添加剂。
52.实施例三
53.一种精密线路的酸性刻蚀液，与实施例一不同的地方在于，添加剂为制备例三获得的添加剂。
54.实施例四
55.一种精密线路的酸性刻蚀液，与实施例一不同的地方在于，添加剂的含量为5vt％。
56.实施例五
57.一种精密线路的酸性刻蚀液，与实施例一不同的地方在于，添加剂的含量为0.5vt％。
58.对比例一
59.一种精密线路的酸性刻蚀液，与实施例一不同的地方在于，添加剂的含量为0。
60.对比例二
61.一种精密线路的酸性刻蚀液，与实施例一不同的地方在于，添加剂为对比制备例一获得的添加剂。
62.对比例三
63.一种精密线路的酸性刻蚀液，与实施例一不同的地方在于，添加剂为对比制备例二获得的添加剂。
64.对比例四
65.一种精密线路的酸性刻蚀液，与实施例一不同的地方在于，添加剂为对比制备例三获得的添加剂。
66.对比例五
67.一种精密线路的酸性刻蚀液，与实施例一不同的地方在于，添加剂的含量为10vt％。
68.性能效果测试：
69.1、蚀刻因子：采用切片法，刻蚀温度为50℃，蚀刻比重控制在1.300，使用氧化还原电位计实时监控酸性蚀刻液的氧化还原电位，选择是否补加氧化剂nac l o3,酸性刻蚀液的氧化还原电位控制在：520mv-560mv，此处控制为550mv，蚀刻完后在每种测试板面同一线路同一位置打切片，观察线路蚀刻情况，计算蚀刻因子，如图1所示，蚀刻因子＝蚀刻深度(底铜厚度)/侧蚀宽度＝c/【(a+b)/2】，结果如下表1和图2-11所示。
70.2、蚀刻液表面张力：用表面张力仪测定，采用铂金板法，铂金板法是用24mm
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10mm
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0.1mm的铂金板，表面进行喷砂粗化处理，为的是更好地与被测液体润湿。测试时将铂金板轻轻地接触到液面(或界面)，由于液体表面张力的作用会将铂金板往下拉，当液体的表面张力及其他相关的力与仪器测试的反向的力达到平衡时，测试值就稳定不变。当感测浸入到被测液体后，白金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉，当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测白金板就会停止向
液体内部浸入，这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值，结果如下表1所示。
71.表1-本技术实施例和对比例酸性刻蚀液的性能检测结果
[0072][0073][0074]
结合图2、11以及表1中实施例1和对比例5的性能检测结果可知，对比例5中添加剂含量太高，导致其保护能力过高，酸性刻蚀液对线路蚀刻不尽，线路间有铜残留以及蚀刻程度不够，而实施例五添加剂添加量偏少，导致效果不明显，蚀刻因子不够高。
[0075]
结合图2-4、7、10以及表1中实施例1-3和对比例1、4的性能检测结果可知，线路两边倾斜角度越小，蚀刻因子越小，两边越陡，蚀刻因子越大，对比例4的添加剂采用阿拉伯胶作为高分子成膜剂，最终蚀刻因子为2.0，与实施例1-3的刻蚀因子相比相差很大，与对比例1(空白实验)相比蚀刻因子基本无改变。
[0076]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂，其特征在于，包括以下质量分数的组分：高分子成膜剂：1wt％-10wt％；润湿分散剂：1wt％-20wt％；水：余量；其中，所述高分子成膜剂为聚乙烯吡咯烷酮、黄原胶、卡拉胶中的至少一种；所述润湿分散剂为聚醚改性聚硅氧烷、丁炔二醇乙氧基化物、混合分散剂中的至少一种，所述混合分散剂包括四甲基炔二醇和溶剂。2.如权利要求1所述的一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂，其特征在于，所述混合分散剂中四甲基炔二醇和溶剂的质量比为1：(1-3)。3.如权利要求1所述的一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂，其特征在于，所述混合分散剂中溶剂为乙二醇、异丙醇和乙醇中的至少一种。4.一种精密线路的酸性刻蚀液，其特征在于，由权利要求1-3任一所述的一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂和刻蚀基础液混合而成，所述酸性刻蚀液添加剂的含量0.5vt％-6vt％。5.如权利要求4所述的一种精密线路的酸性刻蚀液，其特征在于，所述酸性刻蚀液添加剂的含量为1vt％-5vt％。6.如权利要求4所述的一种精密线路的酸性刻蚀液，其特征在于，所述刻蚀基础液包括盐酸、二水合氯化铜和水，二水合氯化铜的浓度为150g/l，盐酸浓度为2mol/l。7.一种如权利要求4-6任一所述的精密线路的酸性刻蚀液在高密度线路板领域中的应用。8.如权利要求7所述的一种精密线路的酸性刻蚀液在高密度线路板领域中的应用，其特征在于，刻蚀温度为50℃，蚀刻比重控制在1.300，刻蚀过程实时监控酸性蚀刻液的氧化还原电位，所述酸性刻蚀液的氧化还原电位控制在：520mv-560mv。9.如权利要求7所述的一种精密线路的酸性刻蚀液在高密度线路板领域中的应用，其特征在于，采用氧化剂naclo3调节酸性刻蚀液的氧化还原电位。

技术总结
本发明公开了一种精密线路的酸性刻蚀液添加剂和酸性刻蚀液及其应用，涉及刻蚀技术领域。添加剂包括以下质量分数的组分：高分子成膜剂：1wt％-10wt％；润湿分散剂：5wt％-15wt％；水：余量。本发明添加剂在酸性刻蚀液中利用高分子成膜，与铜离子形成络合物附着在铜表面，联合性更强，线路间的底铜受流体扰动大容易破裂进而使得底铜被蚀刻液溶解，而吸附在线路侧壁上的膜由于受流体扰动较小，可以保护侧壁的铜，避免侵蚀，降低线路侧壁破膜被不规则蚀刻的风险，并且减少侧蚀提高蚀刻因子。并且减少侧蚀提高蚀刻因子。并且减少侧蚀提高蚀刻因子。


技术研发人员：石宗武 周健 许航
受保护的技术使用者：深圳市点石源水处理技术有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/9/25