专利名称:含有取代的氨基苯甲醛的过氧化氢组合物的制作方法
技术领域:
本发明涉及含过氧化氢的水溶液,本发明的第一方面是含由有机稳定剂稳定的过氧化氢的含水过氧化氢组合物,本发明的另一方面是适用于制造印刷线路板的含水的过氧化氢化学腐蚀剂组合物,上述组合物含有过氧化氢、有机稳定剂和强无机酸。
过氧化氢,H2O2是用于许多工业方面的化学用品。自19世纪中叶起,过氧化氢就能以过氧化氢水溶液的形式从市场上买到,其浓度范围很宽,一般为1~80%(重量),并能浓缩至96%(重量)过氧化氢的主要化学性质和用途是由于其含有共价氧-氧(过氧)高能键所致。该高能过氧键提供的化学推动力使过氧化氢可用于许多化学方法,过氧化氢尤其用于各种有机和无机的氧化反应,能用于制备各种其他有机和无机过氧化物,过氧化氢的一个重要用途是溶解金属(例如铜),从遮膜的印刷线路板基板上形成最终的印刷线路。含水的过氧化氢腐蚀剂组合物(以水溶液形式)通常含有活性量的过氧化氢、强无机酸和有机稳定剂。
虽然过氧化氢的高能过氧键提供了用于化学的化学推动力,但该高能键也能导致(1)将过氧化氢分解为水,H2O,和氧气,O2,及(2)氧化过氧化物溶液中的有机化合物。装在适当的惰性容器中的高纯度过氧化氢是相当稳定的。然而,工业上得到的工业纯的过氧化氢在制备、运输、储存和使用过程中容易被催化或至少有利于分解的化学杂质所污染。最常见的分解催化剂有二价或三价的金属离子。稳定剂已经得到开发,现在通常通过使杂质的效应降至最小,使分解降低到最低水平。已知的稳定剂实例为,8-羟基喹啉、焦磷酸钠、锡酸、2,5-二氢噻吩砜、四氢噻吩砜、亚砜、砜、二烷基氨基硫代甲基、硫代烷基磺酸、脂族胺、苯并三唑,硝基取代的有机化合物,例如硝基苯磺酸、硫代硫酸盐等等。这些稳定剂已应用于现有技术的各个方面。
Solenberger的美国专利3,801,512公开了一种含有,例如烷基苯胺稳定剂的无机酸过氧化氢腐蚀剂。该发明人在第3栏第23~25行还写到可用于该发明的烷基苯胺的例子有C1~4烷基衍生物。
授予Sbibasaki等人的美国专利3,773,577公开了一种含,例如N,N-二烷基苯胺为添加剂的硫酸过氧化氢腐蚀剂溶液。
由于过氧化氢溶液易于处理、活性高、价格低,作为制备印刷线路板的腐蚀剂是有吸引力的。然而腐蚀金属的过氧化氢金属腐蚀剂组合物可能存在许多问题和缺点。由于在腐蚀期间产生大量金属离子,这些金属离子就促进了过氧化氢的迅速分解,这样就大量消耗直接用于从印刷线路板的线路上去除金属的过氧化氢。在储存和使用期间,能抑制过氧化氢分解而稳定的腐蚀剂对于合适的和有效的腐蚀过程是所需的。而且腐蚀剂组合物应由少量有机稳定剂来稳定。通过使用有机促进机能够加速过氧化氢腐蚀剂的腐蚀速率。
可使用的过氧化氢溶液,包括含有大量过氧化氢的散装过氧化氢和如用于腐蚀印刷线路板的过氧化氢加工溶液,可以通过在该溶液中添加有效量的由N,N-二烷基氨基苯甲醛化合物组成的有机稳定剂而稳定,以保存过氧化氢和添加的存在于溶液中的有机添加剂的活性浓缩液。在制备含有这类稳定剂的溶液后,组合物就表示出优良的储藏寿命,在长期储存中过氧化氢或稳定剂基本不消耗。此外,含有这类添加剂的溶液能够高速高效有利有效地腐蚀如铜一类的金属,并且具有很长的活性腐蚀寿命。现已发现将其他的有机稳定剂和有效量的N,N-二烷基苯甲醛化合物一起加到过氧化氢溶液中,可进一步降低过氧化氢的分解。本发明特别优选的溶液包含过氧化氢和有效量的1,4-二甲基氨基苯甲醛和磺胺酸化合物。
本发明提供一种由能溶于过氧化氢的取代的氨基苯甲醛化合物所稳定的过氧化氢溶液。优选的该类化合物的结构式如下
其中R1和R2是相互独立的C1~12直链或支链烷基或C5或C6的饱和或不饱和环基。
本发明的第二目的是经稳定的过氧化氢溶液,该溶液含有适合于腐蚀基材,如印刷线路板,表面的无机酸。
散装储存的过氧化氢溶液的过氧化氢浓度约为30~95%(重量)。一般来说,这类散装过氧化氢溶液含有有效量(约0.01~5%重量)的有机稳定剂,其余为水。一般在使用中将这类散装过氧化氢稀释。为了得到过氧化氢加工溶液,可在该溶液中加入水、溶剂和其他化学成分。
在本发明中,有机稳定剂至少被诸如本发明概述中所述的结构式Ⅰ的取代的,更优选的为双取代的苯甲醛化合物的有机稳定剂所取代。优选的R1和R2基团是烷基,且含有1至5个碳原子,更优选的为1至3个碳原子。优选R1和R2是相同的烷基。环状R1或R2基团的例子为苯。有机稳定剂化合物的例子有2-(N,N-二甲基氨基)-苯甲醛、3-(N,-N-二甲基氨基)-苯甲醛、4-(N,N-甲基乙基氨基)-苯甲醛、4-(N,N-二乙基氨基)-苯甲醛、3-(N,N-二乙基氨基)-苯甲醛、4-(N,N-二十二烷基氨基)-苯甲醛、4-(N,N-甲基环己基氨基)-苯甲醛、4-〔N,N-甲基(4-甲基环己基)〕氨基-苯甲醛。
由于上述结构式Ⅰ的化合物用于稳定过氧化氢,即降低分解速度,因此,上述添加剂在上述使用浓度下应能溶于过氧化氢中。化合物1添加剂的浓度并不严格,相对于过氧化氢、水和化合物1的稳定剂来说,在现有技术中稳定剂的浓度为,如0.01~约5%(重量)。考虑到成本的原因,可以如现有技术那样再加入一种成本较低的稳定剂。优选的稳定剂实例是如下结构式的磺胺酸化合物
其中R1和R2是相互独立的氢或C1~10的直链或支链烷基、M是氢或金属阳离子,如钠、钾、钙、铜。其中的每一个R均是氢的磺胺酸(氨基苯磺酸)是优选的辅助添加剂。
腐蚀溶液可以含有大量的水,有效量的过氧化氢、强无机酸(例如硫酸)以及本发明的有机稳定剂组分。
用于本发明的腐蚀剂组合物中的强无机酸包括硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸和氟硼酸。
虽然这些溶液特别适用于铜和铜合金的化学溶解或者腐蚀,但在这些溶液的化学作用下也能溶解其他金属和合金,例如铁、镍、锌、铅或锡。
本发明的腐蚀溶液可以通过用水将本发明的过氧化氢散装溶液稀释到适当过氧化氢浓度,随后加入其他所需的如无机酸之类的腐蚀组分来制备。
用于使本发明的有机稳定剂保存在溶液中的溶剂为溶解于水且能促进本发明有机稳定剂的溶解度的溶剂。通常用于本发明的溶剂包括氧化溶剂和具有高偶极矩的其他高极性溶剂。实用的溶剂的具体例子包括甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲亚砜及其他溶剂。
在应用过程中,本发明所配制的腐蚀溶液在一般腐蚀条件下能溶解金属,例如铜。本发明的腐蚀剂能用于需要去除化学金属的环境。最常见的这类腐蚀方法是用来制造印刷线路(印刷电路)板。
在制造这类印刷线路板过程中,将一种光刻膜用于金属包层板或层压的多层板。将该印刷板遮住,经适当波长的电磁辐射用作抗蚀剂。用遮膜来保护某些抗蚀区域免于光的作用。在没有被遮膜保护的区域中,辐射一般使抗光蚀膜交联或聚合,使该抗蚀膜在化学上更不溶解。对于适当的遮膜也可使用正抗蚀膜。一般暴露的抗蚀膜保留在板上,而未暴露的抗蚀膜能够容易地通过化学漂洗除去。在除去后,抗蚀膜使不需要的金属区域进行化学腐蚀。
一般腐蚀金属的温度范围为约105°至约200°F,而易于操作的优选温度为110°至140°F。本发明的溶液具有足够的活性供浸渍或喷涂腐蚀工艺。使用本发明组合物所得到的腐蚀速率为每分钟每平方英尺约1至2盎司铜。在腐蚀之后,一般用水漂洗印刷电路板,除去抗光蚀剂,于是一个单面或双面的印刷电路板就进入装配状态。
下面提供的例子进一步说明了本发明。
实施例在装有电磁搅拌器的2升玻璃烧杯中加入600毫升去离子水,开始搅拌并在去离子水中加入150毫升15%(重量)的含水硫酸。将该混合物搅拌直到均匀为止,并且在经搅拌的水溶液中加入50毫升50%(重量)活化的含水过氧化氢。在水槽内放入75克硫酸铜五水合物(CuSO4·5H2O)和如下的一种物质Ⅰ.0.75克对二甲基氨基苯甲醛Ⅱ.0.25克对二甲基氨基苯甲醛和0.5克磺胺酸。
当混合均匀后,加入补充水使总容量达1,000毫升。
在水浴加热器中将本实施例的1升腐蚀液槽加热到50℃。溶液保持在该温度下并控制过氧化氢浓度及有机稳定剂浓度。下列表显示了过氧化氢浓度的变化。另外,在49小时之后测量该稳定剂的浓度,以确定该稳定剂的浓度是否由于分解而下降。
表对二甲基氨基苯甲醛稳定剂 H2O2减少(g/L) 减少(mM)单位31.5小时49.0小时49.0小时Ⅰ2.293.34-Ⅱ-4.10.35g/L为克/升mM为毫摩尔。
权利要求
1.一种稳定的过氧化氢组合物,所述组合物含有过氧化氢和能溶解于过氧化氢中的取代的氨基苯甲醛化合物,上述化合物的结构式为
其中R1和R2是相互独立的C1~12直链或支链烷基或C5或C6的饱和或不饱和环状基团。
2.根据权利要求1的组合物,其中相互独立的R1和R2是C1到C5的烷基。
3.根据权利要求2的组合物,其中相互独立的R1和R2是C1到C3的烷基。
4.根据权利要求1的组合物,其中所述组合物含磺胺酸化合物。
5.一种含水的化学腐蚀剂组合物,其中所述组合物含(a)水(b)过氧化氢(c)无机酸(d)如下结构式的化合物
其中每一个R1和R2是相互独立的C1~12直链或支链的烷基或C5或C6的饱和或不饱和的环状基团。
6.一种制备印刷线路板的方法,其中上述方法包括用下述组合物物腐蚀含金属部分的表面,上述组合物含(a)水(b)过氧化氢(c)无机酸(d)如下结构式的化合物
而每个R1和R2是相互独立的C1~12直链或支链的烷基或C5或C6的饱和或不饱和的环状基团。
全文摘要
本发明提供了由一种可溶于过氧化氢的取代的氨基苯甲醛化合物所稳定的过氧化氢溶液。所述稳定的过氧化氢溶液含无机酸,其尤其适用于腐蚀,如印刷线路板之类的基材表面。
文档编号H05K3/06GK1039775SQ8910670
公开日1990年2月21日 申请日期1989年7月27日 优先权日1988年7月27日
发明者罗德尼·K·威廉斯, 布鲁斯·A·波伦, 库特·E·海基拉 申请人:纳幕尔杜邦公司