本發(fā)明屬于金屬表面化學(xué)處理領(lǐng)域，具體涉及一種鎳或鎳合金的選擇性蝕刻液及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
蝕刻是通過化學(xué)反應(yīng)或物理撞擊作用而移除材料表層的技術(shù)。使用蝕刻液進(jìn)行蝕刻，是一種化學(xué)蝕刻。材料接觸蝕刻液，材料表層和新生成的表層不斷被蝕刻液溶解、腐蝕，從而形成凹凸或者鏤空的立體效果。
在可撓式基板的電極和配線的制造過程中，具有電鍍形成鎳膜的工藝，不需要的鎳膜部分可以經(jīng)由蝕刻液剝離開。由于電極和配線多由多種金屬層疊而成，因此，在對鎳膜進(jìn)行蝕刻時(shí)，要求對除鎳以外的金屬(如銅等)沒有影響。
申請?zhí)枮?01110110116.7的中國專利公開了一種鎳或鎳合金的蝕刻液組合物，其包含(1)無機(jī)酸，含量為5-40wt％；(2)過氧化氫，含量為0.1-20wt％；(3)硫酸銨、硫酸氫胺、硝酸銨、碳酸銨、碳酸氫銨、甲酸銨、乙酸銨、苯甲酸銨、氯化銨、溴化銨、氟化銨、氨水中的一種或兩種，含量為0.01-50wt％；(4)芳香胺，含量為0.01-30wt％；(5)硝基化合物，含量為0.01-10wt％；(6)余量為水，含量為45-75wt％；其中，無機(jī)酸為硝酸、硫酸或者硝酸與硫酸的混合物。該蝕刻液含有硫酸和/或硝酸及過氧化氫，除可對鎳或鎳合金蝕刻外，對銅或銅合金以及其他金屬也可產(chǎn)生蝕刻，難以有選擇地且均勻地蝕刻鎳或鎳合金。
日本特開2000-336491號公報(bào)公開了一種鎳微蝕刻液，其含有5-39wt％三氯化鐵、0.01-2wt％鹽酸、0.000001-1wt％含多胺鏈或陽離子基的高分子化合物。該蝕刻液可以微量蝕刻鎳，但鎳的蝕刻速率幾乎不能控制，并且非常低。
因此，盡管有現(xiàn)有技術(shù)公開了多種多樣的蝕刻液，仍有必要研發(fā)一種對鎳或鎳合金蝕刻速度快、且對其他金屬(尤其是銅或銅合金)蝕刻少的鎳或鎳合金的選擇性蝕刻液。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種對鎳或鎳合金蝕刻速度適當(dāng)、且對鎳或鎳合金(尤其是鎳錳合金)的選擇性高的蝕刻液及其制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
一種鎳或鎳合金的選擇性蝕刻液，按重量份計(jì)包括如下組分：三氯化鐵10-30份、三氟乙酰丙酮鐵1-20份、氨基磺酸1-8份、己二酸20-30份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷4-10份、硫代硫酸鉀0.1-1份、氫氟酸1-8份、咪唑啉季銨鹽0.1-1份、去離子水100-300份。
進(jìn)一步地，所述鎳或鎳合金的選擇性蝕刻液，按重量份計(jì)包括如下組分：三氯化鐵18-26份、三氟乙酰丙酮鐵5-20份、氨基磺酸3-6份、己二酸20-30份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷6-10份、硫代硫酸鉀0.1-0.4份、氫氟酸1-8份、咪唑啉季銨鹽0.1-1份、去離子水100-300份。
進(jìn)一步的，所述溶液pH為1～3。
本發(fā)明的蝕刻液采用由氨基磺酸-己二酸-氫氟酸組成的酸體系，在該酸性介質(zhì)中，鐵離子可以與三氟乙酰丙酮鐵游離出的三氟乙酰丙酮陰離子產(chǎn)生離解平衡，使得鐵離子與鎳反應(yīng)速度較為緩和，且對銅幾乎不反應(yīng)，選擇性強(qiáng)。
較低的三氯化鐵濃度可以得到較為平整的表面，但是側(cè)蝕情況嚴(yán)重，而較高的三氯化鐵濃度雖可以降低側(cè)蝕，但得到的蝕刻面粗糙度提高，此外，三氯化鐵濃度過高會導(dǎo)致蝕刻反應(yīng)過于劇烈，不利于控制。本發(fā)明的三氯化鐵濃度適宜，可以兼顧側(cè)蝕和表面平整度。
本發(fā)明蝕刻液中含有γ-氨丙基三乙氧基硅烷，其可在蝕刻后的鎳層部分形成一層阻擋膜，防止除去的水溶性鎳鹽再次沉淀于底材表面，達(dá)到緩蝕刻的效果，也可使反應(yīng)體系趨于穩(wěn)定；咪唑啉季銨鹽既可以增加蝕刻液的使用壽命，也可以起到對pH的調(diào)節(jié)作用；硫代硫酸鉀可以增加蝕刻液對鎳或鎳合金蝕刻的適應(yīng)性。
進(jìn)一步地，所述鎳或鎳合金的選擇性蝕刻液，還含有甘油1-3份，可增加蝕刻液的黏性，起到緩蝕的作用，利于降低側(cè)蝕的影響，使得蝕刻的表面平整。
進(jìn)一步地，所述鎳或鎳合金的選擇性蝕刻液，還含有金屬螯合劑0.1-1份，可將溶解出來的Cu2+、Zn2+、Mn2+等其他金屬離子螯合，可提高蝕刻液的活性。
進(jìn)一步地，所述金屬螯合劑選自三乙醇胺、EDTA-2Na和聚羧酸中的至少一種。
一種鎳或鎳合金的選擇性蝕刻液的制備方法，包括如下步驟：按重量份計(jì)，稱取氫氟酸、己二酸、氨基磺酸依次溶于1/6-1/4量的去離子水中，混合均勻后，依次加入三氯化鐵、三氟乙酰丙酮鐵、咪唑啉季銨鹽，靜置10-30min，使用時(shí)，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷、硫代硫酸鉀和余量去離子水，攪拌均勻，即可使用。
本發(fā)明的蝕刻液可于室溫條件下或較低溫環(huán)境中使用，無需加熱，使用安全性高。但基于有可能產(chǎn)生過氧化物，因此本發(fā)明的蝕刻液最好現(xiàn)配現(xiàn)用。
一種鎳或鎳合金的選擇性蝕刻液的應(yīng)用，所述的蝕刻液是在常溫或較低溫度下用于鎳或鎳合金(尤其為鎳錳合金)的選擇性蝕刻，而不腐蝕銅或銅合金，蝕刻所得金屬表面光亮，側(cè)蝕少。
有益效果：
本發(fā)明提供的蝕刻液對鎳或鎳合金的蝕刻速度適當(dāng)，對銅幾乎不腐蝕，選擇性強(qiáng)，且經(jīng)蝕刻后的銅板表面光亮，無沉淀，平整，無側(cè)蝕。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合具體實(shí)施方案來說明本發(fā)明。需要說明的是，下面的實(shí)施例為本發(fā)明的示例，僅用來說明本發(fā)明，而不用來限制本發(fā)明。在不偏離本發(fā)明主旨或范圍的情況下，可進(jìn)行本發(fā)明構(gòu)思內(nèi)的其他組合和各種改良。
對比例1
配方為：按重量份計(jì)，含硫酸30份、過氧化氫0.5份、硫酸氫銨8份、2-甲氧基苯胺400份、4-硝基苯甲酸0.05份，去離子水100份。
按重量份計(jì)稱取各組分，混合均勻即可。
對比例2
配方為：按100份重量份計(jì)，含三氯化鐵10份、鹽酸0.3份、聚乙烯亞胺0.0005份，其余為去離子水。
按重量份計(jì)稱取各組分，混合均勻即可。
實(shí)施例1-10及對比例3-6
按下表1的重量份數(shù)配制實(shí)施例1-10的蝕刻液，其制備方法如下：按重量份計(jì)，稱取氫氟酸、己二酸、氨基磺酸依次溶于1/6-1/4量的去離子水中，混合均勻后，依次加入三氯化鐵、三氟乙酰丙酮鐵、咪唑啉季銨鹽，靜置10-30min，使用時(shí)，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷、硫代硫酸鉀、甘油和余量去離子水，攪拌均勻，即可使用。
表1實(shí)施例1-10及對比例3-6各組分重量份數(shù)
性能測試
將上述對比例1-6和實(shí)施例1-10的蝕刻液進(jìn)行如下性能測試，其測試結(jié)果如表2所示。測試方法如下：采用10×10cm的鎳或鎳錳合金(80wt％鎳，20wt％錳，厚度為10μm)覆于銅板(10×10cm，厚度為0.1mm)上，于25℃下，浸于蝕刻液中，測試時(shí)間為銅表面光亮可見為止；蝕銅速率采用銅板(10×10cm，厚度為0.1mm)進(jìn)行，將銅板浸于蝕刻液中，測試時(shí)間為2min，顯微鏡下測量蝕刻前后銅板的厚度，計(jì)算蝕刻速率。
表2性能測試結(jié)果
由上表可知，本發(fā)明提供的蝕刻液對鎳或鎳錳合金的蝕刻速度適當(dāng)，對銅幾乎不腐蝕，選擇性強(qiáng)，且經(jīng)蝕刻后的銅板表面光亮，無沉淀，平整，無側(cè)蝕。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。