一种缓蚀剂及其制备方法与在铜蚀刻液中的应用与流程

本发明属于蚀刻液，具体涉及一种缓蚀剂及其制备方法与在铜蚀刻液中的应用。

背景技术：

1、印制电路板(pcb)作为电子元器件的组装载体，在电子信息产业中占据举足轻重的地位。随着电子产品日益追求小型化、轻量化、高速化和多功能化，pcb行业对高精度、高密度电路板的需求也愈发迫切。蚀刻工序在图形转移后发挥着至关重要的作用，它直接决定了线路图形的精确度和质量。因此，控制好蚀刻过程对于确保整个pcb的质量和性能具有决定性的意义。如果蚀刻过程控制不当，可能会导致线路图形的失真、变形或损坏，进而影响到电子产品的性能和可靠性。

2、在蚀刻过程中，蚀刻液经过喷头均匀地喷淋到铜箔表面，将不需要的铜反应掉，露出的基材再经过剥膜处理后，使线路成型。水平蚀刻时，蚀刻液不仅在垂直方向与铜箔发生反应，产生纵向腐蚀，而且也会在铜箔的横向方向与其接触，产生横向腐蚀。随着蚀刻时间的增加，侧蚀就会越加严重，线路的蚀刻因子也会随之减小，信号传输的可靠性就会变差。蚀刻液中添加缓蚀剂后，缓蚀剂能够吸附在铜表面，抑制线路侧蚀。

3、目前，工业应用中仍以传统有机型与无机型缓蚀剂为主，虽然传统缓蚀剂已经取得了较好的发展，但是仍存在一些局限性。传统无机型缓蚀剂中的铬酸盐、亚硝酸盐等，对环境及人体都有较大的危害，而磷酸盐等缓蚀剂会导致水体富营养化。有机型缓蚀剂，在合成过程中使用的部分溶剂、催化剂等，既昂贵又有较大的毒性，还可能产生有害且不需要的副产物，这些缺点使得一些传统缓蚀剂无法满足绿色发展的要求。因此，亟需提出一种缓蚀剂，既能抑制线路侧蚀现象，又能减少环境污染，绿色环保，具有广阔的应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种缓蚀剂，以解决现有铜蚀刻液中缓蚀剂毒性较大、价格昂贵、污染环境的问题；

2、本发明的目的之二在于提供一种缓蚀剂的制备方法；

3、本发明的目的之三在于提供一种缓蚀剂在铜蚀刻液中的应用，以解决侧蚀现象严重的问题。

4、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

5、第一方面，本发明提供了一种缓蚀剂，包括以下重量份数原料：荷叶提取物15～35份、离子液体7～11份、表面活性剂1～3份、溶剂60～80份。

6、所述荷叶提取物，通过如下步骤制备：

7、荷叶预处理后粉碎至60～100目得到粉末，再将粉末、酶制剂加入蒸馏水中，调节ph值为4.5～6.5，酶解3～5h，超滤，得酶解液；最后向酶解液中加入有机萃取剂，混合均匀，在60～70℃水浴提取3～5h后离心，取上清液，减压蒸馏，得荷叶提取物。

8、进一步地，所述荷叶、酶制剂、蒸馏水和有机萃取剂的质量比为100:21～35:150～200:200。

9、进一步地，所述酶制剂，通过如下步骤制备：

10、先将纤维素酶、植酸酶和改性埃洛石纳米管溶解于ph值为5～8的磷酸缓冲溶液，混合均匀后，超声处理，离心沉降，洗涤和冷冻干燥，得酶制剂。

11、进一步地，所述纤维素酶、植酸酶和改性埃洛石纳米管的质量比为1:2:4～6。

12、进一步地，所述改性埃洛石纳米管，通过如下步骤制备：

13、向埃洛石纳米管中加入盐酸溶液，混合均匀，离心，烘干，研磨，得粉末；将粉末加入水中，再加入双癸烷基二甲基氯化铵、聚乙烯基咪唑和乙醇胺，在75～85℃下进行反应14～18h，离心，烘干，研磨，得改性埃洛石纳米管。

14、进一步地，所述埃洛石纳米管、盐酸溶液、双癸烷基二甲基氯化铵、聚乙烯基咪唑、乙醇胺、水的质量比为4:10～20:0.1～0.4:0.2～0.3:0.3:20。

15、进一步地，所述盐酸溶液的浓度为10～20wt％。

16、进一步地，所述埃洛石纳米管的管腔为12～20nm，外径为50～70nm，长度为0.5～1μm。

17、进一步地，所述有机萃取剂由体积比为7:3的石油醚和氯仿混合而得。

18、所述离子液体由质量比为3:2～10的5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑与二巯基噻二唑混合而得。

19、所述表面活性剂为槐糖脂、鼠李糖脂、卵磷脂中的一种或者多种组合。所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜的一种或者多种组合。

20、第二方面，本发明提供了一种缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

21、按照重量份数称量荷叶提取物、离子液体、表面活性剂和溶剂，再将原料混合均匀，得缓蚀剂。

22、第三方面，本发明提供了一种缓蚀剂在铜蚀刻液中的应用，所述铜蚀刻液，由以下质量分数的原料组成：10％～20％硫酸、4％～8％双氧水、0.01％～1％双氧水稳定剂、0.5％～3％缓蚀剂、0.05％～1％有机酸、0.01％～0.1％消泡剂、余量为水。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果：

24、1.本发明以荷叶提取物、离子液体、表面活性剂和溶剂为原料，各组分之间相互促进和协同作用，形成性能优异的缓蚀剂。荷叶提取物含有硫、氧、磷和氮等杂原子，这些杂原子属于高密度电子区，在铜的表面起着关键的成膜作用以达到减缓金属的腐蚀的作用；同时，荷叶提取物中的疏水基团可以保证缓蚀剂膜的稳定性；离子液体中杂原子的吸附活性位点，能够与铜原子的空轨道作用形成化学键，抑制金属铜电化学腐蚀中的阴阳极反应，有效阻止了铜的表面进一步发生腐蚀现象；另外，荷叶提取物含有不饱和键和苯环，可以与离子液体进行聚合，在铜的表面形成致密的保护膜。

25、2.荷叶提取物采用酶制剂进行酶解，酶制剂是将纤维素酶和植酸酶负载于改性埃洛石纳米管，改性埃洛石纳米管的表面和层状的内部结构内引入长碳链的疏水官能团，扩大了埃洛石纳米管之间以及内部的层间距，提高了比表面积，减少了埃洛石纳米管相互之间的团聚现象，同时，较大的比表面积为后续负载纤维素酶和植酸酶提供了便利；在酶解的过程中，双癸烷基二甲基氯化铵、聚乙烯基咪唑二者能增强了酶解液对荷叶粉末的湿润、渗透作用，它们和酶一起相互作用，提升酶解效率，提高荷叶中缓蚀成分的提取率，且极大程度地保留了荷叶提取物中缓蚀成分的活性。

26、3.以5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑、二巯基噻二唑为离子液体，二者含有的有机官能团既能够与金属铜表面的空轨道发生亲电反应形成配位键，又能够接受铜表面的电子发生亲核反应形成反馈键，二者协同增效，能够以平行的吸附方式作用于铜表面，形成较为紧密的保护膜，抑制酸性蚀刻液对铜表面的腐蚀。

27、4.本发明的缓蚀剂应用于铜蚀刻液，铜蚀刻液增大了铜导线蚀刻因子，明显抑制侧蚀，提升精细铜线路品质。

技术特征：

1.一种缓蚀剂，其特征在于，包括以下重量份数原料：荷叶提取物15～35份、离子液体7～11份、表面活性剂1～3份、溶剂60～80份。

2.根据权利要求1所述的一种缓蚀剂，其特征在于，所述荷叶提取物，通过如下步骤制备：

3.根据权利要求2所述的一种缓蚀剂，其特征在于，所述荷叶、酶制剂、蒸馏水和有机萃取剂的质量比为100:21～35:150～200:200。

4.根据权利要求2所述的一种缓蚀剂，其特征在于，所述酶制剂，通过如下步骤制备：

5.根据权利要求4所述的一种缓蚀剂，其特征在于，所述纤维素酶、植酸酶和改性埃洛石纳米管的质量比为1:2:4～6。

6.根据权利要求4所述的一种缓蚀剂，其特征在于，所述改性埃洛石纳米管，通过如下步骤制备：

7.根据权利要求6所述的一种缓蚀剂，其特征在于，所述埃洛石纳米管、盐酸溶液、双癸烷基二甲基氯化铵、聚乙烯基咪唑、乙醇胺、水的质量比为4:10～20:0.1～0.4:0.2～0.3:0.3:20。

8.根据权利要求1所述的一种缓蚀剂，其特征在于，所述离子液体由质量比为3:2～10的5-甲氧基-2-巯基苯并咪唑与二巯基噻二唑混合而得；所述表面活性剂为槐糖脂、鼠李糖脂、卵磷脂中的一种或多种组合；所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜的一种或者多种组合。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种如权利要求1～8任一项所述的缓蚀剂在铜蚀刻液中的应用，其特征在于，所述铜蚀刻液，由以下质量分数的原料组成：10％～20％硫酸、4％～8％双氧水、0.01％～1％双氧水稳定剂、0.5％～3％缓蚀剂、0.05％～1％有机酸、0.01～0.1％消泡剂、余量为水。

技术总结本发明公开了一种缓蚀剂及其制备方法与在铜蚀刻液中的应用，属于蚀刻液技术领域。所述缓蚀剂包括以下重量份数原料：荷叶提取物15～35份、离子液体7～11份、表面活性剂1～3份、溶剂60～80份。所述荷叶提取物中的杂原子在铜的表面起着关键的成膜作用以达到减缓金属的腐蚀的作用；疏水基团可以保证缓蚀剂膜的稳定性；不饱和键和苯环可与离子液体进行聚合，在铜的表面形成致密的保护膜；离子液体中杂原子的吸附活性位点，能够同时抑制金属铜电化学腐蚀中的阴阳极反应，阻止了铜表面进一步腐蚀现象；该缓蚀剂应用于铜蚀刻液中能够增大了铜导线蚀刻因子，明显抑制侧蚀，提升精细铜线路品质。技术研发人员：余娟娟,王守飞,王维康,朱扬,何烨谦,黄德新,龚升受保护的技术使用者：合肥中聚和成电子材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1