一种印制电路板显影液用非硅类消泡剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种印制电路板显影液用非硅类消泡剂及其制备方法 (Non-silicon defoaming agent for printed circuit board developing solution and preparation method thereof ) 是由 章磊 陈金明 李政柱 于 2020-04-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种印制电路板显影液用非硅类消泡剂,按照重量份计包括如下组分：磷酸三丁酯150-250份、乙二醇100-200份、丙二醇嵌段聚醚200-400份、增稠剂20-50份、乳化剂5-15份、单硬脂酸甘油酯5-15份、纯水70-520份。本发明中的消泡剂消泡和抑泡能力优异,不易残留,满足PCB显影工艺要求。(The invention discloses a non-silicon defoaming agent for a developing solution of a printed circuit board, which comprises the following components in parts by weight: 250 portions of tributyl phosphate, 200 portions of ethylene glycol, 200 portions of propylene glycol block polyether, 20 to 50 portions of thickening agent, 5 to 15 portions of emulsifying agent, 5 to 15 portions of glycerin monostearate and 70 to 520 portions of pure water. The defoaming agent has excellent defoaming and foam inhibiting capabilities, is not easy to remain, and meets the requirements of the PCB developing process.)
技术领域
本发明涉及消泡剂技术领域，具体涉及一种印制电路板显影液用非硅类消泡剂及其制备方法。
背景技术
消泡剂是降低水、溶液和悬浮液等的表面张力，防止泡沫形成或使原有泡沫减少和破灭的化学添加剂。消泡剂在工业领域的应用十分广泛，从食品生产到日化洗涤，从石油采矿到印染涂料，从医药合成到电子制造几乎都会用到消泡剂来抑制工艺过程中产生的有害泡沫。
在印制电路板(Printed Circuit Board简称PCB)的线路图形制造工艺中，需要将干膜或湿膜形式的光致抗蚀层贴合或涂覆到导电层上，在对抗蚀剂进行紫外线、X-射线和电子射线等活性放射线选择性曝光后，发生固化反应的抗蚀剂会暂时留存在板面保护导电层，而未发生曝光和固化反应的抗蚀剂则会通过显影工艺除去。PCB的显影工艺一般采用的是以碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物和四甲基氢氧化铵等配置的碱性显影液。对于未发生感光固化反应的抗蚀剂，其所含的树脂、染料、颜料、聚合引发剂和交联剂等组分会溶解分散在显影液中。由于显影工序一般采用喷淋循环的工作方式，空气会持续进入到显影工作液中，从而产生泡沫，并随着抗蚀剂组分的不断融入，泡沫会不断积蓄，达到一定程度就会影响显影品质，给生产带来不便。因此在PCB生产的显影工艺中，必须向显影液中添加消泡剂以抑制泡沫的产生，并减少或消除显影过程中产生的泡沫。依照PCB制造工艺的质量管理标准，PCB显影工艺对消泡剂的要求较为严格，除要求其具有优异的消泡与抑泡能力外，还不能在印制板上有任何残留，且在碱性条件下有效。
传统的乳化硅油类消泡，因其在稀释过程易破乳、漂油，会污染PCB的板面而被禁用。而工业上非硅类消泡剂在瞬间消泡能力与含硅类消泡剂依然存在差距，并且制备非硅类消泡剂的装备结构复杂、工序繁琐，需要投入较高的设备和人力成本。譬如专利CN11508037A公开的一种聚醚类的非硅消泡剂需要多个混料筒、加热水箱和半导体制冷器，同时还采用了PLC控制器，这都增加了消泡剂的生产成本。而由专利CN110283092A公开的酰胺类消泡剂的制备方法同样可以看出，制备工序繁琐，需要经过脱水缩合反应、真空蒸馏以及固液分离步骤。专利CN110152357A公开的一种萃取磷酸生产用的消泡剂虽然具有工艺简单、容易制备的优点，但该消泡剂组分并不适应于PCB碱性显影液。
因此，PCB制造业需要一种消泡和抑泡能力优异、制备方法简单、相容于碱性显影液的消泡剂，以满足显影工艺要求。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种印制电路板显影液用非硅类消泡剂，其消泡和抑泡能力优异，不易残留，满足PCB显影工艺要求。此外，本发明还提供一种印制电路板显影液用非硅类消泡剂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种印制电路板显影液用非硅类消泡剂，按照重量份计包括如下组分：磷酸三丁酯150-250份、乙二醇100-200份、丙二醇嵌段聚醚200-400份、增稠剂20-50份、乳化剂5-15份、单硬脂酸甘油酯5-15份、纯水70-520份。
优选地，所述丙二醇嵌段聚醚为以丙二醇为起始剂和环氧化物在催化剂作用下经加聚反应合成的嵌段聚合物。
优选地，所述环氧化物为聚氧乙烯、聚丙乙烯中的一种或两种。
优选地，所述丙二醇嵌段聚醚的分子量为2000-3000。具体地，丙二醇嵌段聚醚可选用聚醚L61、聚醚L62、聚醚L63或聚醚L64。
优选地，所述增稠剂为可溶性淀粉、阿拉伯胶、聚丙烯酸钠和聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种。
优选地，所述乳化剂为吐温60(化学名称为聚氧乙烯失水山梨醇醚硬脂酸酯)或司盘60(化学名称为失水山梨醇单硬脂酸酯)。
本发明的第二方面，提供一种上述印制电路板显影液用非硅类消泡剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、按照上述重量配比称取磷酸三丁脂和乙二醇加入至反应容器中，不断进行搅拌直至反应容器内混合溶液澄清无分层；
S2、再向反应容器内加入丙二醇嵌段聚醚和增稠剂，不断进行搅拌直至反应容器内混合溶液澄清无分层；
S3、然后向反应容器内继续加入乳化剂和单硬脂酸甘油酯，在搅拌条件下升温至75-85℃，使得乳化剂完全溶解，反应容器内的混合溶液澄清无分层；
S4、随后缓慢的向反应容器内加入体积分数为1/3的温度为75-85℃的纯水，不断搅拌得到油包水型透明膏体；
S5、再向反应容器中加入剩余的2/3的温度为75-85℃的纯水，在搅拌条件下自然冷却至60℃，反应容器内的油包水型透明膏体转相为水包油型乳液，再经冷却至室温即得非硅类消泡剂。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的消泡剂是非硅类消泡剂，不易残留，适用于PCB的生产工艺，且消泡和抑泡能力良好，满足PCB显影工艺要求。此外，本发明提供的消泡剂的制备方法工艺简单，无需特殊的合成设备或反应釜，制备过程中只需要持续搅拌和升温至75-85℃即可，步骤简单、投入的设备和人工成本较低。
具体实施方式
本发明中印制电路板显影液用非硅类消泡剂，包括如下组分：磷酸三丁酯150-250份、乙二醇100-200份、丙二醇嵌段聚醚200-400份、增稠剂20-50份、乳化剂5-15份、单硬脂酸甘油酯5-15份、纯水70-520份。
实施例1
本实施例中印制电路板显影液用非硅类消泡剂中各组分配比如表1所示，其中，本实施例中加入的丙二醇嵌段聚醚为聚醚L61，加入的增稠剂为可溶性淀粉，加入的乳化剂为吐温60。
本实施例中印制电路板显影液的制备过程如下：
S1、按照上述重量配比称取磷酸三丁脂和乙二醇加入至反应容器中，不断进行搅拌直至反应容器内混合溶液澄清无分层；
S2、再向反应容器内加入丙二醇嵌段聚醚和增稠剂，不断进行搅拌直至反应容器内混合溶液澄清无分层；
S3、然后向反应容器内继续加入乳化剂和单硬脂酸甘油酯，在搅拌条件下升温至80℃，使得乳化剂完全溶解，反应容器内的混合溶液澄清无分层；
S4、随后缓慢的向反应容器内加入体积分数为1/3的温度为80℃的纯水，不断搅拌得到油包水型透明膏体；
S5、再向反应容器中加入剩余的2/3的温度为80℃的纯水，在搅拌条件下自然冷却至60℃，反应容器内的油包水型透明膏体转相为水包油型乳液，再经冷却至室温即得非硅类消泡剂。
实施例2
本实施例中印制电路板显影液用非硅类消泡剂中各组分配比如表1所示，其中，本实施例中加入的丙二醇嵌段聚醚为聚醚L62，加入的增稠剂为阿拉伯胶，加入的乳化剂为吐温60。
本实施例中印制电路板显影液的制备可参考实施例1。
实施例3
本实施例中印制电路板显影液用非硅类消泡剂中各组分配比如表1所示，其中，本实施例中加入的丙二醇嵌段聚醚为聚醚L63，加入的增稠剂为聚丙烯酸钠，加入的乳化剂为司盘60。
本实施例中印制电路板显影液的制备可参考实施例1。
实施例4
本实施例中印制电路板显影液用非硅类消泡剂中各组分配比如表1所示，其中，本实施例中加入的丙二醇嵌段聚醚为聚醚L64，加入的增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮，加入的乳化剂为司盘60。
本实施例中印制电路板显影液的制备可参考实施例1。
实施例5
本实施例中印制电路板显影液用非硅类消泡剂中各组分配比如表1所示，其中，本实施例中加入的丙二醇嵌段聚醚为聚醚L65，加入的增稠剂为可溶性淀粉，加入的乳化剂为吐温60。
本实施例中印制电路板显影液的制备可参考实施例1。
表1
项目
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
磷酸三丁脂
150份
250份
200份
220份
180份
乙二醇
100份
200份
150份
180份
200份
丙二醇嵌段聚醚
200份
400份
300份
350份
300份
增稠剂
20份
50份
30份
40份
40份
乳化剂
5份
15份
10份
10份
5份
单硬脂酸甘油酯
5份
15份
10份
10份
10份
纯水
520份
70份
300份
190份
265份
本发明中通过PCB显影液的消泡性试验评估本发明中实施例1至实施例5中制得的印制电路板显影液用非硅类消泡剂的消泡和抑泡能力，具体试验方法如下：
一、试验液的制备。往质量分数为1％的碳酸钠水溶液中(其质量分数为100份)中分别添加实施例1至实施例5中制得的印制电路板显影液用非硅类消泡剂0.05份，制成显影液。将未曝光的光致抗蚀层干膜分别溶解在上述制得的显影液中使其浓度达到0.5g/L，即得到所需的试验液。
二、消泡性试验。往容量为100毫升的带毛玻璃塞的量筒分别加入上述试验液50mL，1分钟振荡50次后静置，观察泡沫的状态，并按照以下基准评价其消泡性：
○：15秒未到，泡沫消失，消泡和抑泡能力良好；
△：在15-60秒，泡沫消失，消泡和抑泡能力一般；
╳：超过60秒，泡沫消失或未见消失，消泡和抑泡能力不良。
具体测试结果见表2。
表2
消泡性试验结果
实施例1
○
实施例2
○
实施例3
○
实施例4
○
实施例5
○
由表2中的测试结果可知，本发明实施例1至实施例5中制得的消泡剂属于非硅类消泡剂，在PCB显影液的消泡性试验展现出良好的消泡和抑泡能力，且制备方法简单，无需专门的合成设备和反应釜，适用于印制电路板的显影工艺。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
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