[发明专利]印制线路板蚀刻工艺的自动化控制方法

说明书

技术领域

本发明适用于制造线路板的工艺，具体来说，以三价铁为原料的蚀刻液，对覆铜板进行蚀刻时，有必要对所产生的二价铁进行管控，本发明可实时、在线地对蚀刻液中二价铁进行准确定量，达到自动向蚀刻液中添加氧化剂，使二价铁被氧化成三价铁，使蚀刻液恢复原本的蚀刻能力。

背景技术

以三价铁为蚀刻液对铜箔进行腐蚀，在线路板生产过程中已经被广泛采用。其原理是通过三价铁的氧化能力，将铜氧化为铜离子，溶解于蚀刻液中，同时三价铁离子转化为二价铁离子。三价铁转化为二价铁时，自然地影响到该蚀刻液蚀刻铜箔的速度，当蚀刻液中蓄积了一定浓度的二价铁时，该蚀刻液将被废弃。

近年来，随着对环境保护意识的不断加强，同时为了不断地降低生产成本，提高自动化程度，资源的循环利用的研究为人们所关注。对于三价铁蚀刻液中所产生的二价铁，通常通过添加氧化剂即可将二价铁离子重新转化为三价铁离子。

在现行的生产工艺中，对二价铁离子的检测通常使用滴定法，原子吸收光谱法等，这些方法很难在线测定，达到氧化剂自动添加，对蚀刻工艺进行无人化管理的目的。另外在生产现场还有一种方法是通过测定蚀刻液中氧化还原电位的方法，来推测蚀刻液中铁离子的浓度，该氧化还原电位反映了蚀刻液中二价铁离子浓度和三价铁离子浓度的比值，由于此氧化还原电位还受蚀刻液中的酸度、温度和共存其他离子的影响，所以很难得出二价铁离子的浓度。本发明很好地解决了在生产过程中，对蚀刻液中二价铁的在线、实时监控，当二价铁的浓度过高时，通过在线的检测，可以控制氧化剂的加入，以便使二价铁离子再转换为三价铁离子。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的不足，提出了印制线路板蚀刻工艺的自动化控制方法，按照下述步骤进行：

（1）将蚀刻液置于三电极的电解槽中，使用高纯度铂片作为工作电极和对极，参比电极为饱和甘汞电极；当对工作电极施加一恒定的电位进行电解时，电解电流与二价铁离子的浓度呈一定的比例关系；

（2）通过检测电流值的大小，可以判断蚀刻液中二价铁的浓度，当所检测到的电流值达到蚀刻液中所允许二价铁浓度的最大值时，通过自动控制装置向蚀刻液中自动添加氧化剂，将蚀刻液中的二价铁再转化为三价铁，以保证蚀刻液对铜箔的蚀刻速度不变。

其中步骤（1）中对工作电极施加电位，当施加的电位过大时，将容易产生水的分解，导致副反应的发生，对二价铁的定量造成影响，为了准确地检测出二价铁离子浓度，所施加的电位范围为0.1-1.2V，最佳的范围区间为0.3-1.0V。

其中步骤（2）中如果使用双氧水作为氧化剂，双氧水的浓度（所用浓度以质量百分比计）为10-15%，浓度过低，会带来向蚀刻液中加入的体积量过大，从而稀释了蚀刻液，反之双氧水的浓度过大的话，会导致蚀刻液中局部的双氧水浓度过大，局部的二价铁离子浓度过低，影响电流的检测。

其中步骤（2）中向蚀刻液中自动添加氧化剂，可通过二价铁离子的电解电流进行控制，即设定电流I_max最大值为向蚀刻液中添加氧化剂的点，电流I_min最小值为停止向蚀刻液中添加氧化剂的点，为了避免由于二价铁离子被氧化为三价铁离子时，在蚀刻液中扩散速度过慢所带来的误差，I_max最大值与I_min最小值的差值应不小于10mA。

其中本发明中对于工作电极和对电极而言，只要是在电解过程中稳定且不被腐蚀的材料即可，如金电极、铂电极、碳电极、玻碳电极等，考虑到氢离子的过电位，本发明使用了高纯度的铂（纯度为99.999%）作为工作电极（阴极）和对极（阳极），参比电极即可使用饱和甘汞电极也可使用银/氯化银电极（本发明所采用的参比电极为饱和甘汞电极）。

其中对于工作电极和对电极的面积无特殊要求，但是电极的面积的不同，所检测出的电流值也不同，电极面积过小，电流值也将变小，导致检测困难，所以电极的面积最好采用1cm²以上。另外对于工作电极和对电极间的距离以及被检测的蚀刻液温度不同，所产生的电流值不同，为了保持稳定的检测结果，在测量过程中要始终保持工作电极和对电极间的距离以及被检测的蚀刻液温度不变。

本发明可以实现，实时在线地对蚀刻液中二价铁进行准确定量，达到自动向蚀刻液中添加氧化剂，使二价铁被氧化成三价铁，使蚀刻保持原有的蚀刻能力，保持平稳蚀刻速度。本发明可以大大提高蚀刻工艺的自动化程度，提高资源的循环利率，降低生产成本。

附图说明