[发明专利]镍作为碱性蚀刻抗蚀层材料的应用

说明书

技术领域

本发明涉及印制电路板的制作，尤其涉及印制电路板制作过程中新型碱性蚀刻抗蚀层的应用方法。

背景技术

印制电路板制作过程，通常需要蚀刻溶液蚀刻铜层来形成线路图形。通常有两种常用的线路形成方法：酸性蚀刻方法和碱性蚀刻方法。

酸性蚀刻方法一般采用酸性蚀刻液，其主要组成为：氯化铜﹑盐酸﹑氯化钠或氯化铵。在酸性蚀刻中，需要保留下来的铜层一般采用干膜或者湿膜等有机抗蚀层作为保护层，保护层的厚度一般在25-40微米。这些有机抗蚀层一般通过曝光和显影等手段，在铜层上形成保护图形。后续酸性蚀刻中，这种有机抗蚀层保护的铜层被保留下来；然后通过碱性溶液比如氢氧化钠溶液，浸泡去除有机抗蚀层，最终形成铜导通线路图形。

碱性蚀刻方法一般用于印制电路板外层线路制作。碱性蚀刻液一般组成为：氯化铜﹑氨水﹑氯化铵，辅助成分为可改善蚀刻性能的氯化钠、氯化铵或其它含硫化合物。由于溶液呈现碱性，所以一般的有机抗蚀层会被侵蚀，造成线路缺陷，因此在碱性蚀刻方法中，所用的抗蚀层一般为金属抗蚀层。碱性抗蚀层的基本流程：首先不需要保护的铜面上制作抗镀有机膜图形，留下需要保护的铜面；第二，在需要保护的铜面处加镀铜层，并且在这层铜面上镀上抗蚀金属层；第三，去除抗镀有机膜；第四，利用碱性蚀刻去除裸露铜层，留下带有保护层的线路图形；第五，去除金属抗蚀层，留下线路层。和酸性蚀刻相比，由于保护层的厚度降低了，因此容易克服蚀刻中的水池效应，有利于精细线路的制作。抗蚀金属层的选用，有几个关键条件：第一，这种金属层必须可以采用电镀或者化学镀的方式能够涂覆在铜层表面；第二，金属层必须足够致密，化学性质稳定，能够在碱性蚀刻液中基本不被蚀刻，起到保护铜面作用；第三，金属层还必须容易去除，所用的去除液对铜面攻击很小。第四，抗蚀金属层必须价格较低，能够满足印制电路板降低成本要求。在印制电路板行业，符合以上四个条件的金属层，首先最早成功应用的是锡铅合金层，它可以通过电镀铅锡合金完成铜面涂覆，这种金属层的厚度一般为5-10微米，在碱性蚀刻中可以起到保护作用，在后续去除，采用硝酸/硝酸铁体系，并且通过加铜面保护剂，能够快速去除锡铅层，并且对铜面攻击较小。但是由于铅对环境的影响，随着环保要求的提高，业界又发明了新的纯锡镀液，可以在铜面上通过电镀涂覆一层纯锡镀层，纯锡镀层约需5-10微米，在碱性蚀刻中起到保护作用，亦可以在后续去除工序中采用硝酸/硝酸铁体系进行快速去除。其它满足以上要求的金属层并不多，比如，金镀层，虽然保护性能很好，但价格昂贵，并且很难去除，因此无法作为碱性抗蚀层；又如，锌金属层，虽然价格便宜，但在碱性时刻液中并不稳定，因此也没有成为保护层的备选。由于需要解决涂覆，保护以及褪除诸多方面技术要求和应用，因此并没有锡及锡合金以外的新型碱性抗蚀层金属被提出。

以锡或者锡合金作为碱性蚀刻保护金属，虽然多年来一直被电子线路板行业所使用，但是具有以下四点缺陷：一、锡的价格较贵，而且锡的致密性不够，因此需要足够的厚度，必须5-10微米厚度，才能起到保护作用以保证良率，因此，造成制造成本不菲。二、锡的电极电位极低，因此电镀困难，虽然通过添加剂的匹配，能够满足使用的要求，但锡的电镀仍然对电流密度敏感，电流密度稍高，比如20安培/平方英尺，就形成组织粗糙，保护性能下降。而且，锡应用的电镀场合为图形电镀，因此，当被电镀的印制电路板图形过于孤立时，即使采用较低的电流密度，比如12安培/平方英尺，但是在孤立图形区容易电力线集中造成流密度过大，从而造成锡面粗糙疏松，在碱性蚀刻液中无法起到保护作用，引起良率问题。这就是电镀纯锡中所谓的“亮边现象”。三、锡的褪除过程，一般使用价格低廉的硝酸/硝酸铁体系进行褪锡，在这种强氧化性的退锡液中，锡极易形成四价锡离子，四价锡离子水解形成偏锡酸，从而在溶液中形成絮状沉淀，这种絮状沉淀在后续使用中，容易堵住高孔径孔深比的的小孔，造成退锡液无法进入孔中给后续工序加工带来问题，造成良率下降。四、采用上述褪锡液进行褪锡由于容易出现沉淀，锡被褪除后只能以污泥形式存在，造成回收困难，污染环境。

根据上述原因完全有必要去发明一种新的碱性蚀刻抗蚀层，来解决目前常用的锡及锡合金抗蚀层所存在的问题。

发明内容

鉴于现有碱性抗蚀层锡或者锡合金所存在的不足，本发明提出了一种新型的碱性蚀刻抗蚀层的应用，其该抗蚀层镀层致密，无电流密度敏感性，保护性好，非常低的镀层厚度就能满足碱性蚀刻抗蚀需求，并且使用特殊的去抗蚀层溶液，不会形成沉淀，堵塞高孔径孔深比的小孔，提高成品率的同时降低制造成本。

本发明的第一方面是镍在印制电路板制作过程中作为碱性抗蚀剂层材料的用途。