一种改性显影剂及其负载量量测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种显影剂及其量测方法，更具体地说，是将用于PCB板蚀刻的显影 剂，透过将显影剂进行改性，使得其显影剂的负载量能获得提升，增加水解后的有效成份、 延长显影剂的使用时间，进而实现减少资源浪费，达成降低成本之目的，为了达成增加负载 量的目的，我们必须先要知道负载量的数值，才能进一部分去分析与获得改性，因此，在改 性过程中随之发展出一个量测方法。
【背景技术】
[0002] PCB板或FPC板的光致成像是对涂覆在印制板基材上的光致抗蚀剂进行曝光，使 其硬度、附着力、溶解性与物理性质发生变化，再经过显影形成图像的一种方法，因此显影 是对于这一类的这样的图电转移工序，可以说是不可或缺的工序之一，显影的效果直接影 响到产品质量，因此想要更进一步地提升产品的质量与良率，最根本的便是从显影部份去 着手。
[0003] 一般来说，碳酸钠显影剂是最为被广泛利用的首选显影剂，其化学性质示 弱碱性，根据酸碱质子理论，当碳酸钠水解融入水中时会产生电离作用，其反应式是 「酸+碱0共轭碱+共轭酸」，而这样的过程并非一次就会全部完成，而是分步依序进行来完 成电离的。
[0004] 在进行电离反应时，第一步要把显影剂与水均匀混合，因为碳酸钠为弱碱性，当弱 酸或弱碱溶于水时，其分子可以微弱地电离出，离子并同时与溶液中的相对应离子结合成 分子，最后当离子化的速度等于分子化的速度时，便达到了电离平衡。一般来说，电离的化 学通式如下式所示：
[0005] HA(aq) ^ H2O (I) ^ H^O ("ηι + A fa,7i
[0006] 平衡状态一般会以氢离子的状态来呈现，使之配适酸质子理论，其表示式如下列 式所示：
[0007] HAfariI <->· H0(m) A raq>
[0008] 然而在化学及生物化学中，一般会用特定的平衡常数Ka来代表某一种酸解离氢离 子的能力，又可以称之为酸度系数，其反应式如下数列所示： Γ ? [Η·^0+][Α~]
[0009] Kn = -~~- α HA
[0010] 酸度系数可以协助我们更容易地计算酸的浓度、共轭碱、酸碱中和反应中缓冲如 意的PH值等等，透过酸度系数K a除了可以计算出更多所需要的其他数值外，配合其他公式 定理，还能引导出新的关系式，来获取我们想获取的数值。
[0011] 又因为显影是图电移转所必经的工序之一，因此在PCB板与FPC板的光致成像成 果有的显着有影响，从显影方程式来看，我们更可以发现显影成果会和碳酸钠的浓度、PH 值、温度、干膜抗蚀剂分子中烃基大小、羧基个数、溶剂的相溶性以及显影剂溶解干膜的量 多寡有关，其中对于显影剂有着有大的影响力的则是显影剂溶解干膜多寡，一般都将其称 之为「负载量」，其次才会是显影剂的PH值。负载量之所以重要，是因为它能表示干膜抗蚀 剂的烃基大小与羧基个数，以及烃、羧基在显影时的相溶性这类的综合表现数值。但实际 上，显影剂自身在显影过程中，其使用效率其实并不高，多数人透过"目测"的方式来评定是 否需要进行显影剂的更换，往往在显影剂都还未到须更换的最低理论值之前，就因为看起 来混浊而直接更换，如此浪费的方式导致了支出成本的增加，更对于已经过度开发的地球 是一种严重的资源浪费及耗损。
[0012] 为了解决这样的问题，我们希望透过改变显影剂自身所具备的性质，使之能有效 提升显影负载量，延长使用寿命，并且能更加地适用于显影过程。为实现我们的目的，那么 首先我们必须要能知道显影剂实时的负载量，但是，如前述层提到的，现今大多是透过「目 测」来评估显影剂是否需要进行更换，但目测并非一种公认且可以重复进行使用的标准测 量方法，因此，在找出如何对显影剂改性的方法之前，我们还必须先找出测量的方式，才能 继续实现我们的最终目的。
【发明内容】
[0013] 本发明的主要目的在于提供一种改性显影剂，使之负载量获得提升，增进显影效 率以及使用寿命。
[0014] 本发明的另一目的在于提供一种改性显影剂，能有效控制显影剂的浓度，使之显 影速度不至于过于缓慢或显影过度。
[0015] 本发明的另一目的在于提供一种改性显影剂，能针对pH值来决定何时应该增加 多少显影剂，使得显影剂的适用可以被有效地延长。
[0016] 本发明的另一目的在于提供一种改性显影剂，其同时具备厌水基与亲水基，因此 可以让自身负载量获得提升，延长显影剂的使用寿命。
[0017] 本发明的另一目的在于提供一种改性显影剂，在显影过程中，其干膜膨胀速度远 大于退膜液扩散速度，使得内部产生巨大的内应力，让干膜能较快膨胀裂解。
[0018] 本发明的另一目的在于提供一种改性显影剂，其干膜在裂解时会裂解为较小的分 子，使得从板面裂解分离时，能够降低对电镀液的有机污染。
[0019] 本发明的另一目的在于提供一种改性显影剂，其溶解物会变为有机小分子，使得 显影剂的能见度增加，显影剂内的有效成份不被包埋解蔽。
[0020] 本发明的另一目的在于提供一种改性显影剂的负载量量测方法，透过量测pH值， 并将其导入显影反应方式来测得负载量。
[0021] 本发明的另一目的在于提供一种改性显影剂的负载量量测方法，以建立一个能够 测量显影剂负载量，并可以重复进行使用且在合理误差内的公认方法。
[0022] 为实现上述目的，本发明系提供一种改性显影剂及其负载量量测方法，透过对显 影剂的改性，使之同时具备亲水端与厌水端，从而提升显影剂负载量，增进显影效率，延长 使用寿命，为此，量测负载量的方法是必须的。
【附图说明】
[0023] 图1是根据本发明的优选实施例的干膜显影反应基理示意图。
[0024] 图2是干膜显影剂中碳酸钠浓度与时间的演化曲线图。
[0025] 图3是碳酸钠显影负载量曲线图。
【具体实施方式】
[0026] 以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优 选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定 的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背 离本发明的精神和范围的其他技术方案。
[0027] 本发明系指一种改性显影剂，透过对显影剂进行改性，使之能同时具备亲水端与 厌水端，提升显影剂负载量，从而提升显影效率以及延长显影剂的使用效率，而为了达成显 影剂的改性之目的，因而需要一种测量显影剂负载量的方式，为此则随之发展一个量测显 影剂负载量的方式。
[0028] PCB板与FPC板的光致成像是对涂覆在印制板基材上的光致抗蚀剂进行曝光，使 其硬度、附着力、溶解性与物理性质发生变化，再透过显影来形成图像的一种方法，而显影 是图电转移的必经工序之一，它的显影效果会直接影响到产品最终的质量优劣，因此为了 使得最后能产出好的产品，我们先从显影过程中相关的要件来进行分析，以期得到改进的 关键。
[0029] 首先我们可以先从显影剂来看，一般来说，碳酸钠是作为显影剂的首选，因为碳酸 钠为弱碱性，当它溶入水中时会发生电离反应，且电离反应会是分步进行的一种非连续反 应，并非一次性完成的连续反应。而碳酸钠电离平衡反应式则如下（1)所示：
[0030] CO广+H2O 一 Η〇ν+0!Γ.......................................(1)
[0031] -般而言，刚开缸的碳酸钠浓度约为8/106至12/106穆尔浓度（mol/L)，因此若 我们将碳酸钠的初始浓度以a(mpl/L)来表示，而HCCV和MT的初始浓度为0 ;完成第一 步电离反应后HCCV和MT的浓度则分别会变为X i (mol/L)，因此第一步的平衡浓度则会是 a-Xj (mol/L) 〇
[0032] 如此一来我们便可以得到碳酸钠第一步电离平衡方程式，如下述式（2)所示：
【主权项】
1. 一种改性显影剂，其特征在于，在一般的碳酸钠显影剂中加入一有机物，使得显影剂 自身能同时具备亲水基与厌水基两种特性，使之在显影过程中能与干膜抗蚀剂有着较佳相 容效果，如下述分子基理所示：
2. 如权利要求1所述之改性显影剂，所述有机物优选为经单乙醇胺CH2-NH2-CHOH。
3. 如权利要求2所述之改性显影剂，所述显影剂的初始温度优选为设定在30摄氏度。
4. 如权利要求2所述之改性显影剂，所述显影剂的pH值初值优选为10. 25。
5. 如权利要求2所述之改性显影剂，所述顯影劑的初始濃度優選為1. 15%~1. 2%之 間。
6. -种量测显影剂负载量的方法，其步骤包含： i) 用分析天平称量滤纸重量，记下读数w0 ; ii) 用100ml的量筒量取100ml(PH=a)的干膜显影剂，转入到200ml的烧杯中； iii) 100ml的吸液管准确吸取10ml25%的硫酸溶液，滴加到上述显影剂中，待其反应 完毕后，静置10分钟，用滤纸过滤烘干、称重，记下读数w; iv) 计算该PH值下的负载量，即负载量g/L= 10X(w-wO)。
【专利摘要】一种改性显影剂及其负载量量测方法，系透过添加一有机物使得所述显影技能同时具备亲水基与厌水基，可加快干膜膨胀速度、增进干膜裂解成效、提升显影剂能见度及其负载量，使得显影剂寿命能有效被延长。然而在改性显影剂的发展过程中，我们随之发展出显影剂负载量的量测方法，用在产在线便能知晓显影剂更换的确切时间，提升显影剂使用效率。
【IPC分类】G03G9-00, G01N5-02, G03F7-32
【公开号】CN104777724
【申请号】CN201510176706
【发明人】吴子坚, 程静
【申请人】广东成德电路股份有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月14日