新型环保硫酸双氧水微蚀体系前处理工艺研究与应用

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1、!矍丝竺三竺型 !竺竺 !竺竺 !：竺 !竺 ! ： !：兰量苎量 !堡童 !竺曼兰耋新型环保硫酸一双氧水微蚀体系前处理工艺研究与应用ParCode ： A_039来兴华 珠海方正印刷电路板发展有限公司摘要 前 nI 艺是即甜 t路板科作十非常重要的 I序 *型 4保硫酸一 R氧水 m*“ 置Q甜目前 m学臂 mI 域的主善斜克 i向未定根 #m学 m*的基丰原 4， e折 7新!#镕砘一 H氧 mm*体 g前 i 的特点，井 攀 7#I艺 #* 应 m 关 词 前扯 a；磕酸 -取簟水馘蚀体系：环保：印制电路板中田丹娄号： TN41 文献 #嘏码： 文童蜥 ： 100扣 00帖 【2011】

2、 增刊 006“06l乇 esearch and application on new green suIfuric acjd and hydrogen peroxide micro etching pretreatment processAbshn P”lmalment ps an polant p删 m lhc produclIon ofIntcd cImult b啪 m， zHU”gk【omh nc”gn ulmrid and hyd|oge“pcroxldc micme【ching 8y蚍 m Is a tmnd l 眦 nt曲 al m删 hl“gp删 ma咖 enta啪 B4sed

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4、台、电镀、阻焊、表面处理等各个 I序。 fH场观有的前处理 I：艺有许多种其作用与 “的主要是用 J锕嘶 *洁和粗化，增人铜面的微观租 艟度，提高界州站台J常见的前处理1艺根据作用原理的不同蕾蛰有电解脱胎法、化学做蚀法、机械尉脐 和喷砂 (Pllmm)灶 g等矗法 -不刚的前处理 I艺具有十州的忧缺点选择台适的前处理 T艺 t 订教提高的产品良率和产品可靠性过去通常采川物理方法如刷孵、喷砂等方法作为前处理 I岂，但在簿扳的曲势下，尉廉 导致的尺寸变化不 避免而唼砂法叉台导致小孔雕摩与污染，圜此采用化学方法作为前处理 艺成为必拣趋 势尤其是化学徽蚀法拒捕细陶形转转和 m蜱前处理 J，岂上的应川近

5、 10年米，舶着电了产品多功能化和小型化的高速发艇印制电路扳的导线宣度与问距在以每年 6 um的 幅度趋向辅细化，如夸 75m的导线宽度 E成为主流设计， n押能终端电子产品上 50 um的导线宽度也已开始201 1秋季国际 PCB技术信息论坛 图形形成与蚀刻 Pattem Fornlation and Etching应用。同时，移动通信的发展对高速信号传输的完整性要求越来越高，平整的信号传输线可有效降低信号传输 的 “趋肤效应 ”。因此，精细导线成为高端印制电路板制作的主要难题之一，作为精细图形转移第一步的前处 理工艺，对产品品质的好坏起到决定性影响，从而引起了同行业者的研究热潮。本文从化学

6、微蚀的基本原理出发，对新型环保硫酸双氧水微蚀体系前处理工艺 (也有称之为 “超粗化 ”)进行研究，并以图形转移和阻焊为 例，分析其在印制电路板中的应用。2环保型硫酸一双氧水微蚀工艺的基本原理微蚀是蚀刻的一种，常见的化学微蚀有硫酸一双氧水、硫酸过硫酸钠、硫酸过硫酸铵、盐酸氯酸盐 111等， 基本原理是利用双氧水、过硫酸钠、氯酸盐等在酸性环境中的强氧化性，与铜面发生氧化还原反应，同时硫酸 与铜面的氧化物反应，从而达成清洁和粗化铜面的目的。新型环保硫酸双氧水微蚀工艺的基本原理是利用双氧 水的强氧化性与铜面发生化学反应，反应方程式如式 (1)：H2S04+H202+Cu 专 CuS04+2H20 (1

7、)同时在添加剂的作用下，达成良好均匀的粗化效果，过程所产生的废液通过电解原理将铜离子回收后再循 环利用嘲，反应方程式如式 (2)：阴极反应： Cu2+2e 一 _Cu 阳极反应： 20H一一 2e一 -H20+l 202 (2)硫酸双氧水体系微蚀工艺的作用过程如图 I所示。l新液添加一 E亘 )一 E蕉 - 赢 l阴极反应： H202+2e 。 寸 20H。 阳极反应： 20H _2r斗 H20+l ， 202阴极反应： cu2+2r Cu 阳极反应： 20Hj2cH20+l， 202图 1环保型硫酸一双氧水体系微蚀工艺作用原理图3硫酸一双氧水微蚀工艺研究31 硫酸一双氧水微蚀液的组成及工艺流

8、程硫酸双氧水微蚀工艺与其他如硫酸过硫酸钠微蚀工艺相比较，虽然工艺流程相似，但经硫酸双氧水微蚀 工艺处理的铜面具有均匀一致的粗糙度和很好的界面结合力，无硫酸盐残留和易清洗等优势，因此在图形转移 和阻焊等前处理工艺中的应用十分广泛。研究表明，硫酸双氧水微蚀工艺与其他化学微蚀工艺一样，微蚀液的 组成直接影响前处理的效果。硫酸双氧水微蚀液的基本组成有：硫酸、双氧水、稳定剂、促进剂和其他添加剂 等【3】。表1是硫酸双氧水微蚀液的基本组成。一 57图形形成与蚀刻 Patlem Fornlation and2011秋季国际 PCB技术信息论坛 衰 1硫酸一双氧水微蚀液的基本组成表在硫酸双氧水微蚀液的组成中，

9、双氧水具有强氧化性，但不稳定，在一定的温度下会发生环氧基断链，在二价铜离子的催化作用下产生水分子和氧气，同时双氧水分解产生的自由基会加速双氧水的分解 【4l。为抑制双ofmicrobial pretreatme nt on enzymatic hydrolysis andfermentation of cotto n stalks for ethanol productionJ氧水的分解，必须为溶液中加入稳定剂，与双氧水分解产生的自由基反应而抑制双氧水的分解。常用的双氧水Biomass and Bioenerg y， 2009， 33(1)： 8896稳定剂按其化学组成可分为含硅类和非硅类两种

10、；按其稳定功能的机理可分为吸附型和螯合型两类 15】 。吸附型稳【5】 Shi Jian,Chinn M S， Sharma-Shivappa R R Microbialpretreatment of cotton stalks by solid state cultivation ofPhanerochaet 定剂常用的有硅酸钠和聚丙烯酰胺等，螫合型稳定剂大多为有机酸多价螯合剂，如乙酰苯胺、酚磺酸钠萋嚣蓁 i薹奏蚕蓁羹薹蚕 !霎蓁冀冀羹 chryso sporiumJ Bioresource Technology ， 2008， 99(14) ： 6556-霪毡雾蓁霎 i霪冀囊霎蓁冀毳。鋈霪

11、蓁襄羹霪鋈薹鍪鋈蓁蓁 |；雾霎矍慧描夔蓁羹需鬓 j嚣冀鍪鬟冀蠢霎蘩曼蓄 564【6】Hu Song,Jess A， Xu Mi nhou Kinetic study of Chinese爱藩篓驾糯 孝 =季祭彭骱藩。囊蠢馕荡羹攀囊秽饼蕃褒：萌墼霎蓁鬟霎薹蓁萋鍪蚕羹蠢囊羹霪嚣；biomass slow pyrolysi s： Comparison of different kinetic鬟雾萋羹霎霎翼葫塑羹霎雾蠢蠢雾 j羹囊冀羹；蓁冀囊霎藿二蒌冀薹耄。羹蓁囊询羹薹薹薹冀 i蓁蠢羹霎modelsJ Fuel， 2007， 86(1718)：27782788萋鬟蓁雾蓁羹冀霪冀餐冀羹色蓁；委薹錾霪雾净

12、爨 Effect图形形成与蚀刻 Pattem Formation and Etching 201 1秋季国际 PCB技术信息论坛等，其中机械探针式量测法最为常见。表面粗糙度常用平均粗糙度砌、棱线最顶峰的平均值 Rz来描述。平均粗糙度Ra是指在待测铜面取样长度L中，针对中线所出现的棱线起伏，计算其绝对值的算术平均数，即 称为尺 a，如图 4所示。X图 4 Ra示意图及计算公式棱线最高峰的平均值R2是指在所设定的取样长度L中，分别取5个顶峰值和5个深谷值，将这lO个数据的绝对 值的总和除以 5后，所得的数值即称为 I也，如图 5所示。X图 5 Rz示意图及计算公式3 3硫酸一双氧水体系微蚀前处理在

13、印制电路板制作工艺中的应用新型硫酸双氧水体系 (超粗化 )微蚀前处理技术在印制电路板制作中的典型应用是精细图形转移、阻焊等 工艺，其在过程管控、产品良率、运行成本等方面与其他化学法、物理法前处理技术比较，表现出了明显的优 势，被同行业者所推崇。表 3是不同前处理技术的优缺点比较表。表 3不同前处理技术优缺点比较表新型硫酸双氧水微蚀前处理技术在75“m以下精细线路的制作工艺中体现出了更为突出的竞争力，其可大 幅降低线路上的开路和缺 13比例，提高图形转移的合格率，所制作的线路平整均匀，可有效降低高速传输的信融 棋铤水徽蚀前址理倒 fIis0叽 esoum精细线路的寅物嘲 缀罂： !： !： !

14、!竺 !竺 !竺：竺：竺 !峙搦失1，物删沾酊处鲤如刷肼喷砂等1岂比轻水台产生田机艟力而所导致的H 0变化。削 6址采州新型睫孵迥一席圈 6采用繇 硫酸 - 曩水挂蚀前赴口嘲作的 50rr， m 精蛔蛙路田 新制硫酸 烈氟水微蚀前处理技术在眦卅 T艺 j的应用也具有很大优势可 I丹打破的解抉无铅表面处理沉钳时的日 l岬剥离难题由此成为 0C镯扳月 l抖的热 J 前处删技术。嘲 7是眦焊用新型矾艘取毓水微蚀村处理沉锡后的赏物图。匍 7 m焊月新型硫叠一目氲水擞蚀前处理 a铝后的实牺田4结论综上所进磺酸 -烈氧水体系微蚀 di赴删 1， 1#它类掣前处理比较优势明显魁印制电踏扳前处理技术研究和 戊

15、川推 的种趋势牟文结论如 FI)新型硫酸般辄承体系徽蚀前处理技术 *能环僳，过程拧耐简单维廿 t保养撵特：(2)撤掘不FiI需求-调节微蚀址弹时同和喷淋压力，撮耪获得虽仕的制耐租糙鹰和界而蚰台力满足不同 产品的 威餐求：(3)作为轴细图肜转移蔚处 特别址制怍 75 pro 75 um咀下细线时吖有教许低线路的开辟与缺 E1获 科甲接均匀的精细导线(4)尤铂鞋删处理 T艺： l|川 j+巩惕板的目 l卅神处雕，可十分有教的解决 Il蚪剁隔难越参考文献fI】Kesheng Peng el al Cupric chIorldc-hyd r帏 hloric acid microelch roughening pwcess and its applications ICl ECWCII Shanghai 2008【2】 江被 I 循环弭用钒晰徽蚀 辊化技术 【 司掉州：音湾 IU路板坍会 TPcA， 201I【3