金屬及金屬氧化物蝕刻油墨及其製備方法與應用的製作方法

2023-05-24 14:30:21 2

專利名稱：金屬及金屬氧化物蝕刻油墨及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蝕刻油墨，具體涉及一種應用於電子，半導體及精細 化工等領域的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨及其製備方法和應用。
背景技術：
現有的金屬及金屬化合物應用極為廣泛，例如用於觸控螢幕面板和太陽 能電池的氧化銦錫化合物，用於半導體行業的鎂、鎳、銅板。在使用過程 中，往往需要蝕刻部分金屬及金屬氧化物，以形成電路或絕緣，傳統的蝕 刻方法需要使用含酸的液體蝕刻槽，但在蝕刻之前，需要使用保護膠把不 需要蝕刻的部位保護，在完成蝕刻後再用強鹼脫去保護膠。雖然此類工藝 已經非常成熟和大量應用，但存在的一個嚴重問題是由於需要上保護膠和 去保護膠、以及蝕刻過程中產生的大量廢酸廢鹼液，帶來非常嚴重的環境 汙染問題，由於現行環保法規的落實，也給生產企業帶來很大的困擾和經 濟損失。
中國專利申請00136167.8 (導電膜蝕刻劑及蝕刻辦法)公開了一種以 鹽酸作為蝕刻劑的氧化銦錫蝕刻油墨，在加熱或室溫使用，使用鹽酸濃度 大概在10 15左右，這種油墨由於使用鹽酸存在一個嚴重的缺陷，因為 鹽酸是易揮發酸，眾所周知，鹽酸揮發性極強，而較低濃度的鹽酸也存在 一定程度的揮發性，尤其在溫度升高時，這樣，當油墨在蝕刻過程中，揮 發出的鹽酸會蝕刻未保護的氧化銦錫部分，從而使其實用性能得到大大限 制。另外該專利申請涉及的蝕刻油墨只是簡單地將幾種原料混合，此類簡 單混合導致了油墨在使用時出現易收縮、乾燥過快等現象。

發明內容
為解決上述傳統工藝存在的問題，本發明的目的首先在於提供一種不 需再經強酸強鹼處理且環境友好的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨。
本發明的目的還在於提供上述金屬及金屬氧化物蝕刻油墨的製備方法。
本發明的再一目的是提供上述金屬及金屬氧化物蝕刻油墨的應用。本發明的目的通過以下技術方案實現
一種金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，主要由以下原料組分製備得到非
揮發性酸、水溶性高分子聚合物、油墨助劑和水。
所述油墨助劑包括流平劑，消泡劑和潤溼劑的至少一種。 所述的流平劑，消泡劑和潤溼劑均可為市售的常用品種。 所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，優選由以下重量份的原料組分制
備得到非揮發性酸10 40份，水溶性高分子聚合物10 50份，流平劑
0.1 1份，消泡劑0.1 1份，潤溼劑0.1 1份和水10 50份。
所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，更優選由以下重量份的原料組分
製備得到非揮發性酸25 38份，水溶性高分子聚合物20 35份，流平 劑0.2 0.5份，消泡劑0,2 0.5份，潤溼劑0.2 0.5份和水20 40份。
上述原料組份中，優選地所述非揮發性酸為無機非揮發性酸或有機 酸；所述水溶性高分子聚合物包括水溶性聚氨酯、聚丙烯醯胺、聚乙二醇、 聚丙二醇、聚四氫呋喃、聚乙烯醇、糊精、明膠、阿拉伯膠和澱粉中的至 少兩種；所述的消泡劑為德國畢克化學公司的BYK—323或BYK—052; 所述流平劑為德國畢克化學公司的BYK—333或BYK—300;所述潤溼劑 為德國畢克化學公司的BYK—161或法國羅地亞公司的IGEPALCA-630。
上述原料組分中，更優選地所述非揮發性酸為硫酸、磷酸、草酸和 酒石酸中的至少一種；所述水溶性聚氨酯、聚丙烯醯胺、聚乙二醇、聚丙 二醇、聚四氫呋喃或聚乙烯醇的分子量在1000 10000之間。
上述原料組分中，更優選地所述非揮發性酸為磷酸、草酸或二者的 混合物；
上述原料組分中，更優選地所述水溶性高分子聚合物為聚乙二醇、 聚乙烯醇、糊精、明膠、阿拉伯膠和澱粉中的至少兩種。
一種所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨的製備方法，包括以下步驟 首先將所述水溶性高分子聚合物中的一種和水均勻混合，然後在50 100 度下(優選範圍60 80度)加入所述非揮發性酸反應1 10小時(優選 範圍2 4小時)，冷卻到30 40度後，再加入其它水溶性高分子聚合物 (因所述水溶性高分子聚合物為兩種以上物質的混合物)，保溫1 5小時 (優選範圍2 3小時)後，冷卻加入所述油墨助劑。上述製備方法的機理為在一定溫度下，所加酸對水溶性高分子聚合物 起到一定的催化反應，從而使製備出的水性油墨具有好的使用性能。
上述述金屬及金屬氧化物蝕刻油墨可通過絲網印刷、膠印及平版印刷 技術應用於金屬鎳、鎂、不鏽鋼及氧化銦錫化合物等金屬或金屬氧化物的 蝕刻。因具有工藝簡單、使用方便、蝕刻徹底、線條整齊、無側蝕現象且 使用材料及工藝流程環保經濟的特點，可廣泛應用於電子行業、裝飾材料 及半導體行業。
本發明的蝕刻油墨通過使用所發明的蝕刻油墨，蝕刻過程中不需使用 保護膠對未蝕刻部分進行保護，同樣也不存在脫保護膠問題，因而簡化了 蝕刻工藝，並且因為使用蝕刻油墨，其使用量可最大限度減少廢酸的排放， 同時通過計算其釋放排量，使用 一定的鹼液即可定量中和。
相對於現有工藝，具有如下的有益效果
1、 經濟，節省人工、降低物料消耗，縮短工藝流程，提高量產效率， 提高產品競爭力。
2、 環保，針對傳統工藝，減少大量廢酸廢鹼處理和排放，整個工藝 無腐蝕性揮發氣體，使用過程對人體及環境不構成傷害。
3、 可用絲網(200 400目)印刷，不會對網版上的絲網及保護膠發 生反應而影響網版使用壽命，使用過該油墨的網版可以方便清洗乾淨。
4、 油墨有良好的清洗性，可用自來水及噴淋方便清洗，且清洗後無 油墨殘留於導電材料上。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式 不限於此。
實施例1:
在攪拌情況下，將15克阿拉伯膠和15克水溶解，升溫到60度加入 35克磷酸，冷卻到30度後，加入23.5克明膠，繼續攪拌2小時，加入市 售0.5克消泡劑BYK—323，市售0.5克流平劑BYK—333，以及市售0.5 克潤溼劑BYK—161，繼續攪拌2小時，即得蝕刻油墨。
實施例2:
在攪拌情況下，將10克阿拉伯膠和10克水溶解，升溫到100度加入IO克磷酸，冷卻到30度後，加入40克明膠，繼續攪拌2小時，加入市售 0.1克消泡劑BYK—052，市售0.1克流平劑BYK—300，以及市售0.1克 潤溼劑IGEPALCA-630，繼續攪拌2小時，即得蝕刻油墨。 實施例3:
在攪拌情況下，將5克阿拉伯膠和50克水溶解，升溫到80度加入 40克磷酸，冷卻到30度後，加入5克明膠，繼續攪拌2小時，加入市售 0.1克消泡劑BYK—323，市售0.1克流平劑BYK—300，以及市售0.1克 潤溼劑IGEPALCA-630，繼續攪拌2小時，即得蝕刻油墨。
實施例4:
在攪拌情況下，將5克阿拉伯膠和10克水溶解，升溫到70度加入 IO克磷酸，冷卻到30度後，加入45克明膠，繼續攪拌2小時，加入市售 1克消泡劑BYK—323，市售1克流平劑BYK—333，以及市售1克潤溼 劑BYK—161，繼續攪拌2小時，即得蝕刻油墨。
實施例5:
在攪拌情況下，將20克分子量3000的聚乙二醇和35克水溶解，升 溫到80度加入20克草酸，冷卻到30度後加入5克市售澱粉，繼續攪拌 1.5小時，加入市售0.4克消泡劑BYK—323，市售0.3克流平劑BYK—333， 以及市售0.6克潤溼劑BYK—161，繼續攪拌3小時，即得蝕刻油墨。
實施例6:
在攪拌情況下，將20克分子量4000的聚四氫呋喃和40克水溶解， 升溫到80度加入20克酒石酸，冷卻到40度後加入2克市售聚丙烯醯胺， 繼續攪拌3小時，加入市售0.8克消泡劑BYK—052，市售0.8克流平劑 BYK—300，以及市售0.3克潤溼劑BYK—161，繼續攪拌2小時，即得蝕 刻油墨。
實施例7:
在攪拌情況下，將20克分子量為3000的聚丙二醇和20克水溶解， 升溫到50度加入5克硫酸和15克磷酸，冷卻到40度後加入5克市售阿 拉伯膠，繼續攪拌2小時，加入市售0.1克消泡劑BYK—052，市售0.3 克流平劑BYK—300，以及市售0.6克潤溼劑BYK—161，繼續攪拌2小 時，即得蝕刻油墨。
7實施例8:
在攪拌情況下，將20克糊精和15克水溶解，加入25克磷酸，升溫 到60度，加入5克市售阿拉伯膠，繼續攪拌2小時，冷卻到30度後加入 市售0.6克消泡劑BYK—052，市售0.2克流平劑BYK—300，以及市售 0.2克潤溼劑BYK—161，繼續攪拌3小時，即得蝕刻油墨。
實施例9:
在攪拌情況下，將20克分子量1000的水溶性聚氨酯和40克水溶解， 升溫到80度加入20克酒石酸，冷卻到40度後加入2克市售分子量10000 聚丙烯醯胺，繼續攪拌3小時，加入市售0.8克消泡劑BYK—052，市售 0.8克流平劑BYK—300，以及市售0.3克潤溼劑BYK—161，繼續攪拌2 小時，即得蝕刻油墨。
實施例10:
在攪拌情況下，將20克分子量3000的聚乙烯醇和40克水溶解，升 溫到80度加入20克酒石酸，冷卻到40度後繼續攪拌3小時，加入市售 0.8克消泡劑BYK—052，市售0.8克流平劑BYK—300，以及市售0.3克 潤溼劑BYK—161，繼續攪拌2小時，即得蝕刻油墨。
本發明的保護範圍並不限於上述實施例，而應以權利要求中限定的內 容為準。本領域技術人員可以根據本發明的公開，對本發明的具體實例或 參數等作各種改變以實施本發明，而不必付出創造性的勞動。因此，本發 明的保護範圍應當理解為包含這些常規的變化和改變。
權利要求
1、一種金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，其特徵在於主要由以下原料組分製備得到非揮發性酸、水溶性高分子聚合物、油墨助劑和水；所述油墨助劑包括流平劑，消泡劑和潤溼劑中的至少一種。
2、 根據權利要求1所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，其特徵在於 由以下重量份的原料組分製備得到非揮發性酸10 40份，水溶性高分 子聚合物10 50份，流平劑0.1 1份，消泡劑0.1 1份，潤溼劑0.1 1 份和水10 50份。
3、 根據權利要求2所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，其特徵在於 由以下重量份的原料組分製備得到非揮發性酸25 38份，水溶性高分 子聚合物20 35份，流平劑0.2 0.5份，消泡劑0.2 0.5份，潤溼劑0.2 0.5份和水20 40份。
4、 根據權利要求1-3中任一項所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，其 特徵在於所述非揮發性酸為無機非揮發性酸或有機酸；所述水溶性高分 子聚合物包括水溶性聚氨酯、聚丙烯醯胺、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氫 呋喃、聚乙烯醇、糊精、明膠、阿拉伯膠和澱粉中的至少兩種；所述的消 泡劑為德國畢克化學公司的BYK—323或BYK—052;所述流平劑為德國 畢克化學公司的BYK—333或BYK—300;所述潤溼劑為德國畢克化學公 司的BYK—161或法國羅地亞公司的IGEPALCA-630。
5、 根據權利要求4所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，其特徵在於 所述非揮發性酸為硫酸、磷酸、草酸和酒石酸中的至少一種；所述水溶性 高分子聚合物為聚乙二醇、聚乙烯醇、糊精、明膠、阿拉伯膠和澱粉中的 至少兩種。
6、 根據權利要求5所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，其特徵在於 所述非揮發性酸為磷酸、草酸或二者的混合物；所述聚乙二醇或聚乙烯醇 的分子量在1000 10000之間。
7、 根據權利要求4所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨，其特徵在於所述水溶性聚氨酯、聚丙烯醯胺、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氫呋喃或聚 乙烯醇的分子量在1000 10000之間。
8、 一種權利要求1所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨的製備方法，其特徵在於包括以下歩驟首先將所述水溶性高分子聚合物中的一種和水 均勻混合，然後在50 100度下加入所述非揮發性酸反應1 10小時，冷卻到30 40度後，再加入其它水溶性高分子聚合物，保溫1 5小時後， 加入所述油墨助劑，混勻即得到所述金屬及金屬氧化物蝕刻油墨。
9、 根據權利要求8所述的金屬及金屬氧化物蝕刻油墨製備方法，其特徵在於包括以下步驟首先將所述水溶性高分子聚合物中的一種和水均勻混合，然後在60 80度下加入所述非揮發性酸反應2 4小時，冷卻到 30 40度後，再加入其它水溶性高分子聚合物，保溫2 3小時後，加入 所述油墨助劑，混勻即得到所述金屬及金屬氧化物蝕刻油墨。
10、 權利要求1所述金屬及金屬氧化物蝕刻油墨應用於蝕刻金屬及金 屬氧化物。
全文摘要
本發明提供了一種金屬及金屬氧化物蝕刻油墨及其製備方法與應用，該油墨由非揮發性酸、水溶性高分子聚合物、油墨助劑及去離子水製備得到。可通過絲網印刷、膠印及平版印刷技術應用於金屬鎳、鎂、不鏽鋼及氧化銦錫化合物等金屬或金屬氧化物的蝕刻，工藝簡單，使用方便，蝕刻徹底，線條整齊，無側蝕現象，使用材料及工藝流程環保經濟，可廣泛應用於電子行業、裝飾材料及半導體行業。
文檔編號C09K13/00GK101481616SQ20091003706
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月5日 優先權日2009年2月5日
發明者彭朝斌, 李曉華, 楊勝利 申請人:廣州市和攜化工科技有限公司;上達電子(深圳)有限公司