專利名稱：：蝕刻或電鍍方法以及抗蝕油墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及蝕刻或電鍍方法一一其包括噴墨印刷抗蝕油墨，以及涉及在該方法中使用的抗蝕油墨。
背景技術(shù)：
：一種將期望的圖案或圖像蝕刻到基底上的熟知的方法，包括首先將被稱為抗蝕油墨的油墨印刷到基底上，印刷到不被蝕刻的那些基底部分上，以保護或掩蔽那些區(qū)域遠離蝕刻介質(zhì)。帶有抗蝕油墨掩蔽的基底隨后被暴露于蝕刻介質(zhì)，例如，酸水溶液，沒有被油墨掩蔽的基底區(qū)域被蝕刻。在蝕刻步驟之后，該抗蝕油墨例如通過在堿中沖洗被從基底移除。該方法被廣泛用于印制電路板的制造中，其中多次沉積、掩蔽和蝕刻步驟被用于建立復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。在太陽能電池和鋼壓紋帶的制造過程中，抗蝕油墨也被用于蝕刻中。和蝕刻一樣，抗蝕油墨在電鍍中具有應(yīng)用。在此種情況中，抗蝕油墨掩蔽基底的區(qū)域遠離電鍍介質(zhì)并因此防止在那些區(qū)域上的沉積。該方法在一些太陽能電池的生產(chǎn)中被使用。絲網(wǎng)印刷廣泛地被用于將抗蝕油墨應(yīng)用到基底中。這項技術(shù)成本低且可靠。在抗蝕劑的絲網(wǎng)印刷中使用的油墨經(jīng)常是光固化的，因此，在它被印刷到基底上之后，該油墨立即可以被固化成硬膜。這樣的絲網(wǎng)油墨典型地包括可達40%的堿溶性樹脂，以便賦予己固化油墨層堿溶性，因此，它們可以利用堿水溶液從基底中被洗掉。最近，進行了使用噴墨印刷來印刷抗蝕圖像的嘗試。噴墨印刷相比絲網(wǎng)印刷具有一些優(yōu)點，例如，以計算機可讀形式存儲的圖像可以被直接印刷至基底，且可以獲得更高的分辨率。但是，采用噴墨作為印刷抗蝕劑的方法受到限制，部分是因為目前可得的噴墨油墨沒有同時具有抗蝕油墨所需的包括容易去除這樣的性質(zhì)。具體地，因為噴墨油墨必須具有非常低的黏度，以便進行適當(dāng)?shù)貒娚?，在油墨被固化之前，其趨向于迅速地鋪展在基底的表面上，尤其在基底具有不平坦或結(jié)構(gòu)化表面的情況下，因此失去了邊緣清晰度(edgedefinition)。此外，傳統(tǒng)的噴墨油墨難于從基底中去除，需要使用有機溶劑和/或機械刮擦或磨蝕。對改進的抗蝕油墨以及涉及抗蝕油墨的改進的蝕刻和電鍍方法仍存在需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供蝕刻或電鍍方法，其包括以下步驟i)將堿可去除的水不溶性熱熔噴墨油墨噴墨印刷到基底上，以形成抗蝕圖像；ii)在酸性水介質(zhì)中蝕刻或電鍍該基底；和iii)用堿水溶液(aqeousalkali)去除抗蝕圖像。另一方面，本發(fā)明提供用作蝕刻或沉積(例如，電鍍)抗蝕劑的堿可去除的水不溶性熱熔噴墨油墨。具體實施例方式堿水溶液沖洗目前被廣泛用于去除絲網(wǎng)抗蝕油墨，因此本發(fā)明方法的抗蝕劑去除步驟通?？梢酝ㄟ^該方法的操作員使用傳統(tǒng)沖洗設(shè)備來進行。此外，使用堿水溶液作為沖洗介質(zhì)來去除抗蝕油墨避免了使用有機溶劑的需要，由于安全、對環(huán)境的影響和成本等原因，這些有6機溶劑是不希望的。在本發(fā)明的方法中，油墨是堿可去除的，并且通常也不必使用機械方法例如通過摩擦或刮擦來去除該抗蝕油墨。所述油墨是熱熔油墨，也就是說，它在室溫即25"C是固體，在打印機內(nèi)被熔化并被熱噴到基底上。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)熱熔噴墨油墨產(chǎn)生特別優(yōu)良的抗蝕圖像清晰度，原因在于它們在與基底接觸之后非常迅速地冷卻且固化，因此抑制了油墨的鋪展。傳統(tǒng)的熱熔油墨主要基于烴蠟，因此在水介質(zhì)中完全不溶。這樣的傳統(tǒng)熱熔油墨只能通過用有機溶劑沖洗或通過機械刮擦來移除并且沒有發(fā)現(xiàn)作為抗蝕劑的應(yīng)用。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能夠配制適于噴墨應(yīng)用的熱熔油墨，并且該熱熔油墨通過用堿水溶液沖洗而被容易地去除，同時在蝕刻和電鍍所用的酸性介質(zhì)中是不溶的。如本文所使用的術(shù)語"堿可去除的"是指使用在蝕刻和電鍍工藝中通常使用的堿水溶液條件，油墨可以容易地從基底去除。如本文所使用的術(shù)語"水不溶性"是指油墨在中性水中(pH7.0-6.5)以及在蝕刻和電鍍工藝通常使用的酸性水介質(zhì)中是不溶的，因此，在蝕刻或電鍍步驟過程中或在任何相關(guān)的水漂洗步驟中，該油墨將不會從基底中移除。如本文所使用的術(shù)語"水可洗性"和"堿可洗性"以及類似術(shù)語是指按照下面給出的試驗方法所測定的水和堿可洗性。任選地，該油墨具有至少80%，優(yōu)選地至少90%，更優(yōu)選地至少95%，以及特別優(yōu)選地至少99%的堿可洗性。任選地，該油墨具有少于20%，優(yōu)選地少于10%，更優(yōu)選地少于5%，以及特別優(yōu)選地少于1%的水可洗性。使用適于印刷熱熔油墨的任何噴墨打印機，該油墨可以被施用到基底上。適于印刷熱熔油墨的打印頭可以從Spectra獲得。蝕刻或電鍍工藝可以是任何這樣的工藝，其包括將基底與中性水或酸水溶液(aqeousacid)接觸。該工藝可以包括用酸水溶液蝕刻基底。蝕刻可以包括"PAWN"溶液(即，包含磷酸、乙酸、水和硝酸的溶液)。PAWN溶液適合于蝕刻銅和鋁。該工藝可以包括用含有過氧化氫以及任選還有硫酸的溶液蝕刻基底。在太陽能電池生產(chǎn)中，這樣的溶液適于蝕刻例如鈦-鎢層。該工藝可以包括用包含氟化氫和/或氟化物鹽的溶液蝕刻二氧化硅。該工藝可以是將金屬例如銅或錫電鍍到基底上的工藝?；卓梢允怯≈齐娐钒宓幕?。在太陽能電池的生產(chǎn)中，該工藝可以是蝕刻或電鍍的工藝。該工藝可以是蝕刻鋼壓紋帶，例如一種被用于將木紋圖案壓印到木質(zhì)材料上的類型的帶的工藝。油墨典型地包括溶解或分散在堿水溶液例如5%氫氧化鉀水溶液中的組分。這有助于避免油墨以薄片或條的形式被去除，這些薄片或條可阻塞濾器設(shè)備和排水管。優(yōu)選地，該油墨主要由堿溶性的成分或在堿水溶液中分散成直徑小于10微米(pm)的顆粒的成分組成。例如，許多顏料不溶于堿水溶液，但是當(dāng)該油墨從基底上被沖洗時，其將會分散成直徑小于10微米(nm)的顆粒(也就是說，它們穿過10微米的濾網(wǎng))。優(yōu)選地，該油墨包括至少95wt%，更優(yōu)選地至少98wt%，以及特別優(yōu)選地至少99wty。在堿水溶液中可溶的成分。優(yōu)選地，該油墨包括至少95wt。/。，更優(yōu)選地至少98wt%，以及特別優(yōu)選地至少99wt%的成分，其每一種成分具有至少80%，優(yōu)選地至少90%，更優(yōu)選地至少95%，以及特別優(yōu)選地至少99%的堿可洗性。油墨可含有堿溶性蠟。該堿溶性蠟可以是有機酸，例如羧酸。合適的堿溶性蠟是肉豆蔻酸、硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸和其它酸官能蠟例如來自BakerPetrolite的Unicid系列。肉豆蔻酸是優(yōu)選的。該蠟優(yōu)選地具有至少80%，更優(yōu)選地至少90%,特別優(yōu)選地至少95%，以及最優(yōu)選地至少99%的堿可洗性。該油墨任選地包含至少30wt%，優(yōu)選地至少50wt。/。的一種或多種堿溶性蠟。任選地，該油墨包含不超過99wte/。，優(yōu)選地不超過90wtM的堿溶性蠟或多種堿溶性蠟。優(yōu)選地，所述油墨包括一種或多種熔點在從40到8(TC范圍內(nèi)的堿溶性蠟。如果在沖洗階段中使用的堿水溶液被加熱到等于或大于蠟的熔點的溫度，該蠟將在沖洗期間熔化，并且油墨將會更加快速地沖洗掉。當(dāng)然，如果蝕刻或電鍍步驟是涉及高溫的步驟，則應(yīng)該對油墨的成分進行選擇，使得油墨在該高溫下不會熔化或軟化。優(yōu)選地，所述油墨包含堿溶性樹脂。一般而言，樹脂增加對基底的粘附。優(yōu)選地，該樹脂具有至少80%，更優(yōu)選地至少90%，特別優(yōu)選地至少95%，以及最優(yōu)選地至少99%的堿可洗性。適合的堿溶性樹脂包括酸官能松香、改性松香以及具有殘留酸值的改性松香酯，以及還包括這樣的產(chǎn)物，如來自Lawter的EnnesinM57w、EnnesinPM45/HMP、EnnesinFM65，來自Hexion的Prince2000、Prince6500，以及其它來自Hercules、Pinova等的產(chǎn)品。具有酸值的松香酯樹脂是優(yōu)選的堿溶性樹脂。在它們增加對基底的粘附的同時一一這是期望的，樹脂往往也增加油墨的熔體粘度，這使其更難噴射。任選地，該油墨包含可達40wty。重量，優(yōu)選地可達20wty。的堿溶性樹脂或堿溶性樹脂的混合物。優(yōu)選地，該油墨包含至少2wt。/。，更優(yōu)選地至少5wtM的堿溶性樹脂或此類樹脂的混合物。當(dāng)在油墨中包含著色劑不是必需的同時，該油墨優(yōu)選地包含著色劑，例如顏料或染料或熒光劑，以使抗蝕圖像容易檢測。有利的是，本發(fā)明的方法包括抗蝕圖像檢測及評估的步驟。這樣的步驟允許排除具有明顯缺陷的抗蝕圖像，從而增強整體工藝技術(shù)。優(yōu)選地，檢測和評估是自動的。著色劑可以是染料，例如，任何可溶于油墨的染料，如來自Ciba的Orasol溶劑可溶性染料，或適合的脂肪/油可溶性染料，如來自BASF的Oilsol。包含熒光劑的油墨特別適合于自動檢測和評估。該油墨進一步包括常規(guī)油墨添加劑，諸如穩(wěn)定劑和濕潤劑。優(yōu)選地，該油墨包括至少一種穩(wěn)定劑、著色劑、染料、抗氧化劑或濕潤劑。在一些應(yīng)用中，尤其是基底容易被破壞的那些應(yīng)用中，還優(yōu)選的是該油墨不含微粒材料，諸如二氧化硅。優(yōu)選地，該油墨包含lwtW以下，更優(yōu)選地少于0.01wtn/。以下的二氧化硅。為了使油墨被有效地噴射，所述油墨優(yōu)選地具有低熔體粘度。優(yōu)選地，在從50到125'C范圍的溫度下，該油墨具有不超過20mPas，更優(yōu)選地不超過12mPas的粘度。有利的是，該油墨適合于通過SpectraNova256或S-等級打印頭印刷。沖洗步驟可以包括通過浸漬或噴霧使已蝕刻或電鍍的基底與堿水溶液接觸。優(yōu)選地，油墨和沖洗條件可使油墨完全溶解，而不是留下微粒殘留物或薄片，它們可能阻塞機器管道、過濾網(wǎng)或排水管。用于評估油墨和油墨成分堿可洗性的試驗方法1)取一片銅片(大約25mmx75mmxlmm厚)并稱重至4個小數(shù)位，得到重量(基礎(chǔ))2)用待測試的油墨涂覆半個銅片，油墨層厚度為大約15-30微米。這可使用24微米的刮板(Meyer棒)實現(xiàn)。在上述范圍內(nèi)的精確涂層厚度不是嚴(yán)格的。3)稱重涂覆的銅片，得到重量(基礎(chǔ)+油墨)4)在5(TC的溫度下，將涂覆的銅片浸入到含有5%KOH水溶液的燒杯中。通過在KOH溶液中左右移動該銅片，將該銅片在溶液中攪動5分鐘。5)從該KOH溶液中移走該銅片，在流動的水下沖洗。將沖洗水收集在燒杯中。6)在40'C的烤箱中干燥該銅片30分鐘7)稱重銅片，得到重量(基礎(chǔ)+殘余)8)如下計算堿可洗性堿可洗性=(重量(基礎(chǔ)+油墨)-重量(基礎(chǔ)+殘余))/(重量(基礎(chǔ)+油墨)-重量(基礎(chǔ)))x腦優(yōu)選地，油墨或油墨成分可使KOH溶液和沖洗溶液不含塊、薄片和碎片形式的大(<lmm)片油墨。用于評估油墨和油墨成分水可洗性的試驗方法1)取一片銅片(大約25mmx75mmxlmm厚)并稱重至4個小數(shù)位，得到重量(基礎(chǔ))2)用待測試的油墨涂覆半個銅片，油墨層厚度為大約15-30微米。這可使用24微米的刮板(Meyer棒)實現(xiàn)。在上述范圍內(nèi)的精確涂層厚度不是嚴(yán)格的。3)稱重涂覆的銅片，得到重量(基礎(chǔ)+油墨)4)在5(TC的溫度下，將涂覆的銅片浸入到含有水的燒杯中。通過在水中左右移動該銅片，將該銅片在溶液中攪動5分鐘。5)從水中移走銅片，在流動的水下沖洗。將沖洗水收集在燒杯中。6)在4(TC的烤箱中干燥該銅片30分鐘7)稱重銅片，得到重量(基礎(chǔ)+殘余)8)如下計算水可洗性水可洗性=(重量(基礎(chǔ)+油墨)-重量(基礎(chǔ)+殘余))/(重量(基礎(chǔ)+油墨)-重量(基礎(chǔ)))X100實施例本發(fā)明的具體實施方式現(xiàn)在將被描述，僅僅為了示例的目的。制備具有表中所示成分的油墨。隨后測試油墨的堿和水可洗性，并且結(jié)果也在該表中給出。11<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權(quán)利要求1.蝕刻或電鍍的方法，包括下述步驟i)將堿可移除的水不溶性熱熔噴墨油墨噴墨印刷到基底上，以形成抗蝕圖像；ii)在酸性水介質(zhì)中蝕刻或鍍所述基底；和iii)用堿水溶液移除所述抗蝕圖像。2.如權(quán)利要求l所述的方法，其中在移除步驟中，所述抗蝕油墨分散在所述堿水溶液中形成溶液，在該溶液中，小于5wtn/。的所述抗蝕油墨是將被IO微米濾器保留的顆粒的形式。3.如權(quán)利要求l或權(quán)利要求2所述的方法，其是蝕刻方法，并且步驟ii)涉及用酸性水介質(zhì)蝕刻所述基底。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中使用"PAWN"蝕刻溶液蝕刻金屬。5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中使用包含硫酸和過氧化氫的溶液蝕刻金屬。6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中使用包含氫氟酸的溶液蝕刻二氧化硅。7.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其是將銅或錫電鍍到所述基底上的方法。8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其是在電路板生產(chǎn)中蝕刻或電鍍的方法。9.如權(quán)利要求1到7中任一項所述的方法，其是在太陽能電池生產(chǎn)中蝕刻或電鍍的方法。10.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的方法，其是蝕刻鋼壓紋帶的方法。11.用作蝕刻或沉積抗蝕劑的堿可移除的水不溶性熱熔噴墨油12.如權(quán)利要求ll所述的油墨，其包含95wtn/?；蛞陨系膲A溶性成分。13.如權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的油墨，其包含堿溶性蠟。14.如權(quán)利要求13所述的油墨，其包含從50wt。/。到95wt。/。的堿溶性蠟。15.如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的油墨，其中所述堿溶性蠟具有從45到6(TC范圍內(nèi)的熔點。16.如權(quán)利要求11到15中任一項所述的油墨，其包含堿溶性樹脂。17.如權(quán)利要求11到16中任一項所述的油墨，其包含著色劑。18.如權(quán)利要求11到17中任一項所述的油墨，其包含熒光劑。19.如權(quán)利要求11到18中任一項所述的油墨，其基本不含微粒。20.如權(quán)利要求11到19中任一項所述的油墨，其在125'C下具有,100mPas或更少的熔體粘度。21.噴墨打印機，其包括如權(quán)利要求11到20任一項所述的油墨。22.用于蝕刻或電鍍工藝的基底，其在至少一個表面上具有如權(quán)利要求11到20中任一項所述的油墨的抗蝕圖像。全文摘要本發(fā)明提供蝕刻或電鍍方法，其包括如下步驟i)將堿可移除水不溶性熱熔噴墨油墨噴墨印刷到基底上，以形成抗蝕圖像；ii)在酸性水介質(zhì)中蝕刻或電鍍該基底；和iii)用堿水溶液移除該抗蝕圖像。文檔編號H05K3/00GK101524005SQ200780036674公開日2009年9月2日申請日期2007年8月6日優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日發(fā)明者奈杰爾·安東尼·凱杰申請人:太陽化學(xué)公司