用于制造导电图案的抗蚀刻喷墨油墨制造技术

制造导电图案的方法包括以下步骤：a)在结合到非导电基材的金属板上可紫外固化喷墨印刷固化的喷墨油墨图案；b)蚀刻未被所述固化的油墨图案覆盖的所述金属板以暴露所述非导电基材；和c)施用碱性溶液以在5分钟内溶解所述固化的喷墨油墨图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及抗蚀刻喷墨油墨和制造导电图案的方法。
技术介绍
印刷电路板通常通过以下制造：将光致抗蚀层涂覆到结合到非导电基材的铜板上，施用所要导电图案的阴图的暂时性UV掩模，UV暴露光致抗蚀层，通过显影剂除去未暴露的光致抗蚀层，通过蚀刻除去不想要的铜、通过碱性剥离浴除去暴露的光致抗蚀层，由此仅留下在非导电基材上存在的所要导电铜图案。蚀刻是使用通常为强酸或腐蚀剂的化学品来切入金属表面的未受保护部分的工艺。使用显影剂以除去常为50µm或更大厚度的光致抗蚀层，产生额外的成本和化学废物。因此，已经对是否能够通过在铜板上可紫外固化喷墨印刷抗蚀刻喷墨油墨层来消除显影步骤进行了研究，在蚀刻之后该抗蚀刻喷墨油墨层通过碱性剥离浴以碎片除去，从而暴露导电铜图案。US 5270368 (VIDEOJET)公开了包含具有至少两种丙烯酸酯组分、光引发剂和有机载剂的树脂制剂的用于喷墨印刷电路板的可紫外固化的抗蚀刻油墨，所述丙烯酸酯组分中的一种为具有侧位羧基的芳族丙烯酸酯，而另一种为丙烯酸酯化环氧单体或二聚体。甲醇和甲基乙基酮的优选有机载剂以占油墨组合物的40重量%-90重量%采用。这些挥发性有机溶剂导致使得在工业环境方法中可靠的喷墨印刷成问题的喷墨印刷头的潜在问题。减少有机溶剂的量导致太高的油墨粘度，因为常规用于制备光致抗蚀涂层的一些芳族丙烯酸酯化合物具有很高的粘度。例如，在US 5270368 (VIDEOJET)的所有实施例中使用的双酚A乙氧基化二丙烯酸酯(PhotomerTM 4028)在25℃下具有800-1200mPa.s的粘度。这些芳族丙烯酸酯化合物对于具有粘着性的良好平衡必不可少，使得印刷的油墨层抗蚀刻，而在蚀刻之后还可容易地除去，特别是因为在工业中使用许多不同的蚀刻条件和蚀刻剂。WO 2004/106437 A (AVECIA)公开了蚀刻金属或合金表面的方法，其包括通过喷墨印刷到金属或合金的所选区域施用抗蚀刻油墨，使抗蚀刻油墨暴露于光化辐射和/或粒子束辐射以实现聚合，任选热处理抗蚀刻油墨且随后通过化学蚀刻方法除去暴露的金属或合金，其中抗蚀刻油墨基本不含溶剂。所有公开的抗蚀刻油墨包含酸性可聚合化合物。包含酸性可聚合化合物具有一些不合需要的副作用，例如粘度增加及油墨稳定性和固化速度减小。另一问题是在碱性剥离浴中形成碎片。剥离溶液通常为碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠或氢氧化钾，或基于胺，例如单乙醇胺或三乙醇胺和四甲基氢氧化铵。剥离溶液在三维结构的交联点处打断聚合物链，所述聚合物链在抗蚀剂的聚合期间且在打断抗蚀剂与铜表面之间的键之前形成。为了延长剥离溶液的工作寿命，必须过滤溶液以除去抗蚀剂的剥离碎片。如果碎片尺寸太大，其会粘着到剥离设备，扰乱制造工艺的平稳运行。如果碎片太小，它们则穿过过滤器并返回剥离浴。不久之后，这些小碎片聚积并且也开始扰乱制造工艺的平稳运行。这些非常小的碎片会堵塞剥离线的喷雾器的喷嘴。剥离的碎片尺寸主要取决于剥离溶液的类型、剥离溶液的浓度、剥离溶液的温度和剥离设备的设计等。这众多影响因素使得很难将碎片尺寸控制到所要尺寸。因此，仍然需要适合在适用于宽范围的蚀刻剂和蚀刻条件的工业蚀刻过程中的可靠喷墨印刷且没有表现出剥离和碎片形成问题的改进的低粘性可辐射固化的喷墨油墨。专利技术概述为了克服上述问题，本专利技术的优选实施方案提供如权利要求1要求保护的制造导电图案的方法。上文描述的碎片尺寸问题通过使抗蚀刻喷墨油墨层完全溶解在剥离溶液中来消除。本专利技术的其他目的将从下文描述中显而易见。实施方案的描述定义术语“单官能”是指单体或低聚物包含一种可自由基聚合的基团。术语“双官能”是指单体或低聚物包含两种可自由基聚合的基团。术语“多官能”是指单体或低聚物包含超过两种可自由基聚合的基团。术语“烷基”是指对于烷基中的各种碳原子数目的所有可能变体，即甲基、乙基；对于3个碳原子有：正丙基和异丙基；对于4个碳原子有：正丁基、异丁基和叔丁基；对于5个碳原子有：正戊基、1,1-二甲基-丙基、2,2-二甲基丙基和2-甲基-丁基等。除非另作说明，否则被取代或未被取代的烷基优选为C1-C6-烷基。除非另作说明，否则被取代或未被取代的烯基优选为C1-C6-烯基。除非另作说明，否则被取代或未被取代的炔基优选为C1-C6-炔基。除非另作说明，否则被取代或未被取代的芳烷基优选为包含一个、两个、三个或更多个C1-C6-烷基的苯基或萘基。除非另作说明，否则被取代或未被取代的烷芳基优选为包括苯基或萘基的C7-C20-烷基。除非另作说明，否则被取代或未被取代的芳基优选为苯基或萘基。除非另作说明，否则被取代或未被取代的杂芳基优选为被一个、两个或三个氧原子、氮原子、硫原子、硒原子或其组合取代的5或6元环。在例如被取代的烷基中的术语“被取代”是指烷基可被除了通常在这样的基团中存在的原子(即碳和氢)之外的其他原子取代。例如，被取代的烷基可包含卤素原子或硫醇基。未被取代的烷基仅含有碳和氢原子。除非另作说明，否则被取代的烷基、被取代的烯基、被取代的炔基、被取代的芳烷基、被取代的烷芳基、被取代的芳基和被取代的杂芳基优选被选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基、酯基、酰胺基、醚基、硫醚基、酮基、醛基、亚砜基、砜基、磺酸酯基、磺酰胺基、-Cl、-Br、-I、-OH、-SH、-CN和-NO2的一种或多种成分取代。制造导电图案的方法根据本专利技术的一个优选实施方案的制造导电图案的方法包括以下步骤：a) 在结合到非导电基材的金属板上可紫外固化喷墨印刷固化的喷墨油墨图案；b) 蚀刻未被所述固化的油墨图案覆盖的金属板以暴露所述非导电基材；和c) 施用碱性溶液以在5分钟内溶解所述固化的喷墨油墨图案。在一个优选的实施方案中，所述固化的喷墨油墨图案具有小于40µm、优选5-35µm、更优选10µm-30µm的厚度。所述固化的喷墨油墨图案越厚，在剥离溶液中消耗的碱越多，产生越快的再生速率。如果所述固化的油墨图案的厚度薄于5µm，则抗蚀刻变得不足且发生所谓的“底切(undercut)”。这会降低导体宽度并导致开路。在所述制造方法的一个特别优选的实施方案中，用于喷墨印刷所述图案的可紫外固化的喷墨油墨含有：a) 一种或多种光引发剂；b) 在超过10的pH下脱色的着色剂；c) 一种或多种可水解的多官能单体或低聚物，所述多官能单体或低聚物具有位于在所述多官能单体或低聚物的两个可聚合基团之间的原子链中的至少一个碱可水解基团；和d) 一种或多种吸水控制单体，其为含有至少一个选自羟基、氧乙烯或低聚氧乙烯基团、叔胺基团、具有不低于3的pKa的酸性基团和5-7元芳族或非芳族杂环基的官能团的单官能或双官能单体。所述可紫外固化的喷墨油墨的更优选组合物在下文中给出。化学蚀刻优选用过硫酸铵或氯化铁进行。优选将所述蚀刻剂加热到30-50℃的温度以降低蚀刻时间。所述剥离溶液或剥离浴优选为含有苏打、碳酸钾、碱金属氢氧化物如氢氧化钠或氢氧化钾的碱性溶液，或基于胺，例如单或三乙醇胺和四甲基氢氧化铵的碱性溶液。优选的剥离溶液含有至少5重量%的氢氧化钠或氢氧化钾。使用的剥离溶液优选具有50℃-85℃、更优选60℃-80℃的温度。可紫外固化的喷墨油墨所述可紫外固化的喷墨优选为可自由基聚合的组合物。在一个优选的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造导电图案的方法，其包括以下步骤：a) 在结合到非导电基材的金属板上可紫外固化喷墨印刷固化的喷墨油墨图案；b) 蚀刻未被所述固化的油墨图案覆盖的金属板以暴露所述非导电基材；和c) 施用碱性溶液以在5分钟内溶解所述固化的喷墨油墨图案。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.03 EP 14157441.81.制造导电图案的方法，其包括以下步骤：a) 在结合到非导电基材的金属板上可紫外固化喷墨印刷固化的喷墨油墨图案；b) 蚀刻未被所述固化的油墨图案覆盖的金属板以暴露所述非导电基材；和c) 施用碱性溶液以在5分钟内溶解所述固化的喷墨油墨图案。2.权利要求1的方法，其中所述金属板为铜板。3.权利要求1或2的方法，其中所述喷墨油墨的着色剂为在超过10的pH下脱色的染料。4. 权利要求1-3中任一项的方法，其中所述可紫外固化的喷墨油墨通过UV LED固化。5.权利要求1-4中任一项的方法，其中所述固化的喷墨油墨图案具有小于40µm的厚度。6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述喷墨油墨含有：a) 一种或多种光引发剂；b) 在超过10的pH下脱色的着色剂；c) 一种或多种可水解的多官能单体或低聚物，所述多官能单体或低聚物具有位于在所述多官能单体或低聚物的两个可聚合基团之间的原子链中的至少一个碱可水解基团；和d) 一种或多种吸水控制单体，其为含有至少一个选自羟基、氧乙烯或低聚氧乙烯基团、叔胺基团、具有不低于3的pKa的酸性基团和5-7元芳族或非芳族杂环基的官能团的单官能或双官能单体。7.权利要求6的方法，其中位于在所述多官能单体或低聚物的两个可聚合基团之间的原子链中的所述至少一个碱可水解基团选自式H-1至H-4：其中Q代表形成五元芳族环基团的必要原子；Z代表形成5或6元环基团的必要原子；且短划线代表键合到所述多官能单体或低聚物的其余部分的键。8.权利要求6或7的方法，其中所述多官能单体或低聚物的可聚合基团独立地选自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：R托夫斯，J洛库菲尔，
申请(专利权)人：爱克发格法特公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE