0084] PH=2.13的硫酸，其浓度为0.37
[0085] 而硫酸-双氧水酸性刻蚀
[0086] 出 〇2+Cu 一 Cu0+出 0
[0087] Cu0+出 S〇4 一 CuS〇4+出 0 [008引总反应为：
[0089] 出化+CU+出 S〇4^CuS〇4+2 出 0
[0090] 不管是硫酸钢-硫酸型蚀刻剂还是双氧水-硫酸型蚀刻剂在蚀刻覆铜板的过程(室 溫封闭系统中），蚀刻剂中硫酸含量都会有所上升，上升幅度比较小。
[0091] 试验步骤仁）
[0092] 2.1用250ml烧杯取1#过硫酸钢蚀刻和2#过硫酸钢-硫酸型蚀刻剂各200ml，将两片 5cmX 5cm切片分别放入其中，记录各个蚀刻段的时间。
[0093] 2.2待其蚀刻完毕，把上述过硫酸钢-硫酸型蚀刻分成两份，装入200ml的烧杯中。
[0094] 2.3将其中一个安装水族气累，另一个则不安装，将两片5cm X 5cm切片分别放入其 中，打开水族气累开始计时。
[009引2.4记录蚀刻完毕的时间，并绘制表格
[0096 ] 1 #过硫酸钢蚀刻剂和2#过硫酸钢-硫酸型蚀刻剂对比试验(见表格3)
[0097]表格 3 [009引
[0099] 2#过硫酸钢-硫酸钢刻蚀剂开始打气设备和关闭打气设备对比试验(见表格4)
[0100] 表格 4
[0101]
[0102]从上面两实验数据和现象来看，加过硫酸的蚀刻剂，其速率在蚀刻前期比没有加 硫酸蚀刻剂要慢，后期速率虽然加快，但还是落后于没有加硫酸蚀刻剂，实验表明，打气揽 拌对蚀刻速率不会产生影响，只是加速试剂内的有效成分的均化，起到均匀蚀刻覆铜板的 作用。
[0103] 试验步骤(Ξ)
[0104] 3.1用250ml烧杯取2#过硫酸钢-硫酸型蚀刻剂200ml，将第一块IcmX 1.5cm切片放 入烧杯中，记录蚀刻完毕的时间，并测量铜离子含量、硫酸含最和过硫酸钢的含量，再将第 二块IcmX 1.5cm切片放入烧杯中，记录蚀刻完毕的时间，并测量铜离子、含量硫酸含量和过 硫酸钢的含量，W此类推。
[0105] 3.2绘制表格，填好记录数据
[0106] 表格5蚀刻速率和铜离子含量的关系
[0107]
[0112]参照图1，α = 1和4分别为过硫酸钢浓度和铜离子浓度单独对蚀刻速率的影响，α = 2则是它们对蚀刻速率的协同作用。
[011引联立求解得
[0114]
[0115]
[0116] 结论:传统的观念认为铜离子含虽越高，蚀刻速率越大，但试验步骤(二)结果却表 明.钢离子含量对蚀刻速率产生不了多大影响，铜离子含量和过硫酸钢对蚀刻速率的影响 也不过如此，前期基本持平，没有多大波动，过极大值后，减小缓慢，趋于零。而硫酸在蚀刻 过程含量会有所增加，增长幅度甚小，仅为0.42 %。需要说明的是：W上试验都是在室溫下 进行的，排除了溫度的影响。那么溶有化离子的蚀刻剂，在碱性环境中或者说偏离酸性、近 中性环境又会怎样呢?我们再次回到的化2S208分步反应上，在蚀刻里，不存在化2S2〇8运种物 质，尤其在碱性环境中，分步反应将停留在第一步，运时蚀刻剂存在大量的超硫酸根离子 S化8+，运种s〇58+很不稳定的，进一步和氧化性化反应，生成过硫酸亚铜的黑褐色沉淀物，反 应如下：
[0117] 出 S〇4+NaOH=Na2S〇4+出 0
[0118] NaOH过剩时，有：
[0119] 出 S〇5+出 0+NaOH+Cu2+ = Cu2S2〇8l+Na2S〇4
[0120] 具体实验步骤为：
[0121] 4.1)取1#蚀刻剂100ml，放4片IcmX 1.5cm切片，待其反应完毕后，用Imol/LNaOH标 液滴定，一边滴定一边观察，就会发现有黑褐色的沉淀物生成。
[012引4.2)将该溶液静置30分钟后，用滤纸过滤。
[0123] 4.3)往过滤后的溶液里加20mlPH=10的氨-锭缓冲液，边加边观察，没有发现溶液 变蓝。
[0124] 4.4)滴加3~4滴指示剂。
[0125] 4.5)用0 . Imol/L的抓TA标液滴定，没有观察到颜色变化，运说明该液中没有铜离 子，铜离子哪里去了，只可能在黑褐色沉淀物里。
[0126] 4.6)将过滤的黑褐色沉淀物转入锥形瓶中，加50DI水，加20ml的25%硫酸。
[0127] 4.7)往滤液里加20mlPH=10的氨-锭缓冲液，边加边观察，发现溶液变蓝。
[012引 4.8)滴加3~4滴指示剂。
[0129] 4.9)用0.1111〇1/1的抓了4标液滴定，观察颜色由蓝变淡绿，证明了该黑褐色沉淀物 中确实含有二价的铜。
[0130] 4.10)对线条的攻击测试
[0131] 取显影过或锻过锡的PCB板，分别放在酸性蚀刻剂、碱性蚀刻剂和中性蚀刻剂中， 过3分钟取出，发现碱性抗蚀剂完全剥落，酸性蚀刻剂次之，而中性蚀刻剂完好无损，运说明 中性蚀刻剂重工性能好，能经受无数次的返工，而不会伤害线条。
[0132] 运一实验说明超硫酸具有很强的还原性，能将Cu2+还原成CU+，用酸度计测量该液 体得到PH = 6.61，表明该含有超硫酸酸性很弱，接近中性。另外，从上述试验中得到回收蚀 刻剂里铜的工艺。该工艺是用氨氧化钢把含铜的蚀刻剂调到碱性，析出黑褐色过硫酸亚铜， 过滤，将黑褐色的过硫酸亚铜沉淀物加入25%硫酸溶解，得到硫酸铜溶液。优选地，根据本 发明的一实施例，当把过硫酸钢含量提高到200g/L左右，把溫度控制在40~50°C时，该蚀刻 剂的蚀刻效果最佳，即是本发明的中性蚀刻剂的一个优选实施方式。本发明的中性蚀刻剂 有w下优点：
[0133] (1)无气味，在蚀刻过程中不会产生任何有害气体。
[0134] (2)重工性能好，不会对抗蚀层产生攻击。能经受无数次的返工，而不会伤害线条。
[0135] (3)可W取消锻锡和退锡两工序，减小了生产成本和维护等不必要的费用.
[0136] (4)回收容易，直接回收硫酸钢取代了传统电解工艺从废蚀刻提取硫酸铜，从而节 约了能源。
[0137] 试验二
[0138] W碱性氧化铜、酸性氧化铜和过硫酸钢为例，比较酸性蚀刻剂、碱性蚀刻剂W及中 性蚀刻剂运Ξ种蚀刻剂的蚀刻速率。
[0139] 分别取相同大小相同的Ξ片35皿厚的铜锥，在相同环境条件下分别进行蚀刻，得 到各自的时间，如下表6所示。
[0140] 表6
[0141]
[0142] 从上面试验结果可W看到，过硫酸钢和碱性氧化铜的蚀刻时间是相当的，酸性氧 化铜是时间相对较长。虽然在试验中过硫酸钢并没有体现出较快的蚀刻速率，但是值得一 提的是，在实际的蚀刻工艺中，采用碱性氧化铜作为蚀刻剂，因此，需要进行锻锡和退锡两 道工序，而锻锡时间一般需要lOmin，退锡时间通常需要2min，因此，从整个蚀刻工艺来说， 中性蚀刻剂的时间远少于碱性蚀刻剂和酸性蚀刻剂，提高了蚀刻工艺效率。
[0143] 值得一提的是，上述实验过程在常溫下进行，即得到90g/L的中性蚀刻剂在常溫下 反应状况，而在本发明的其他实施例中，通过热力学W及动力学关系可W推算出，200g/L的 中性蚀刻剂的反应溫度为40°~50°。
[0144] 如图2,图3所示，是根据本发明的上述优选实施例提供一蚀刻方法200,其中采用 上述中性蚀刻进行蚀刻。
[0145] 根据本发明的一实施例，在采用本发明的上述中性蚀刻剂进行蚀刻的具体执行过 程中，所述蚀刻方法包含步骤：
[0146] S1:配置预定浓度的蚀刻剂;和
[0147] S2:将蚀刻物浸入所述蚀刻剂。
[0148] 其中，所述步骤S1中，配置的所述蚀刻剂为过硫酸钢水溶液，其浓度范围为90g/L ~220g/L，其PH值为7。
[0149] 其中，所述步骤S2中，在预定环境溫度中将蚀刻物放入所述蚀刻剂，特别地，溫度 范围为40~50°C。
[0150] 根据本发明的一实施例，所述步骤S2中的蚀刻物为铜锥。在通过蚀刻剂进行蚀刻 的过程中，总反应式为：
[0151] Na2S2〇8+Cu 一 CuS〇4+Na2S〇4
[0152] 由于硫酸铜体现弱酸性，而硫酸钢体现中性，因此，整体反应后的溶液接近中性。
[0153] 根据本发明的上述优选实施例，在所述步骤S2进行蚀刻时，可W打气揽拌蚀刻溶 液，从而起到均匀地蚀刻被蚀刻物的作用。因此所述步骤S2包含S21:打气揽拌蚀刻溶液。
[0154] 本领域的技术人员应当理解的是，在采用本发明的中性蚀刻剂进行蚀刻的方法 中，不限于上述步骤S1和步骤S2,可W有其他不同的蚀刻方式，上述S1、S2步骤仅作为举例 说明采用本发明的中性蚀刻剂在蚀刻时可W执行的方法步骤。在通过所述中性蚀刻过硫酸 钢进行蚀刻，反应后的废液可W直接回收硫酸铜，而不需要像现有技术中从通过电解废液 来提取硫酸铜，从而减少了在废液回收过程中的能源耗费。
[0155] 本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例 而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在 实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可W有任何变形或修改。
【主权项】
1. 一印制电路板的中性蚀刻剂，其特征在于，所述中性蚀刻剂包含过硫酸盐。2. 根据权利要求1所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂的PH值为7。3. 根据权利要求1或2所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂为过硫酸钠水溶液。4. 根据权利要求3所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂浓度范围为90~220g/L。5. 根据权利要求3所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂浓度范围为180~220g/L。6. 根据权利要求3所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂的浓度为200g/L。7. 根据权利要求3所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂的蚀刻温度范围为40°~ 50。。8. 根据权利要求3所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂进行蚀刻的总反应为： Na2S2〇8+Cu-CuS〇4+Na2S〇4。9. 根据权利要求3所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂蚀刻后溶液的PH范围为6~ 7〇10. 根据权利要求3所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂蚀刻后溶液的PH值为6.6、 6.61或6.62 中之一。11. 根据权利要求3所述的中性蚀刻剂，其中所述中性蚀刻剂在蚀刻铜的过程中反应得 到超硫酸。12. -蚀刻方法，其特征在于，以权利要求1至11任一所述的中性蚀刻剂进行蚀刻。13. 根据权利要求12所述蚀刻方法，其中包括步骤:将过硫酸钠配置为预定浓度的水溶 液，述硫酸钠溶液的浓度为180~220g/L。14. 根据权利要求13所述蚀刻方法，其中包括步骤:将蚀刻物浸入蚀刻剂。15. 根据权利要求14所述的蚀刻方法，其中包括步骤:打气搅拌蚀刻溶液。16. 根据权利要求13所述的蚀刻方法，其特征在于，所述过硫酸钠水溶液在40°~50°温 度下蚀刻。
【专利摘要】本发明提供一印制电路板的中性蚀刻剂及蚀刻方法，其中所述中性蚀刻剂包含过硫酸盐，其表现中性特性，可以替代传统的酸性、碱性蚀刻剂进行蚀刻，不会产生环境污染，对人体没有伤害。
【IPC分类】C23F1/14
【公开号】CN105543846
【申请号】CN201610083229
【发明人】吴子坚, 程静, 林灿荣, 张卫
【申请人】广东成德电子科技股份有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月5日