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。
技术实现要素：
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。