CN105132977A

CN105132977A - 一种用于线路板制造的调整液及其制备方法

Info

Publication number: CN105132977A
Application number: CN201510553248.5A
Authority: CN
Inventors: 肖亮; 高健; 刘彬云; 肖定军; 李卫明
Original assignee: Guangdong Toneset Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Toneset Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: CN105132977B

Abstract

本发明涉及一种用于线路板制造的调整液及其制备方法。本发明采用价格较便宜的2-取代基咪唑与二环氧基化合物进行聚合反应，得到醚链联接的阳离子表面活性剂溶液，直接用水稀释，加入碱调至pH＝9-11，即得调整液。本发明将此类阳离子表面活性剂溶液用作选择性有机导电涂覆工艺的调整液，结果产生很好的应用效果。

Description

一种用于线路板制造的调整液及其制备方法

技术领域

本发明涉及印制线路制造技术领域，特别是涉及一种用于线路板制造的调整液及其制备方法。

背景技术

线路板孔导通化是线路板最重要的工艺，目前主流的孔导通化工艺为化学沉铜(PTH)，其弊端是:1、沉铜液含有大量还原剂甲醛，对作业人员身体危害较大；2、沉铜废液含络合剂，难以处理，对环境的破坏较大；3、槽液自身为氧化还原体系，比较难以控制其活性；4、沉铜工艺消耗大量水电资源，废水处理成本高，生产成本也高。1963年Rodovsky提出了直接导通化的概念。经过几十年的发展，形成三大新型孔导通化工艺：1、炭/石墨体系，2、Pd/Sn胶体体系，3、有机导电聚合物体系。这三种工艺中以有机导电聚合物体系最具发展前景，选择性有机导电涂覆是有机导电聚合物体系中最新的工艺，是较理想的传统工艺替代者。

选择性有机导电涂覆工艺是在线路板的非金属孔壁上沉积一层有机导电聚合物薄膜，而在金属表面不沉积有机导电聚合物薄膜。印制线路板经机械钻孔或激光钻孔后，通孔或盲孔孔壁由于钻孔产生负电荷，不利于后续工艺的进行。为了将孔壁的负电荷转成正电荷，我们利用带阳离子的调整液进行处理，从而利于后续工艺的进行。

US5194313第一次公开了使用导电聚合物用于线路板孔金属化的技术，并在碱性介质中用高锰酸钾作为引发剂，所用单体是杂环分子如吡咯、呋喃、噻吩。但该专利未强调调整液的重要性，其技术一直存在问题，发展较慢。

EP1390568公开了聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)用于线路板孔导通化工艺，其工艺过程是用调整液处理钻孔的印制电路板，以便在弱酸性介质中利用高锰酸盐的氧化作用在绝缘基材表面形成一层致密的MnO₂，接着在弱酸性条件下，单体3,4-乙撑二氧噻吩被MnO₂氧化并产生聚合，生成不溶于水且导电的聚3,4-乙撑二氧噻吩薄膜，利于后续电镀。但该专利没有明确何种类型的调整剂。

常见的市售调整液中阳离子表面活性剂为碳链联接的聚咪唑鎓盐及其类似物，因合成聚咪唑鎓盐的咪唑衍生物单体价格较贵，导致调整液价格较贵。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种用于线路板制造的调整液的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种用于线路板制造的调整液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将2-取代基咪唑溶于溶剂中，加入催化剂，升温至50-60℃，然后缓慢加入二环氧基化合物，再升温至80-100℃回流反应12-24h，得阳离子表面活性剂溶液；

其中2-取代基咪唑与二环氧基化合物的摩尔比为0.5-3.0：1，催化剂的用量为总投料量的0.1-1.0wt％；

所述阳离子表面活性剂溶液中的阳离子表面活性剂的结构式如下：

其中R选自C1-C12烷基或C2-C12烯基或芳基，n1为2-12的整数；n为大于1而小于500的整数；

(2)按每升水加入0.5-10g所述阳离子表面活性剂溶液，再调节pH至9-11，即得所述用于线路板制造的调整液。

在其中一些实施例中，所述R为苯基或异丙基，n为25-100的整数。

在其中一些实施例中，所述二环氧基化合物选自乙二醇二缩水甘油醚，1,3-丙二醇二缩水甘油醚，1,4-丁二醇二缩水甘油醚，1,5-戊二醇二缩水甘油醚或1,6-己二醇二缩水甘油醚。

在其中一些实施例中，所述溶剂为水与有机溶剂的混合物，所述有机溶剂选自乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮。

在其中一些实施例中，所述2-取代基咪唑与二环氧基化合物的摩尔比为1.0-1.5:1。

在其中一些实施例中，所述催化剂为硫酸，催化剂的用量为总投料量的0.3-0.7wt％。

本发明的另一目的是提供一种用于线路板制造的调整液。

具体的技术方案如下：

上述制备方法制备得到的用于线路板制造的调整液。

本发明的有益效果如下：

与现有调整液比较，本发明首创采用醚链联接的阳离子表面活性剂溶液作为调整液，为线路板有机导电涂覆工艺的大规模工业生产提供了技术支撑。本发明调整液的优点是阳离子表面活性剂合成原料便宜，产率稳定，调整液容易配制，调整效果好，最终获得的有机导电膜的方块电阻、上铜速率和结合力等技术指标均较好，且在生产中十分稳定。

本专利采用价格较便宜的2-取代基咪唑与二环氧基化合物聚合反应，得到醚链联接的阳离子表面活性剂溶液，直接用水稀释，加入碱调至pH＝9-11，即得调整液。本发明将此类阳离子表面活性剂溶液用作选择性有机导电涂覆工艺的调整液，结果产生很好的应用效果：通过本发明调整液处理的基材与后制程电镀层的结合力明显比市售调整液处理的高，提高了产品的可靠性。

附图说明

图1为实施例9电镀后的通孔PCB板的切片图；

图2为实施例10电镀后的盲孔PCB板的切片图。

具体实施方式

以下通过实施例对本申请做进一步阐述。

下面实施例涉及调整液的制备与应用及有机导电膜性能测试，为简单起见，现以双面板为例说明实验流程：

调整→水洗→引发→水洗→聚合→水洗→吹干→性能测试

本领域一般技术人员都清楚其测试方法，方块电阻越小，有机导电膜的导电性能越好，越有利于后续电镀铜。上铜速率用来评判选择性有机导电涂覆膜的导通性，其上铜速率越高代表导通性好，后续电镀越容易。电镀铜与基材的结合力数值越大说明结合力越大，工艺越可靠。

实施例1：

将10.0g(69.3mmol)2-苯基咪唑，20mL水，10mL乙醇，0.5g50％硫酸置于100ml三颈烧瓶中，将烧瓶放入60℃油浴中，在搅拌下通过恒压滴液漏斗缓慢加入11.0g(63.0mmol)乙二醇二缩水甘油醚，继续搅拌半小时，提高油浴温度到90℃，回流反应20h，得棕红色透明液体，即为阳离子表面活性剂溶液。

实施例2

将10.0g(69.3mmol)2-苯基咪唑,24mL水，12mL丙酮，0.5g50％硫酸放入100ml三颈烧瓶中，将烧瓶放入60℃油浴中，在搅拌下通过恒压滴液漏斗缓慢加入12.7g(63.0mmol)1,4-丁二醇二缩水甘油醚，继续搅拌半小时，提高油浴温度到85℃，回流反应24h，得棕红色透明液体，即为阳离子表面活性剂溶液。

实施例3：

将10.0g(69.3mmol)2-苯基咪唑,24mL水，12mLN-甲基吡咯烷酮，0.5g50％硫酸放入100ml三颈烧瓶中，将烧瓶放入60℃油浴中，在搅拌下通过恒压滴液漏斗缓慢加入12.7g(63.0mmol)1,4-丁二醇二缩水甘油醚，继续搅拌半小时，提高油浴温度到95℃，回流反应18h，得棕红色透明液体，即为阳离子表面活性剂溶液。

实施例4：

将10.0g(90.7mmol)2-异丙基咪唑,24mL水，12mL丙酮，0.3g50％硫酸放入100ml三颈烧瓶中，将烧瓶放入60℃油浴中，在搅拌下通过恒压滴液漏斗缓慢加入14.4g(82.4mmol)乙二醇二缩水甘油醚，继续搅拌半小时，提高油浴温度到85℃，回流反应18h，得棕黄色透明液体，即为阳离子表面活性剂溶液。

实施例5：

将10.0g(90.7mmol)2-异丙基咪唑,27mL水，13mL乙醇，0.3g50％硫酸放入100ml三颈烧瓶中，将烧瓶放入60℃油浴中，在搅拌下通过恒压滴液漏斗缓慢加入16.7g(82.4mmol)1,4-丁二醇二缩水甘油醚，继续搅拌半小时，提高油浴温度到90℃，回流反应15h，得棕黄色透明液体，即为阳离子表面活性剂溶液。

实施例6

取2g实施例1制备得到的阳离子表面活性剂溶液，置于1L烧杯中，用去离子水稀释至1L，再加入3.5g碳酸钠，搅拌溶解，调pH＝9-11，即得调整液A。

实施例7

取3g实施例3制备得到的阳离子表面活性剂溶液，置于1L烧杯中，用去离子水稀释至1L，再加入2g氢氧化钠，搅拌溶解，调pH＝9-11，即得调整液B。

实施例8

将镭射盲孔板和机械钻孔的PCB通孔板分别在所得调整液A和调整液B中在50℃条件下处理60s，其后在含有高锰酸盐的86℃引发液中处理90s，水洗，再在含有EDOT单体(3,4-乙撑二氧噻吩)的聚合液中反应120s生成有机导电膜，水洗并吹干。用方块电阻仪测试生成导电膜的方阻分别为1058Ω/□和948Ω/□，具有很好的导电性能，电镀试验上铜速率均为7.5mm/min。结合力分别为3.51lb/in和3.23lb/in。

实施例9

将实施例8获得的通孔PCB板在含有70g/L的五水硫酸铜、220g/L的硫酸、60mg/L的盐酸以及通孔电镀添加剂A7mL/L，电镀添加剂C2mL/L的电镀液中以2A/dm²电镀60分钟，打切片观察通孔镀铜效果良好，结果见图1。

实施例10

将实施例8获得的盲孔板在含有120g/L的五水硫酸铜、160g/L的硫酸、50mg/L的盐酸以及填孔电镀添加剂A8mL/L，电镀添加剂C3mL/L的电镀液中以2.0A/dm²镀盲孔30分钟，其切片见图2，表明盲孔电镀效果结果良好。

其它实施例

除上述实施例1到实施例5之外，其它阳离子表面活性剂合成的实施例见表1。

表1.其它阳离子表面活性剂溶液的合成试验

注：(1)NMP指N-甲基吡咯烷酮；(2)反应溶剂以水为主，丙酮或NMP为次，二者

体积比为2:1；(3)水-丙酮作反应溶剂时，反应温度为85℃；水-NMP作反应溶剂时，

反应温度为95℃。

除上述实施例6到实施例10外，其它调整液的实施例见表2和表3。

表2实施例1到实施例5合成的阳离子表面活性剂溶液用作调整液的实验记录

*调整液浓度是指每升调整液中含阳离子表面活性剂溶液的量

表3表1合成的阳离子表面活性剂溶液用做调整液的试验记录：

*调整液浓度是指每升调整液中含阳离子表面活性剂溶液的量

对比例：

取30g市售调整液COND-7310(其主要的活性成分为碳链联接的聚咪唑鎓盐，按其指定浓度配置)，置于1L烧杯中，用去离子水稀释至1L，再加入4g碳酸钠，搅拌溶解均匀，调pH＝9-11，即得调整液C。

将测试板在调整液C中在50℃条件下处理60s时间，其后在含有高锰酸盐的86℃引发液中处理90s时间，再在含有EDOT单体的聚合液中反应120秒生成有机导电膜。用方块电阻仪测试生成导电膜的方阻为1310Ω/□，具有较好的导电性能，测得上铜速率为6.9mm/min，结合力2.89lb/in。该市售调整液处理后的基材与后制程电镀层的结合力明显比本发明调整液处理的要低，产品的可靠性相比较差。

通过上述比较可知，本申请采用价格较便宜的2-取代基咪唑与二环氧基化合物聚合反应，得到醚链联接的阳离子表面活性剂溶液，直接用水稀释，加入碱调至pH＝9-11，所得的调整液用于处理盲孔或通孔PCB板，其效果(有机导电膜的方块电阻、上铜速率和结合力等技术指标)与现有技术中采用碳链联接的聚咪唑鎓盐为活性成分的调整液的效果基本相同。但本申请的调整液的原料便宜，产率稳定，调整液容易配制，且在生产中十分稳定。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种用于线路板制造的调整液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述R为苯基或异丙基，n为25-100的整数。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二环氧基化合物选自乙二醇二缩水甘油醚，1,3-丙二醇二缩水甘油醚，1,4-丁二醇二缩水甘油醚，1,5-戊二醇二缩水甘油醚或1,6-己二醇二缩水甘油醚。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水与有机溶剂的混合物，所述有机溶剂选自乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮。

5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述2-取代基咪唑与二环氧基化合物的摩尔比为1.0-1.5:1。

6.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为硫酸，催化剂的用量为总投料量的0.3-0.7wt％。

7.权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的用于线路板制造的调整液。