铜材线路板蚀刻油墨及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及蚀刻油墨，具体提供了一种铜材线路板蚀刻油墨及其制备方 法和应用。本发明专利技术的蚀刻油墨主要由以下原料组分制备得到：氧化性无机盐、 酸、粉体材料、水溶性高分子聚合物、油墨助剂和水，其中的油墨助剂包括 流平剂、消泡剂和润湿剂中的至少一种。上述油墨的制备方法是首先将所述 的水溶性高分子聚合物、氧化性无机盐和水均匀混合，然后在50～100度下 加入酸反应1～10小时，冷却到30～40度后，再加入粉体材料和油墨助剂， 保温1～5小时即得。该油墨主要用于蚀刻线路板，蚀刻过程中不需使用保护 胶对未蚀刻部分进行保护，同样也不存在脱保护胶问题，因而简化了蚀刻工 艺，并减少了废液排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蚀刻铜的油墨，具体涉及一种应用于电子，半导体及精细 化工等领域的铜线路板蚀刻油墨及其制备方法和应用。
技术介绍
信息产业的飞速发展极大地刺激了印制电路的大规模生产，铜材线路板(PCB)已经成为电子系统的一个重要产品，它几乎在所有的电子产品中得到使 用。在铜材线路板的生产工艺中，化学蚀刻是其它蚀刻方法所不可代替的。传 统线路板蚀刻工艺绝大多数采用酸性或碱性蚀刻液，在蚀刻之前，需要使用保 护油墨(绝大多数为油性油墨)把不需要蚀刻的铜箔保护，在完成蚀刻后再用 强碱脱去保护油墨。虽然此类工艺已经非常成熟和大量应用，但存在的严重问 题是由于需要印刷保护油墨所带来的大量挥发性有机物，以及在蚀刻和除去保 护油墨过程中产生的大量废酸废碱液对设备的腐蚀和环境的污染。这些问题给 生产企业带来很大的环境法规制约和经济负担。因此，解决蚀刻液及挥发性有 机物对人、环境、设备的危害是PCB生产企业面临的主要问题。除此之外，传统 蚀刻工艺由于自身因素的影响，在蚀刻材料形状的限制、蚀刻精确度、PCB力学 性能损害、侧蚀闲扰等问题上亦有其固有的局限性。传统铜表面蚀刻采用的蚀刻液有氯化铁溶液，双氧水一硫酸溶液、酸性氯化 铜溶液以及碱性氯化铜溶液。氯化铁溶液容易有沉淀，对设备腐蚀较严重，且 废液处理较为困难，环境污染严重，因此这种方法逐渐被其它蚀刻方法所取代； 双氧水一硫酸组成简单、蚀刻速度快，但溶液不稳定，蚀刻速度变化大，蚀刻 工艺尚不够成熟；酸性氯化铜溶液相对于氯化铁蚀刻方法，溶铜量较大，蚀刻 速度易于控制蚀刻液容易再生与回收，对环境污染较少，是目前应用较广的蚀 刻方法；碱性氯化铜溶液蚀刻速度快、侧蚀小、溶铜量大、蚀刻液可以再生连 续使用，因而得到较大范围的应用。总的来说，虽然蚀刻油墨可以减少环境污染、提高产品质量、节省成本已成 为企业界的一个共识，国内外现有技术目前仍然专注于各种铜蚀刻液配方的改 进以及铜蚀刻废液的合理利用和回收，由于蚀刻油墨所蕴含的技术难度，目前4鲜有蚀刻油墨产品的报道。
技术实现思路
基于上述传统工艺存在的问题，本专利技术的目的首先在于提供一种可通过丝 网印刷蚀刻铜材线路板的油墨，通过使用所专利技术的蚀刻油墨，蚀刻过程中不需 使用保护胶对未蚀刻部分进行保护，同样也不存在脱保护胶问题，因而简化了 蚀刻工艺，并减少了废液排放。本专利技术的另一目的提供上述蚀刻油墨的制备方法。本专利技术的再一目的是提供上述蚀刻油墨在蚀刻铜材线路板上的具体应用。 本专利技术的目的通过以下技术方案来实现一种铜材线路板蚀刻油墨，主要由以下原料组分制备得到氧化性无机盐、 酸、粉体材料、水溶性高分子聚合物、油墨助剂和水，所述油墨助剂包括流平剂、消泡剂和润湿剂中的至少一种。 优选地，上述铜材线路板蚀刻油墨，由以下重量百分比的原料组分制备得 到氧化性无机盐5 15%，酸10 30%，粉体材料10 30%，水溶性高分子 聚合物10 40% ，流平剂0.1 1 % ，消泡剂0.1 1 % ，润湿剂0.1 1 % ，余量为水。 '更优选地，上述铜材线路板蚀刻油墨，由以下重量百分比的原料组分制备得到氧化性无机盐6 12%，酸12 25%，粉体材料15 25%，水溶性高分 亍聚合物20 35%，流平剂0.2 0.5%，消泡剂0.2 0.5%，润湿齐U 0.2 0.5%， 余量为水。上述原料组分中，所述氧化性无机盐优选包括氯化铜、氯化铁、硝酸钠、 硝酸钾、硝酸铵和氯酸钠中的至少一种；更优选为氯化铜、氯化铁和氯酸钠中 的至少一种。所述酸优选包括硫酸、盐酸、乙酸、磷酸和硝酸中的至少一种；更优选盐 酸、硫酸或两者的混合物。所述粉体材料优选包括300 3000目的石英粉、高岭土、立德粉、碳酸钙、 钛白粉和米粉中的至少一种；更优选500 2000目的高岭土、石英粉或两者的 混合物。所述水溶性高分子聚合物包括水溶性聚氨酯、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四 氢呋喃、聚乙烯醇、糊精、明胶、阿拉伯胶和淀粉中的至少一种；更优选水溶 性聚氨酯、聚乙二醇、糊精、明胶、阿拉伯胶和聚乙烯醇中的至少一种；上述水溶性聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃或聚乙烯醇的分子量优选在1000 10000之间。所述的消泡剂优选德国毕克化学公司的BYK—066N或BYK—024，所述流 平剂优选德国毕克化学公司的BYK—331或BYK—306，所述润湿剂优选德国 毕克化学公司的BYK—161或BYK-163。本专利技术提供一种上述的铜材线路板蚀刻油墨的制备方法，包括以下歩骤首先将所述水溶性高分子聚合物、所述氧化性无机盐和所述水均匀混合，然后在50 100度下加入所述酸反应1 10小时，冷却到30 40度后，再加入粉体 材料和油墨助剂，保温1 5小时。上述制备方法，优选包括以下步骤首先将所述水溶性高分子聚合物、所 述氧化性无机盐和所述水均匀混合，然后在60 80度下加入所述酸反应2 4 小时，冷却到30 40度后，再加入所述粉体材料和油墨助剂，保温2 3小时。上述蚀刻油墨可应用于电子，半导体及精细化工等领域，主要是蚀刻铜材 线路板或其它金属材质线路板。其反应机理为在一定温度下，所加氧化性无机盐和酸对油墨组分起到一定 的催化反应，从而使制备出的蚀刻油墨具有好的使用性能。本专利技术的蚀刻油墨在应用时所采用的蚀刻工艺与传统工艺的对比如下以单面线路板为例，传统蚀刻工艺先在线路板上需保留的线路部分丝网印刷保护油墨，油墨十燥后，放入蚀刻液腐蚀，然后清洗并利用碱液除去保护油墨，再经清洗和干 燥后完成线路板的蚀刻。蚀刻油墨工艺只需在线路板不需保留的线路部分丝网印刷本专利技术的蚀刻 油墨，再经干燥油墨、清洗和干燥的步骤即可完成线路板的蚀刻。而对于双面板和多层电路板，采用本专利技术的蚀刻油墨进行丝网印刷蚀刻， 可以大大简化电路板的制备工序。例如在传统双面板工艺中，在完成孔金属化 后需加厚铜层，需要印刷保护感光油墨，曝光，显影，而且丝印感光油墨后所需要的镀铜、防蚀层电镀、退除感光膜、蚀刻工序也是必不可少。而使用本发 明的蚀刻工艺，只需要在完成孔金属化后丝网印刷水性蚀刻油墨即可达到目的。基于以上比较，可看出本专利技术的蚀刻油墨及蚀刻工艺小臂传统蚀刻方法具 有无可比拟的优势1、节省人工、降低物料消耗，縮短工艺流程，提高量产效率，提高产品竞争力，尤其可大大简化双面板和多层电路板的生产工艺。2、 对比传统工艺，减少多至80%废液排放，整个工艺无挥发性有机物，所 研发的蚀刻油墨以水为溶剂，使用过程对人体及环境不构成伤害。3、 可用丝网(200 400目)印刷，不腐蚀网版，使用过该油墨的网版可以 方便清洗干净。4、 油墨有良好的清洗性能，可用自来水及喷淋方便清洗，且清洗后无油墨 残留于线路板上。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1:材料重量百分含量淀粉10%,氯化铁10%，盐酸20%， 300目石英粉 10 % ，水47 % ，消泡剂BYK—066N 1 % ，流平剂BYK—331 1 % ，润湿剂BYK _161 1%。在搅拌情况下，将10克淀粉、10克氯化铁和47克水溶解，升温到60度 加入20克盐酸反应1小时，冷却到30度后，加入10克石英粉、市售1克消泡 剂BYK—066N、市售1克流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜材线路板蚀刻油墨，其特征在于主要由以下原料组分制备得到：氧化性无机盐、酸、粉体材料、水溶性高分子聚合物、油墨助剂和水，　所述油墨助剂包括流平剂、消泡剂和润湿剂中的至少一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓鸿，彭朝兵，李晓华，
申请(专利权)人：华南农业大学，广州市和携化工科技有限公司，上达电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：81