[发明专利]一种蚀刻液及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种蚀刻液，用于蚀刻铁、钴、镍、铜等金属及合金的含有弱酸和过氧化物。

背景技术

蚀刻是通过化学反应或物理撞击作用而移除材料表层的技术。使用蚀刻液进行蚀刻，是一种化学蚀刻。材料接触蚀刻液，材料表层和新生成的表层不断被蚀刻液溶解、腐蚀，从而形成凹凸或者镂空的立体效果。

    铁、钴、镍、铜等金属及合金，包括钢和不锈钢是常用于制备触点的贱金属材料。对这些金属的蚀刻，常使用含有较强的无机酸的蚀刻液，如：盐酸+硝酸+三氯化铁+己内酰胺（用于不锈钢的蚀刻）（中国专利申请号201010160309.9）、硝酸+三氯化铁+氯化钠（用于钢的蚀刻）（中国专利申请号201310100019.9）、氟硼酸或氟硅酸+甲基磺酸或氨基磺酸+水溶性亚铁盐（用于锡的蚀刻，不腐蚀铜和镍）（中国专利申请号201310187160.7）、硫酸+过氧化氢+苯基四唑类和硝基苯并三唑类（用于铜材表面粗糙化或微蚀刻）（中国专利申请号200810187717.6）、硝酸或硫酸+过氧化氢+特定的聚合物（中国专利申请号200910023466.2）、硝酸和/或硫酸+过氧化氢+铵盐+芳香胺+硝基化合物（中国专利申请号201110110116.7）、硝酸+硝酸镍+碘酸+氨基酸（美国专利4556449）硫酸＋过氧化物＋低分子量羧酸（用于蚀刻铜）（美国专利4462861）、硫酸+硝酸+双氧水（日本特开2004-52001 号公报）、氯化铁+ 盐酸+ 高分子化合物（日本特开2000-336491 号公报）、磷酸+双氧水（日本特开2006-294797 号公报）、过氯酸+硝酸铈铵（日本特开2004-59973 号公报）（以上专利文献如未特别注明，蚀刻液均用于镍或镍合金的蚀刻）。

    有专利文献公开了含有机酸的蚀刻液的蚀刻液。申请号为201080059307.9的专利文献“蚀刻液及使用其的半导体装置的制造方法”所公开的蚀刻液含有过氧化氢、有机酸（柠檬酸和苹果酸）和少量有机膦酸，该蚀刻液能够选择性蚀刻铜而不蚀刻镍。申请号为200610151609.4的专利文献，公开了以过醋酸为主的蚀刻液，蚀刻液中还包括过醋酸稳定剂、有机酸、无机酸和盐类，其中盐类是用来控制蚀刻液的pH值，可调变铜与钼的相对蚀刻率。尽管有这些专利文献公开了多种多样的蚀刻液，但还是有必要研发对铁、钴、镍、铜及其合金有良好的蚀刻效果，得到光亮的蚀刻的金属表面，消除侧蚀，同时对金、银等贵金属不产生腐蚀的蚀刻液。

发明内容

发明目的：本发明提供一种有金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铂及其合金的镀层的贱金属铁、钴、镍、铜、锌、铝、锡及其合金的蚀刻液，蚀刻液不腐蚀贱金属表面的局部的贵金属镀层，蚀刻所得贱金属的表面光亮，侧蚀少。

技术方案：一种蚀刻液，包含有2-20wt%无机铜（II）盐或无机铁（III）盐；1-20wt%的无机过氧化物或有机过氧化物；1-25wt%的弱有机酸、弱无机酸、酸性的无机盐或含弱酸的pH缓冲剂或0.1-5wt%的强酸。

作为优化：所述的无机铜（II）盐可选用氯化铜、硫酸铜或硝酸铜，优选氯化铜；所述的无机铁（III）盐可选用氯化铁、硫酸铁或硝酸铁，优选氯化铁。

作为优化：所述的无机过氧化物或有机过氧化物是过氧化氢、过氧化氢尿素、过碳酸盐、过硫酸盐、过硼酸盐、过氧化叔·丁醇、过氧化二苯甲酰、间氯过氧苯甲酸、过氧乙酸中的至少一种；用过氧乙酸配制蚀刻液时，同时使用或同时不使用弱有机酸、弱无机酸、酸性的无机盐或含弱酸的pH缓冲剂。

过氧化氢以过氧化氢浓度为30%的双氧水的形式加入到蚀刻液中。过氧乙酸以20%或40%左右的的水溶液的形式加入到蚀刻液中。过氧化氢尿素直接以其固体的形式加入到蚀刻液中，或者将其用蒸馏水按2:1的比例稀释后加入到蚀刻液中。如果蚀刻液中过氧化物的浓度太低，不能得到适当的蚀刻速度；如果蚀刻液中过氧化物的浓度太高，蚀刻液就变得较不稳定，在蚀刻时反应剧烈并有大量气体产生。优选蚀刻液中过氧化氢、过氧化氢尿素或过氧乙酸为1.5-7.5%。

过氧化氢尿素是过氧化氢和尿素的加合物，使用的安全性更高。过氧化氢尿素溶于水后分解为过氧化氢和尿素。据专利文献（特开平10-130870号公报），尿素能抑制蚀刻液中NOx的产生。另据申请号为201210126971.1的专利文献“一种低酸型酸性蚀刻再生剂及其酸性蚀刻母液”，在低酸的蚀刻液中加入尿素，可降低副反应发生、降低了物料消耗。我们在蚀刻实验中也没发现尿素在蚀刻液中对蚀刻有不利的影响。