CN101481616A - 金属及金属氧化物蚀刻油墨及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属及金属氧化物蚀刻油墨及其制备方法与应用，该油墨由非挥发性酸、水溶性高分子聚合物、油墨助剂及去离子水制备得到。可通过丝网印刷、胶印及平版印刷技术应用于金属镍、镁、不锈钢及氧化铟锡化合物等金属或金属氧化物的蚀刻，工艺简单，使用方便，蚀刻彻底，线条整齐，无侧蚀现象，使用材料及工艺流程环保经济，可广泛应用于电子行业、装饰材料及半导体行业。

Description

金属及金属氧化物蚀刻油墨及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种蚀刻油墨，具体涉及一种应用于电子，半导体及精细化工等领域的金属及金属氧化物蚀刻油墨及其制备方法和应用。

背景技术

现有的金属及金属化合物应用极为广泛，例如用于触摸屏面板和太阳能电池的氧化铟锡化合物，用于半导体行业的镁、镍、铜板。在使用过程中，往往需要蚀刻部分金属及金属氧化物，以形成电路或绝缘，传统的蚀刻方法需要使用含酸的液体蚀刻槽，但在蚀刻之前，需要使用保护胶把不需要蚀刻的部位保护，在完成蚀刻后再用强碱脱去保护胶。虽然此类工艺已经非常成熟和大量应用，但存在的一个严重问题是由于需要上保护胶和去保护胶、以及蚀刻过程中产生的大量废酸废碱液，带来非常严重的环境污染问题，由于现行环保法规的落实，也给生产企业带来很大的困扰和经济损失。

中国专利申请00136167.8(导电膜蚀刻剂及蚀刻办法)公开了一种以盐酸作为蚀刻剂的氧化铟锡蚀刻油墨，在加热或室温使用，使用盐酸浓度大概在10～15左右，这种油墨由于使用盐酸存在一个严重的缺陷，因为盐酸是易挥发酸，众所周知，盐酸挥发性极强，而较低浓度的盐酸也存在一定程度的挥发性，尤其在温度升高时，这样，当油墨在蚀刻过程中，挥发出的盐酸会蚀刻未保护的氧化铟锡部分，从而使其实用性能得到大大限制。另外该专利申请涉及的蚀刻油墨只是简单地将几种原料混合，此类简单混合导致了油墨在使用时出现易收缩、干燥过快等现象。

发明内容

为解决上述传统工艺存在的问题，本发明的目的首先在于提供一种不需再经强酸强碱处理且环境友好的金属及金属氧化物蚀刻油墨。

本发明的目的还在于提供上述金属及金属氧化物蚀刻油墨的制备方法。

本发明的再一目的是提供上述金属及金属氧化物蚀刻油墨的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种金属及金属氧化物蚀刻油墨，主要由以下原料组分制备得到：非挥发性酸、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，消泡剂和润湿剂的至少一种。

所述的流平剂，消泡剂和润湿剂均可为市售的常用品种。

所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨，优选由以下重量份的原料组分制备得到：非挥发性酸10～40份，水溶性高分子聚合物10～50份，流平剂0.1～1份，消泡剂0.1～1份，润湿剂0.1～1份和水10～50份。

所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨，更优选由以下重量份的原料组分制备得到：非挥发性酸25～38份，水溶性高分子聚合物20～35份，流平剂0.2～0.5份，消泡剂0.2～0.5份，润湿剂0.2～0.5份和水20～40份。

上述原料组份中，优选地：所述非挥发性酸为无机非挥发性酸或有机酸；所述水溶性高分子聚合物包括水溶性聚氨酯、聚丙烯酰胺、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两种；所述的消泡剂为德国毕克化学公司的BYK—323或BYK—052；所述流平剂为德国毕克化学公司的BYK—333或BYK—300；所述润湿剂为德国毕克化学公司的BYK—161或法国罗地亚公司的IGEPAL CA-630。

上述原料组分中，更优选地：所述非挥发性酸为硫酸、磷酸、草酸和酒石酸中的至少一种；所述水溶性聚氨酯、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在1000～10000之间。

上述原料组分中，更优选地：所述非挥发性酸为磷酸、草酸或二者的混合物；

上述原料组分中，更优选地：所述水溶性高分子聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、糊精、明胶、阿拉伯胶和淀粉中的至少两种。

一种所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨的制备方法，包括以下步骤：首先将所述水溶性高分子聚合物中的一种和水均匀混合，然后在50～100度下(优选范围60～80度)加入所述非挥发性酸反应1～10小时(优选范围2～4小时)，冷却到30～40度后，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为两种以上物质的混合物)，保温1～5小时(优选范围2～3小时)后，冷却加入所述油墨助剂。

上述制备方法的机理为在一定温度下，所加酸对水溶性高分子聚合物起到一定的催化反应，从而使制备出的水性油墨具有好的使用性能。

上述述金属及金属氧化物蚀刻油墨可通过丝网印刷、胶印及平版印刷技术应用于金属镍、镁、不锈钢及氧化铟锡化合物等金属或金属氧化物的蚀刻。因具有工艺简单、使用方便、蚀刻彻底、线条整齐、无侧蚀现象且使用材料及工艺流程环保经济的特点，可广泛应用于电子行业、装饰材料及半导体行业。

本发明的蚀刻油墨通过使用所发明的蚀刻油墨，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，并且因为使用蚀刻油墨，其使用量可最大限度减少废酸的排放，同时通过计算其释放排量，使用一定的碱液即可定量中和。

相对于现有工艺，具有如下的有益效果：

1、经济，节省人工、降低物料消耗，缩短工艺流程，提高量产效率，提高产品竞争力。

2、环保，针对传统工艺，减少大量废酸废碱处理和排放，整个工艺无腐蚀性挥发气体，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，不会对网版上的丝网及保护胶发生反应而影响网版使用寿命，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，可用自来水及喷淋方便清洗，且清洗后无油墨残留于导电材料上。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

在搅拌情况下，将15克阿拉伯胶和15克水溶解，升温到60度加入35克磷酸，冷却到30度后，加入23.5克明胶，继续搅拌2小时，加入市售0.5克消泡剂BYK—323，市售0.5克流平剂BYK—333，以及市售0.5克润湿剂BYK—161，继续搅拌2小时，即得蚀刻油墨。

实施例2：

在搅拌情况下，将10克阿拉伯胶和10克水溶解，升温到100度加入10克磷酸，冷却到30度后，加入40克明胶，继续搅拌2小时，加入市售0.1克消泡剂BYK—052，市售0.1克流平剂BYK—300，以及市售0.1克润湿剂IGEPAL CA-630，继续搅拌2小时，即得蚀刻油墨。

实施例3：

在搅拌情况下，将5克阿拉伯胶和50克水溶解，升温到80度加入40克磷酸，冷却到30度后，加入5克明胶，继续搅拌2小时，加入市售0.1克消泡剂BYK—323，市售0.1克流平剂BYK—300，以及市售0.1克润湿剂IGEPAL CA-630，继续搅拌2小时，即得蚀刻油墨。

实施例4：

在搅拌情况下，将5克阿拉伯胶和10克水溶解，升温到70度加入10克磷酸，冷却到30度后，加入45克明胶，继续搅拌2小时，加入市售1克消泡剂BYK—323，市售1克流平剂BYK—333，以及市售1克润湿剂BYK—161，继续搅拌2小时，即得蚀刻油墨。

实施例5：

在搅拌情况下，将20克分子量3000的聚乙二醇和35克水溶解，升温到80度加入20克草酸，冷却到30度后加入5克市售淀粉，继续搅拌1.5小时，加入市售0.4克消泡剂BYK—323，市售0.3克流平剂BYK—333，以及市售0.6克润湿剂BYK—161，继续搅拌3小时，即得蚀刻油墨。

实施例6：

在搅拌情况下，将20克分子量4000的聚四氢呋喃和40克水溶解，升温到80度加入20克酒石酸，冷却到40度后加入2克市售聚丙烯酰胺，继续搅拌3小时，加入市售0.8克消泡剂BYK—052，市售0.8克流平剂BYK—300，以及市售0.3克润湿剂BYK—161，继续搅拌2小时，即得蚀刻油墨。

实施例7：

在搅拌情况下，将20克分子量为3000的聚丙二醇和20克水溶解，升温到50度加入5克硫酸和15克磷酸，冷却到40度后加入5克市售阿拉伯胶，继续搅拌2小时，加入市售0.1克消泡剂BYK—052，市售0.3克流平剂BYK—300，以及市售0.6克润湿剂BYK—161，继续搅拌2小时，即得蚀刻油墨。

实施例8：

在搅拌情况下，将20克糊精和15克水溶解，加入25克磷酸，升温到60度，加入5克市售阿拉伯胶，继续搅拌2小时，冷却到30度后加入市售0.6克消泡剂BYK—052，市售0.2克流平剂BYK—300，以及市售0.2克润湿剂BYK—161，继续搅拌3小时，即得蚀刻油墨。

实施例9：

在搅拌情况下，将20克分子量1000的水溶性聚氨酯和40克水溶解，升温到80度加入20克酒石酸，冷却到40度后加入2克市售分子量10000聚丙烯酰胺，继续搅拌3小时，加入市售0.8克消泡剂BYK—052，市售0.8克流平剂BYK—300，以及市售0.3克润湿剂BYK—161，继续搅拌2小时，即得蚀刻油墨。

实施例10：

在搅拌情况下，将20克分子量3000的聚乙烯醇和40克水溶解，升温到80度加入20克酒石酸，冷却到40度后继续搅拌3小时，加入市售0.8克消泡剂BYK—052，市售0.8克流平剂BYK—300，以及市售0.3克润湿剂BYK—161，继续搅拌2小时，即得蚀刻油墨。

本发明的保护范围并不限于上述实施例，而应以权利要求中限定的内容为准。本领域技术人员可以根据本发明的公开，对本发明的具体实例或参数等作各种改变以实施本发明，而不必付出创造性的劳动。因此，本发明的保护范围应当理解为包含这些常规的变化和改变。

Claims (10)

1、一种金属及金属氧化物蚀刻油墨，其特征在于主要由以下原料组分制备得到：非挥发性酸、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。

2、根据权利要求1所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨，其特征在于由以下重量份的原料组分制备得到：非挥发性酸10～40份，水溶性高分子聚合物10～50份，流平剂0.1～1份，消泡剂0.1～1份，润湿剂0.1～1份和水10～50份。

3、根据权利要求2所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨，其特征在于由以下重量份的原料组分制备得到：非挥发性酸25～38份，水溶性高分子聚合物20～35份，流平剂0.2～0.5份，消泡剂0.2～0.5份，润湿剂0.2～0.5份和水20～40份。

4、根据权利要求1-3中任一项所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨，其特征在于：所述非挥发性酸为无机非挥发性酸或有机酸；所述水溶性高分子聚合物包括水溶性聚氨酯、聚丙烯酰胺、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两种；所述的消泡剂为德国毕克化学公司的BYK—323或BYK—052；所述流平剂为德国毕克化学公司的BYK—333或BYK—300；所述润湿剂为德国毕克化学公司的BYK—161或法国罗地亚公司的IGEPAL CA-630。

5、根据权利要求4所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨，其特征在于：所述非挥发性酸为硫酸、磷酸、草酸和酒石酸中的至少一种；所述水溶性高分子聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、糊精、明胶、阿拉伯胶和淀粉中的至少两种。

6、根据权利要求5所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨，其特征在于：所述非挥发性酸为磷酸、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之间。

7、根据权利要求4所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨，其特征在于：所述水溶性聚氨酯、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在1000～10000之间。

8、一种权利要求1所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨的制备方法，其特征在于包括以下步骤：首先将所述水溶性高分子聚合物中的一种和水均匀混合，然后在50～100度下加入所述非挥发性酸反应1～10小时，冷却到30～40度后，再加入其它水溶性高分子聚合物，保温1～5小时后，加入所述油墨助剂，混匀即得到所述金属及金属氧化物蚀刻油墨。

9、根据权利要求8所述的金属及金属氧化物蚀刻油墨制备方法，其特征在于包括以下步骤：首先将所述水溶性高分子聚合物中的一种和水均匀混合，然后在60～80度下加入所述非挥发性酸反应2～4小时，冷却到30～40度后，再加入其它水溶性高分子聚合物，保温2～3小时后，加入所述油墨助剂，混匀即得到所述金属及金属氧化物蚀刻油墨。

10、权利要求1所述金属及金属氧化物蚀刻油墨应用于蚀刻金属及金属氧化物。