一種高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種印刷線路板蝕刻液，尤其涉及一種高質(zhì)高效且安全的印刷線路板 堿性氯化銅蝕刻液。
【背景技術(shù)】
[0002] 印刷線路板的蝕刻工序為將蝕刻液噴灑在顯影后的覆銅板上，利用蝕刻液與銅發(fā) 生的氧化還原反應(yīng)將前工序所做出的、有圖案的印刷線路板上未受保護的非導體部分銅蝕 刻去，形成線路。
[0003] 目前在工業(yè)中廣泛使用的蝕刻液體系有酸性氯化銅蝕刻液和堿性氯化銅蝕刻液 兩種。酸性氯化銅蝕刻液使用氯化銅作為蝕銅劑，并使用酸性氧化系統(tǒng)進行蝕銅劑的再生。 堿性氯化銅蝕刻液使用氯化銅與氨水絡(luò)合反應(yīng)所生成的二價銅氨絡(luò)合物Cu(NH 3)4Cl2作為 蝕銅劑，并與氧氣、NH4+和C廠反應(yīng)，進行蝕銅劑的再生。
[0004] 堿性氯化銅蝕刻液的蝕刻原理
[0005] 現(xiàn)有的堿性氯化銅蝕刻液的主要成分為二價銅氨絡(luò)合物Cu(NH3)4C1 2、氯化銨和氨 水。其中，Cu(NH3)4Cl2在初始配制蝕刻液時由氨水與氯化銅產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)得到：
[0006] CuC12+4NH40H - Cu (NH3) 4C12+4H20
[0007] 隨后，印刷線路板上的銅被[Cu(NH3)4]2+絡(luò)離子氧化：
[0008] Cu (NH3) 4C12+Cu - 2Cu (NH3) 2C1
[0009] 所生成的一價銅氨絡(luò)離子[Cu(NH3)2]+不具有蝕刻能力。當蝕刻液中存在過量的 NH4+和Cl _時，[Cu (NH 3) 2] +將快速地被空氣中的0 2氧化，生成二價銅氨絡(luò)離子[Cu (NH 3) 4]2+， 再次參與蝕銅，實現(xiàn)二價銅氨絡(luò)離子[Cu (NH3)4]2+的循環(huán)再生：
[0010] 4Cu (NH3) 2Cl+4NH4Cl+4NH40H+02- 4Cu (NH 3) 4C12+6H20
[0011] 與現(xiàn)有的酸性氯化銅蝕刻液相比，堿性氯化銅蝕刻液由于具有蝕刻速率快且容易 控制、溶銅能力高、再生容易以及側(cè)蝕小等優(yōu)點，在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)上逐漸被更多地使用。
[0012] 現(xiàn)有的堿性氯化銅蝕刻液的蝕刻工藝
[0013] 由于在蝕刻加工過程中，堿性氯化銅蝕刻液中的組分配比會不斷地變化，因此，在 工業(yè)生產(chǎn)中，通常使用自動檢測投料控制機，對蝕刻液的比重參數(shù)進行檢測，以實現(xiàn)堿性氯 化銅蝕刻液的自動連續(xù)再生，從而控制蝕刻液保持穩(wěn)定的蝕刻速率。該工藝通常需要將蝕 刻液細分為兩個單獨組分，以根據(jù)具體參數(shù)進行投放：
[0014] 1.氯化銅；
[0015] 2.蝕刻子液：通常為氨水和氯化銨的水溶液的混合物。
[0016] 在配制蝕刻液的過程中，首先將氨水和氯化銨溶解于水，配置蝕刻子液。
[0017] 然后，將氯化銅加入蝕刻子液中，使溶液中的銅離子濃度達到預(yù)定值，得到蝕刻 液。
[0018] 添加的氯化銅質(zhì)量按式1計算：
[0019]
【主權(quán)項】
1. 一種高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液，包括氯化銅、蝕刻子液，使用 自動檢測投料控制機對蝕刻過程中的蝕刻液比重進行控制，以使所述的蝕刻液中的銅離子 濃度不低于設(shè)定的數(shù)值；其特征在于： 所述的蝕刻子液中增加了羧酸和/或羧酸銨，其組分按重量百分比的配比如下： 氯化銨10% -30% ; 羧酸和/或羧酸銨〇.0002%-25%; 氨水0? 3-25% ; 其余為水， 所述的氯化銅的初始投放量B根據(jù)以下公式計算得到： A= (134. 5/63. 5)X銅離子濃度設(shè)定值A(chǔ); 所得的蝕刻液生產(chǎn)工藝控制參數(shù)設(shè)定：銅離子濃度為30-170g/L，pH為7. 0-8. 8。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液，其特征是 所述的蝕刻子液按重量百分比包含： 氯化銨15% -30% ; 羧酸和/或羧酸銨0.81%-12.7%; 氨水0? 5-25% ; 其余為水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述的高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液，其 特征是所述的蝕刻子液按重量百分比的組分配比為： 氯化銨15% -25% ; 羧酸和/或羧酸銨1%-8. 5%; 氨水 0. 6-20% ; 其余為水。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3任一所述的高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液， 其特征是所述的銅離子濃度為60-140g/L，pH為7. 0-8. 0。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液，其特征是 所述的羧酸為選自甲酸、檸檬酸或蘋果酸中的一種或多種，所述的羧酸銨為選自甲酸銨、檸 檬酸銨或蘋果酸銨中的一種或多種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~3所述的高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液，其特 征是還使用自動檢測投料控制機對蝕刻液的PH參數(shù)進行控制，以使所述的蝕刻液中的pH 始終在所設(shè)定的數(shù)值范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液，其特 征是在預(yù)先加入不低于lg/L的少量氯化銅后，選用銅替代氯化銅加入蝕刻子液中，所述 替代氯化銅加入蝕刻子液的銅初始量C =銅離子濃度設(shè)定值A(chǔ)-（氯化銅預(yù)先投放量 B'X63. 5 + 134. 5)g/L。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液，其特征是 還使用自動檢測投料控制機對蝕刻液的PH參數(shù)進行控制，以使所述的蝕刻液中的pH始終 在所設(shè)定的數(shù)值范圍內(nèi)。
9. 一種使用根據(jù)權(quán)利要求1~3所述的堿性氯化銅蝕刻液進行蝕刻作業(yè)的工藝方法， 使用帶比重控制系統(tǒng)的自動檢測投料控制機對蝕刻液的組分含量進行控制，其特征是在自 動檢測投料控制機上增設(shè)氨水自動檢測加投系統(tǒng)，以實時監(jiān)控蝕刻液的PH值，將所述的蝕 刻液細分為以下三個單獨組分分別放入相應(yīng)的補料槽中，以便由自動檢測投料控制機根據(jù) 蝕刻過程中蝕刻液的具體工藝參數(shù)變化而進行投放： ⑴蝕刻子液：為氯化銨、羧酸和/或羧酸銨、氨水的水溶液混合物； ⑵作為單獨組分的氨水，以便在實時監(jiān)控蝕刻液的pH值時，根據(jù)需要補充氨水； ⑶氯化銅； 所述的工藝方法包括如下步驟： 步驟1配制蝕刻子液：在常溫和常壓下，根據(jù)所述指定的蝕刻子液組分和配比，將原料 溶于水中，配制所述的蝕刻子液； 步驟2確定氯化銅初始投放量：在步驟1所得的蝕刻子液中，根據(jù)所述指定的銅離子濃 度設(shè)定值，加入氯化銅；所述氯化銅的初始投放量B根據(jù)以下公式計算得到： A=(134. 5/63. 5)X銅離子濃度設(shè)定值A(chǔ); 步驟3設(shè)置對蝕刻液的比重和pH值檢測：將步驟2所得的溶液倒入印刷線路板蝕刻生 產(chǎn)線上的蝕刻缸內(nèi)，并將所述的比重控制系統(tǒng)以及氨水自動檢測加投系統(tǒng)中對比重參數(shù)和 PH值參數(shù)的傳感器探頭分別浸入蝕刻液中，以進行檢測控制； 步驟4補料槽中添料：將步驟1所得的蝕刻子液倒入子液槽，所述的子液槽與所述的比 重控制系統(tǒng)相連；將氨水倒入氨水槽內(nèi)，所述的氨水槽與所述的氨水自動檢測加投系統(tǒng)相 連； 步驟5設(shè)定控制參數(shù)：將蝕刻缸的溫度設(shè)定為45~50°C，蝕刻機的蝕刻液噴嘴壓力設(shè) 定為2~3kg/cm2,按照所述自動檢測投料控制機上的比重控制系統(tǒng)中比重計的讀數(shù)，設(shè)定 比重數(shù)控表的投控數(shù)值；根據(jù)所述指定的PH設(shè)定值設(shè)定所述氨水自動檢測加投系統(tǒng)的pH 投控數(shù)值；開啟自動檢測投料控制機，配制得到所述的堿性氯化銅蝕刻液； 步驟6進行蝕刻作業(yè)：開始蝕刻作業(yè)，在蝕刻作業(yè)的過程中通過自動檢測投料控制機 會檢測所述生產(chǎn)工藝控制參數(shù)，自動控制系統(tǒng)適量投料補充平衡蝕刻液中的各組份。
10. -種使用根據(jù)權(quán)利要求4所述的堿性氯化銅蝕刻液進行蝕刻作業(yè)的工藝方法，使 用帶比重控制系統(tǒng)的自動檢測投料控制機對蝕刻液的組分含量進行控制，其特征是在自動 檢測投料控制機上增設(shè)氨水自動檢測加投系統(tǒng)，以實時監(jiān)控蝕刻液的PH值，將所述的蝕刻 液細分為以下三個單獨組分分別放入相應(yīng)的補料槽中，以便由自動檢測投料控制機根據(jù)蝕 刻過程中蝕刻液的具體工藝參數(shù)變化而進行投放： ⑴蝕刻子液：為氯化銨、羧酸和/或羧酸銨、氨水的水溶液混合物； ⑵作為單獨組分的氨水，以便在實時監(jiān)控蝕刻液的pH值時，根據(jù)需要補充氨水； ⑶氯化銅； 所述的工藝方法包括如下步驟： 步驟1配制蝕刻子液：在常溫和常壓下，根據(jù)所述指定的蝕刻子液組分和配比，將原料 溶于水中，配制所述的蝕刻子液； 步驟2確定氯化銅初始投放量：在步驟1所得的蝕刻子液中，根據(jù)所述指定的銅離子濃 度設(shè)定值，加入氯化銅；所述氯化銅的初始投放量B根據(jù)以下公式計算得到： A=(134. 5/63. 5)X銅離子濃度設(shè)定值A(chǔ); 步驟3設(shè)置對蝕刻液的比重和pH值檢測：將步驟2所得的溶液倒入印刷線路板蝕刻生 產(chǎn)線上的蝕刻缸內(nèi)，并將所述的比重控制系統(tǒng)以及氨水自動檢測加投系統(tǒng)中對比重參數(shù)和 PH值參數(shù)的傳感器探頭分別浸入蝕刻液中，以進行檢測控制； 步驟4補料槽中添料：將步驟1所得的蝕刻子液倒入子液槽，所述的子液槽與所述的比 重控制系統(tǒng)相連；將氨水倒入氨水槽內(nèi)，所述的氨水槽與所述的氨水自動檢測加投系統(tǒng)相 連； 步驟5設(shè)定控制參數(shù)：將蝕刻缸的溫度設(shè)定為45~50°C，蝕刻機的蝕刻液噴嘴壓力設(shè) 定為2~3kg/cm2,按照所述自動檢測投料控制機上的比重控制系統(tǒng)中比重計的讀數(shù)，設(shè)定 比重數(shù)控表的投控數(shù)值；根據(jù)所述指定的PH設(shè)定值設(shè)定所述氨水自動檢測加投系統(tǒng)的pH 投控數(shù)值；開啟自動檢測投料控制機，配制得到所述的堿性氯化銅蝕刻液； 步驟6進行蝕刻作業(yè)：開始蝕刻作業(yè)，在蝕刻作業(yè)的過程中通過自動檢測投料控制機 會檢測所述生產(chǎn)工藝控制參數(shù)，自動控制系統(tǒng)適量投料補充平衡蝕刻液中的各組份。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的一種使用本發(fā)明的堿性氯化銅蝕刻液進行蝕刻作業(yè)的 工藝方法，其特征在于，所述的作為補料用的氨水的濃度為15%~25%。
【專利摘要】一種高質(zhì)高效且安全的印刷線路板堿性氯化銅蝕刻液，包括氯化銅、蝕刻子液，使用自動檢測投料控制機對蝕刻液的比重進行控制，使所述的蝕刻液中的銅離子濃度達到設(shè)定的數(shù)值；其特征在于所述的蝕刻子液中增加了羧酸和/或羧酸銨，其組分按重量百分比的配比如下：氯化銨10％-30％；羧酸和/或羧酸銨0.0002％-25％；氨水0.3-25％；其余為水；所得的蝕刻液生產(chǎn)工藝控制參數(shù)設(shè)定：銅離子濃度為30-170g/L，pH為7.0-8.8。還可以使用自動檢測投料控制機對蝕刻液的pH參數(shù)進行控制，以使所述的蝕刻液中的pH始終在所設(shè)定的數(shù)值范圍內(nèi)。
【IPC分類】C23F1-34
【公開號】CN104862703
【申請?zhí)枴緾N201510176486
【發(fā)明人】葉濤
【申請人】葉濤
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月13日