一种碱性蚀刻液及其制备方法与流程

1.本发明涉及蚀刻液技术领域，尤其涉及一种碱性蚀刻液及其制备方法


背景技术：

2.印制电路板(pcb)，也称印刷电路板，是所有电子产品的重要组成部分。印制电路板生产工艺过程中主要包括以下几个工序：1)内层线路制作；2)板材的压合；3)板上钻孔；4)孔上镀铜(一次铜)；5)外层线路加工(二次铜)；6)保护漆处理；7)文字印刷；8)元件接点加工；9)成品成型切割；10)产品检测包装。其中，pcb蚀刻主要发生在内层线路制作及外层线路加工(二次铜)过程中。
3.由此可见，蚀刻液在印制电路板的生产工艺中起着举足轻重的作用，其选择直接影响着印制电路板的质量及成品率，若选择不当甚至可能造成印制电路板的蚀刻失败，产生不合格产品。
4.目前pcb生产加工中已经使用过的蚀刻液有如下六种类型：酸性氯化铜蚀刻液、碱性氯化铜蚀刻液、氯化铁蚀刻液、过硫酸铵蚀刻液、铬酸蚀刻液和亚氯酸钠蚀刻液，现有技术中碱性氯化铜蚀刻液蚀刻速率快、含铜量高、蚀刻速率易控制、易于回收，主要应用于多层印制板的外层电路的制作。但是现有技术的碱性蚀刻液存在以下技术问题：
5.1)蚀刻板面易形成碱式氯化铜等沉积物而阻碍蚀刻的进行并使侧蚀加大。2)氨耗量很大，pcb蚀刻工序每吨蚀刻液有50kg以上的氨逸出，蚀刻后的废蚀刻液含氨和乙醇铵达100kg/t以上，其生产配制、运输、使用和使用后的处理过程都有大量氨气逸出,对生产车间和周边环境的负面影响十分突出。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供了一种碱性蚀刻液及其制备方法，具体内容如下：
7.本发明的第一个目的在于提供一种碱性蚀刻液，其技术点在于，每1l纯净水中包括240-250g的氯化铜、3.5-4.5mol的盐酸、4.5-5mol的乙醇铵、50-60g氢氧化钠、140-150g碳酸和0.5-1.5g2-巯基-1-甲基咪唑，所述碱性蚀刻液的ph为8.5-9.0。
8.为了更好的实现上述技术方案，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中氯化铜为二水合氯化铜。
9.为了更好的实现上述技术方案，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中盐酸为浓盐酸，质量分数为38wt％。
10.为了更好的实现上述技术方案，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中乙醇铵为一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的任意一种。
11.本发明的第二个目的在于提供一种碱性蚀刻液的制备方法，其技术点在于，包括以下步骤：
12.步骤一，将氯化铜溶于乙醇铵，搅拌至溶解得到氯化铜的乙醇铵溶液；
13.步骤二，将盐酸溶于15-25℃的纯净水中，搅拌至溶解得到盐酸溶液；
14.步骤三、然后将步骤一得到氯化铜的乙醇铵溶液的和步骤二得到的盐酸溶液混合得到混合溶液a；
15.步骤四，在混合溶液a中加入2-巯基-1-甲基咪唑并在50-70℃搅拌2-4h，静置12h得到混合溶液b；
16.步骤五，用氢氧化钠和碳酸钠调节混合溶液b的ph，使所述碱性蚀刻液的ph为8.5-9.0。
17.与现有技术相比，本发明一种碱性蚀刻液及其制备方法能够达到以下有益效果：
18.本发明提供的一种碱性蚀刻液包括纯净水、氯化铜、盐酸、乙醇铵、氢氧化钠、碳酸钠和2-巯基-1-甲基咪唑，本发明的配方体系中氨的消耗量大大减少，在工业化生产中对环境十分友好，且本发明的的配方体系中氯化铜溶解于乙醇铵中获得铜-乙醇胺络合物大大减少碱式氯化铜等沉积物的产生，进而减少侧蚀的发生，进一步的本发明的配方体系中的2-巯基-1-甲基咪唑能形成咪唑巯基自由基，该咪唑巯基自由基既具有氧化电路板的作用，又具有跟铜离子络合溶解的作用，双效作用，提高了蚀刻电路板的能力。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1
21.本实施例的一种碱性蚀刻液，每1l纯净水中包括245g的氯化铜、4mol的盐酸、4.75mol的乙醇铵、55g氢氧化钠、145g碳酸和1g2-巯基-1-甲基咪唑，所述碱性蚀刻液的ph为8.7。
22.进一步的，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中氯化铜为二水合氯化铜。
23.进一步的，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中盐酸为浓盐酸，质量分数为38wt％。
24.进一步的，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中乙醇铵为一乙醇胺。
25.按照上述配方，本实施例的碱性蚀刻液的制备方法包括以下步骤：
26.步骤一，将氯化铜溶于乙醇铵，搅拌至溶解得到氯化铜的乙醇铵溶液；
27.步骤二，将盐酸溶于20℃的纯净水中，搅拌至溶解得到盐酸溶液；
28.步骤三、然后将步骤一得到氯化铜的乙醇铵溶液的和步骤二得到的盐酸溶液混合得到混合溶液a；
29.步骤四，在混合溶液a中加入2-巯基-1-甲基咪唑并在60℃搅拌3h，静置12h得到混合溶液b；
30.步骤五，用氢氧化钠和碳酸钠调节混合溶液b的ph，使所述碱性蚀刻液的ph为8.7。
31.实施例2
32.本实施例的一种碱性蚀刻液，每1l纯净水中包括240g的氯化铜、3.5mol的盐酸、4.5mol的乙醇铵、50g氢氧化钠、140g碳酸和0.5g2-巯基-1-甲基咪唑，所述碱性蚀刻液的ph为8.5。
33.进一步的，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中氯化铜为二水合氯化铜。
34.进一步的，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中盐酸为浓盐酸，质量分数为38wt％。
35.进一步的，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中乙醇铵为二乙醇胺。
36.按照上述配方，本实施例的碱性蚀刻液的制备方法包括以下步骤：
37.步骤一，将氯化铜溶于乙醇铵，搅拌至溶解得到氯化铜的乙醇铵溶液；
38.步骤二，将盐酸溶于15℃的纯净水中，搅拌至溶解得到盐酸溶液；
39.步骤三、然后将步骤一得到氯化铜的乙醇铵溶液的和步骤二得到的盐酸溶液混合得到混合溶液a；
40.步骤四，在混合溶液a中加入2-巯基-1-甲基咪唑并在50℃搅拌4h，静置12h得到混合溶液b；
41.步骤五，用氢氧化钠和碳酸钠调节混合溶液b的ph，使所述碱性蚀刻液的ph为8.5。
42.实施例3
43.本实施例的一种碱性蚀刻液，每1l纯净水中包括250g的氯化铜、4.5mol的盐酸、5mol的乙醇铵、60g氢氧化钠、150g碳酸和1.5g2-巯基-1-甲基咪唑，所述碱性蚀刻液的ph为9.0。
44.进一步的，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中氯化铜为二水合氯化铜。
45.进一步的，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中盐酸为浓盐酸，质量分数为38wt％。
46.进一步的，本发明的碱性蚀刻液的配方系统中乙醇铵为三乙醇胺。
47.按照上述配方，本实施例的碱性蚀刻液的制备方法包括以下步骤：
48.步骤一，将氯化铜溶于乙醇铵，搅拌至溶解得到氯化铜的乙醇铵溶液；
49.步骤二，将盐酸溶于25℃的纯净水中，搅拌至溶解得到盐酸溶液；
50.步骤三、然后将步骤一得到氯化铜的乙醇铵溶液的和步骤二得到的盐酸溶液混合得到混合溶液a；
51.步骤四，在混合溶液a中加入2-巯基-1-甲基咪唑并在70℃搅拌2h，静置12h得到混合溶液b；
52.步骤五，用氢氧化钠和碳酸钠调节混合溶液b的ph，使所述碱性蚀刻液的ph为9.0。
53.对比例1
54.将施例1中“包括245g的氯化铜、4mol的盐酸、4.75mol的乙醇铵”改成“包括245g的氯化铜、4mol的盐、4.75mol的氨”，其余操作同实施例1。
55.对比例2
56.将施例1中“245g的氯化铜、4mol的盐酸、4.75mol的乙醇铵、55g氢氧化钠、145g碳酸和1g2-巯基-1-甲基咪唑”改成“245g的氯化铜、4mol的盐酸、4.75mol的乙醇铵、55g氢氧化钠和145g碳酸”，其余操作同实施例1。
57.试验例
58.为验证上述配方是否达到有益效果，分别采用实施例1-3和对比例1-2制备得到的蚀刻液对厚度约为33μm铜线路进行刻蚀8h后观察刻蚀情况，结果见下表1：
59.表1
[0060] 有无氨气产生有无沉淀二价铜离子含量(g/l)刻蚀系数实施例1无无1456.59实施例2无无1656.48
实施例3无无1556.50对比例1有无803.56对比例2无有763.46
[0061]
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。