CN113382554A - 一种激光成型金属线路的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光成型金属线路的清洗方法，所述方法包括如下步骤：S1.将残留有微纳尺寸金属颗粒的激光成型金属线路载板进行氧化处理，使残留金属颗粒形成金属氧化物；S2.将S1处理后的线路载板进行酸洗，清除残留金属氧化物；S3.对线路载板上残留金属颗粒进行检测，并重复步骤S1和S2，直至残留金属颗粒完全去除，完成清洗。本发明通过对残留有未烧结金属颗粒的线路载板依次进行氧化处理和酸洗，实现了彻底消除激光成形线路后的残余金属颗粒。本发明操作简单、绿色环保，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，更具体地，涉及一种激光成型金属线路的清洗方法。
背景技术
随着电子电器产品向超大规模集成化、数字化和批量化方向发展，传统的印制电路制作工艺方法包括化学法和模板(或丝网)漏印法，印制电路板过程中由于制造工序多，对高密度、高精度印制电路板易带来较大误差；最小线宽和线间距受到很大限制，在腐蚀工艺过程中，常常会出现断线，尤其是在大型电机计算机中采用的高密度多层印制板，由于布线密度高，印制线条细，更易产生个别位置腐蚀断线，因而造成大量板材贵金属和工时的浪费。目前国内有部分企业开始使用电镀法进行断线成型，但是此法存在操作困难并且耗时长。为解决这一难题，国内外研究人员一直不断地努力开发各种技术进行断线成型，随着激光打印技术的快速发展，其应用的领域也越来越宽广，应用激光打印技术在断线待成型部位涂敷金属颗粒并进行激光成型，可以达到快速成型电路的目的，该方法操作简单，成本低，耗时短，被认为是目前最为有效的方法。
然而，目前激光成型金属线路仍缺乏有效的线路清洗手段。在激光成形线路后，残余的未烧结纳米金属颗粒将会导致现有线路发生短路等故障。针对该问题，中国发明专利CN110972403A公开了一种将线路载板放入有机溶液中进行超声处理的方法，但超声清洗方法会使纳米金属颗粒分散到整个线路中，进一步增大短路等故障的风险。对此，需要开发新的高纯净线路清洗方法，以彻底消除激光成形线路后的残余纳米金属颗粒。
发明内容
本发明的目的是克服由于常规超声清洗方法使微钠尺寸金属颗粒分散到整个线路中，进而增大短路风险的问题，提供一种激光成型金属线路的清洗方法。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种激光成型金属线路的清洗方法，包括如下步骤：
S1.将残留有微纳尺寸金属颗粒的激光成型金属线路载板进行氧化处理，使残留金属颗粒形成金属氧化物；
S2.将S1处理后的线路载板进行酸洗，清除残留金属氧化物；
S3.对线路载板上残留金属颗粒进行检测，并重复步骤S1和S2，直至残留金属颗粒完全去除，完成清洗。
本发明中，通过将激光成型金属线路的载板进行氧化处理，可使残余的未烧结微纳尺寸金属颗粒氧化成金属氧化物，进一步将氧化处理后的线路载板进行酸洗，即可将金属氧化物溶解，进而完成清洗。
对于难清除的金属颗粒，氧化-酸洗处理可以分多次进行。首先将线路载板放置于氧化性环境中一定时间，然后在进行酸洗，如此反复，直至纳米金属颗粒完全清除。
优选地，步骤S1中，所述氧化处理为将线路载板放入具有氧化性流体的密闭容器内进行整体氧化，或通过局部喷射氧化性流体进行局部氧化。
优选地，所述氧化性流体为氧化性气体。所述氧化性气体为空气、氧气、臭氧、二氧化氮、二氧化硫、三氧化硫或二氧化氮中的一种或多种。使用氧化性气体时，氧化时间范围为1min～20h。
优选地，所述氧化性流体为氧化性溶液。所述氧化性溶液为双氧水、高锰酸钾溶液、高氯酸钾溶液中的一种或多种。使用氧化性溶液时，其成分和浓度可以在0.1％～100％质量比之间自由调节，以适应不同纳米金属颗粒的尺寸、含量和分布。使用氧化性溶液时，氧化时间1～600s。
发明人经过多次试验，发现控制氧化时间可进一步实现在激光成型金属线路不被氧化的前提下，去除残余的未烧结微纳尺寸金属颗粒，原因在于残余的未烧结微纳尺寸金属颗粒比表面积大，会优先被氧化，而已烧结的部分比表面积小，氧化速度较慢。
优选地，步骤S1中，氧化处理的同时检测金属颗粒的含量，并对线路载板进行加热或降温，以促进或控制金属颗粒氧化速度。
优选地，所述加热方式包括对线路载板进行整体加热，所述整体加热可以为在密闭容器中，使用高温氧化性流体作为加热介质进行加热；或使用定向红外线对激光成型线路位置附近进行局部加热；也可以是使用辐照、电热、板式加热等方式对线路载板进行加热。所述氧化处理的温度范围可以为-150℃～300℃。
优选地，步骤S2中，所述酸洗为使用具有酸性的水溶液或有机溶液对线路载板进行清洗；可以根据激光成型金属线路的残余金属颗粒的尺寸、含量和分布使用不同浓度的酸溶液，防止对已成型的线路造成破坏，并控制金属氧化物颗粒的溶解速率；酸洗时间可以为1～600s。
进一步优选，所述酸洗溶液可以是浓度为0.1～10％的稀硫酸、稀硝酸或稀盐酸。酸洗结束后，可将线路载板浸泡于水或乙醇及其他醇类有机溶液中，去除酸溶液。
优选地，酸性结束后进行表面处理，所述表面处理为将线路载板放入铬酸盐溶液中进钝化处理或在线路载板上涂敷保护涂层。所述保护涂层可以为抗氧化、耐腐蚀的阻焊油墨等材料。进一步进行表面处理可改善线路载板的抗氧化性能。
当线路载板残留金属颗粒较多时，可采用乙醇及其他醇类有机溶液对线路载板进行超声预清洗，先去除一部分残留金属颗粒。
在本发明中，激光成型的金属颗粒可以为金、银、铜和锡中的一种或多种及其合金。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对残留有未烧结金属颗粒的线路载板依次进行氧化处理和酸洗，实现了彻底消除激光成形线路后的残余金属颗粒，解决了常规的超声清洗方法使纳米金属颗粒分散到整个线路中，进而增大短路等故障的风险的问题。本发明纯净环保，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例所述清洗方法的基本流程图。图中1为线路载板，2为残留金属颗粒，3为成型线路，4为氧化的金属颗粒，5为保护层(钝化膜)。
具体实施方式
为了更清楚、完整的描述本发明的技术方案，以下通过具体实施例进一步详细说明本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，可以在本发明权利限定的范围内进行各种改变。
实施例1
一种激光成型金属线路的清洗方法，如图1所示，包括如下步骤：
在一块10x10mm的PI有机载板上，涂覆粒径50nm，厚度25μm的纳米铜颗粒涂层。使用355nm紫外激光进行线路成型。将线路成型载板浸泡于10％质量分数过氧化氢溶液5秒，然后浸泡于5％质量分数稀硫酸溶液5秒，再浸泡于乙醇溶液中5秒。反复3次，直到残余纳米铜颗粒完全清除。之后把线路载板放入铬酸盐溶液中进钝化处理，完成线路的清洗。清洗完成后，线路载板表面光滑洁净，无残余纳米铜颗粒。
实施例2
一种激光成型金属线路的清洗方法，如图1所示，包括如下步骤：
在一块10x10mm的FR-4有机载板上，涂覆粒径50nm，厚度25μm的纳米铜-银混合颗粒涂层。使用1064nm红外激光进行线路成型。将线路成型载板放置于50％氧气环境中，进行180℃保温2小时。然后浸泡于5％质量分数稀硫酸溶液5秒，再浸泡于乙醇溶液中5秒。再放入30％氧气环境中，进行150℃保温1小时。然后浸泡于5％质量分数稀硫酸溶液5秒，再浸泡于乙醇溶液中5秒。直到残余纳米铜颗粒完全清除。之后把线路载板放入铬酸盐溶液中进钝化处理，完成线路的清洗。清洗完成后，线路载板表面光滑洁净，无残余纳米铜-银混合颗粒。
实施例3
一种激光成型金属线路的清洗方法，如图1所示，包括如下步骤：
在一块10x10mm的PI有机载板上，涂覆粒径50nm，厚度25μm的纳米金颗粒涂层。使用355nm紫外激光进行线路成型。将线路成型载板浸泡于5％质量分数高锰酸钾溶液2秒，然后浸泡于5％质量分数稀盐酸溶液5秒，再浸泡于丙醇溶液中5秒。反复3次，直到残余纳米金颗粒完全清除。之后把线路载板放入铬酸盐溶液中进钝化处理，完成线路的清洗。清洗完成后，线路载板表面光滑洁净，无残余纳米金颗粒。
实施例4
一种激光成型金属线路的清洗方法，如图1所示，包括如下步骤：
在一块10x10mm的PI有机载板上，涂覆粒径50nm，厚度25μm的纳米金颗粒涂层。使用1064nm红外激光进行线路成型。使用CVD加热50％氧气流至50℃，使用***对线路残余部分的纳米铜进行处理30秒，然后浸泡于5％质量分数稀硫酸溶液5秒，再浸泡于丙醇溶液中5秒。反复3次，直到残余纳米金颗粒完全清除。之后把线路载板放入铬酸盐溶液中进钝化处理，完成线路的清洗。清洗完成后，线路载板表面光滑洁净，无残余纳米金颗粒。
实施例5
一种激光成型金属线路的清洗方法，如图1所示，包括如下步骤：
在一块10x10mm的FR-4有机载板上，涂覆粒径50nm，厚度25μm的纳米金颗粒涂层。使用355nm紫外激光进行线路成型。换用1064nm红外激光线对线路载板残余纳米铜区域进行扫描，在扫描路径上通入30％的氧气流，然后浸泡于5％质量分数稀硫酸溶液5秒，再浸泡于乙醇溶液中5秒。反复3次，直到残余纳米铜颗粒完全清除。之后把线路载板放入铬酸盐溶液中进钝化处理，完成线路的清洗。清洗完成后，线路载板表面光滑洁净，无残余纳米金颗粒。
实施例6
一种激光成型金属线路的清洗方法，如图1所示，包括如下步骤：
在一块10x10mm的PI有机载板上，涂覆粒径50nm，厚度25μm的纳米铜-银混合颗粒涂层。使用1064nm红外激光进行线路成型。将线路成型载板放置于常温、常压干燥箱中处理20h。然后浸泡于5％质量分数稀硫酸溶液5秒，再浸泡于乙醇溶液中5秒，反复3次，直到残余纳米铜颗粒完全清除。之后把线路载板放入铬酸盐溶液中进钝化处理，完成线路的清洗。清洗完成后，线路载板表面光滑洁净，无残余纳米金颗粒。
实施例7
一种激光成型金属线路的清洗方法，如图1所示，包括如下步骤：
在一块10x10mm的FR-4有机载板上，涂覆粒径50nm，厚度25μm的纳米铜颗粒涂层。使用355nm紫外激光进行线路成型。将线路成型载板浸泡于0.1％质量分数高锰酸钾溶液600秒，然后浸泡于1％质量分数稀硫酸溶液60秒，再浸泡于乙醇溶液中30秒。之后把线路载板放入铬酸盐溶液中进钝化处理，完成线路的清洗。清洗完成后，线路载板表面光滑洁净，无残余纳米铜颗粒。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将残留有微纳尺寸金属颗粒的激光成型金属线路载板进行氧化处理，使残留金属颗粒形成金属氧化物；
S2.将S1处理后的线路载板进行酸洗，清除残留金属氧化物；
S3.对线路载板上残留金属颗粒进行检测，并重复步骤S1和S2，直至残留金属颗粒完全去除，完成清洗。
2.如权利要求1所述激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，步骤S1中，所述氧化处理为将线路载板放入具有氧化性流体的密闭容器内进行整体氧化，或通过局部喷射氧化性流体进行局部氧化。
3.如权利要求2所述激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，所述氧化性流体为氧化性气体，所述氧化时间为1min～20h。
4.如权利要求3所述激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，所述氧化性气体为空气、氧气、臭氧、二氧化氮、二氧化硫、三氧化硫或二氧化氮中的一种或多种。
5.如权利要求2所述激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，所述氧化性流体为氧化性溶液，所述氧化时间为1s～600s。
6.如权利要求5所述激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，所述氧化性溶液为双氧水、高锰酸钾溶液、高氯酸钾溶液中的一种或多种。
7.如权利要求1所述激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，步骤S1中，氧化处理的同时检测金属颗粒的含量，并对线路载板进行加热或降温。
8.如权利要求1所述激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，步骤S2中，所述酸洗为使用具有酸性的水溶液或有机溶液对线路载板进行清洗。
9.如权利要求1所述激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，酸洗结束后进行表面处理，所述表面处理为将线路载板放入铬酸盐溶液中进钝化处理或在线路载板上涂敷保护涂层。
10.如权利要求1所述激光成型金属线路的清洗方法，其特征在于，所述金属颗粒为金、银、铜和锡中的一种或多种及其合金。
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| CN107871651A (zh) * | 2016-09-26 | 2018-04-03 | 东莞新科技术研究开发有限公司 | 金属硅化物的清洗方法 |
| CN110972403A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-07 | 广东工业大学 | 一种基于纳米铜的精细嵌入式线路的成型方法 |
| CN112820693A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 广东工业大学 | 一种基于纳米金属的嵌入式三维互连结构制备方法 |
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2021
- 2021-06-04 CN CN202110627598.7A patent/CN113382554A/zh active Pending
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