一種固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂、制備方法及溶解方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂、制備方法及溶解方法，屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】。以所述樹脂總質(zhì)量為100%，各組分及質(zhì)量百分含量為：N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺單體40～60%，丙烯酸酯單體10～30%，聚乙烯吡咯烷酮增稠劑5～10%，甲基丙烯酸酐交聯(lián)劑10～20%，自由基型光聚合引發(fā)劑1～4%。制備方法：先將自由基型光聚合引發(fā)劑、N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺單體、丙烯酸酯單體和甲基丙烯酸酐交聯(lián)劑混合；再加入聚乙烯吡咯烷酮。將固化后的樹脂浸入N,N-二甲基甲酰胺與丁胺的混合溶液中，可將其溶解。所述樹脂在立體電路制造工序中起到支撐層與犧牲層作用，是實(shí)現(xiàn)立體電路的關(guān)鍵材料。
【專利說明】一種固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂、制備方法及溶解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂、制備方法及溶解方法，尤其涉及一種可以由可見光(波長405nm)引發(fā)聚合，并且光固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂、制備方法及溶解方法，具體為一種用于立體電路可見光微光刻成型的固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂、制備方法及溶解方法，屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光固化成型工藝的不斷推廣，光固化成型以其能夠成型任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和高精度零件而逐漸在快速鑄造、快速模具等行業(yè)得到大量應(yīng)用，從而對光敏樹脂的各種性能的要求也不斷提升，其中絕大多數(shù)光固化成型樹脂，均由紫外光引發(fā)聚合(波長120-375nm)，通常固化后便不可溶解，只能采用燒蝕或機(jī)械方法去除，而零件內(nèi)部的支撐樹脂則只能通過燒蝕去除，樹脂件燒蝕時(shí)的溫度基本在600°C以上，容易導(dǎo)致零件性能惡化和精度降低。
[0003]隨著光固化成形技術(shù)的發(fā)展，可溶性光敏樹脂已被開發(fā)來解決上述問題。然而現(xiàn)有的可溶性光固樹脂是以高分子凝膠為基礎(chǔ)的，僅能提供最低限度的支撐強(qiáng)度，無法達(dá)到機(jī)加工與平坦化的力學(xué)要求，并主要以水為溶劑，而傳統(tǒng)電鍍都是在水溶液中進(jìn)行的，因此現(xiàn)有材料無法滿足真空金屬化工藝以及電鍍工藝的支撐要求，而這些工藝是立體電路制造技術(shù)的核心工藝。為滿足立體電路技術(shù)的要求,需開發(fā)一類可機(jī)加工、平坦化,并耐水、無機(jī)酸，然而有機(jī)可溶的光敏樹脂。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有可溶性光固樹脂不耐水溶液，無法對其進(jìn)行電鍍、電鑄等工藝，無法用于立體電路制造的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂、制備方法及溶解方法，所述樹脂可在立體電路制造工序中起到支撐層與犧牲層作用，是實(shí)現(xiàn)立體電路的關(guān)鍵材料，擁有現(xiàn)有一般可溶性光固樹脂所不具備的功能與作用。
[0005]本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂，以所述光敏樹脂總質(zhì)量為100%計(jì)，其中各組分
及其質(zhì)量百分含量如下:
[0007]
N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺單體40?60%，
丙烯酸酯單體10?30%，
聚乙烯吡咯烷酮增稠劑5?10%，
甲基丙烯酸酐交聯(lián)劑10?20%，
自由基型光聚合引發(fā)劑I?4%;
[0008]所述丙烯酸酯單體優(yōu)選甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸；
[0009]所述自由基型光聚合引發(fā)劑優(yōu)選(2，4，6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦或苯基雙(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化膦。
[0010]所述固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂的制備方法步驟如下:
[0011](I)按比例將自由基型光聚合引發(fā)劑、N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺單體、丙烯酸酯單體和甲基丙烯酸酐交聯(lián)劑均勻混合，得到混合物；
[0012](2)在步驟(I)得到的混合物中加入聚乙烯吡咯烷酮增稠劑，勻質(zhì)攪拌使所述增稠劑充分溶解，即得到本發(fā)明所述的光敏樹脂；
[0013]所述固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂的制備過程在避光條件下進(jìn)行，制備得到的光敏樹脂也需避光保存；
[0014]其中，所述勻質(zhì)攪拌采用勻質(zhì)攪拌機(jī)。
[0015]所述固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂固化后的溶解方法步驟如下:
[0016]其中，所述固化采用高分子材料領(lǐng)域的常規(guī)固化方式，包括紫外燈箱照射、可見光固化箱照射、光刻機(jī)曝光或激光直寫曝光；
[0017]步驟一，將N，N-二甲基甲酰胺與丁胺混合均勻，得到溶液I ;
[0018]步驟二，將固化后的光敏樹脂浸入溶液1，浸泡I?8小時(shí)，即可將固化后的光敏樹脂溶解；
[0019]其中，步驟一所述N，N-二甲基甲酰胺與丁胺的摩爾比為1:1?9:1 ;
[0020]步驟二中溶液I的量將光敏樹脂浸沒即可。
[0021]有益效果
[0022]( I)本發(fā)明所述光敏樹脂固化后可耐水、酸性溶液包括電鍍?nèi)芤焊g，可對其進(jìn)行真空金屬化后的電鍍、電鑄工藝，用于立體電路制造；
[0023](2)本發(fā)明所述光敏樹脂固化后有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以進(jìn)行機(jī)加工，可對其進(jìn)行銑、磨、拋光等平坦化工藝，用于立體電路制造；
[0024]( 3 )在完成上述(I)和(2 )所述的工序后，所述光敏樹脂可由有機(jī)溶劑除去，對成型的金屬立體電路結(jié)構(gòu)無化學(xué)損傷，可形成空氣同軸波導(dǎo)，提升電路性能。
[0025](4)本發(fā)明所述光敏樹脂加入可水解的聚乙烯吡咯烷酮增稠劑能夠限制光引發(fā)劑產(chǎn)生的自由基的擴(kuò)散速度，增加光敏度，提升樹脂分辨率。
[0026](5)本發(fā)明所述光敏樹脂采用可快速聚合的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺單體作為基礎(chǔ)單體，能夠使所述光敏樹脂固化后具有優(yōu)秀的機(jī)械性能。
[0027](6)本發(fā)明所述光敏樹脂采用甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸作為共聚單體，能夠提升樹脂結(jié)合力，調(diào)節(jié)樹脂的機(jī)械性能。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。
[0029]實(shí)施例1
[0030]1.在1000毫升塑料燒杯中加入(2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦10克，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺100克，甲基丙烯酸羥乙酯75克，甲基丙烯酸酐40克。
[0031]2.攪拌混合上述物質(zhì)，直至成為透明的淡黃色均勻液體混合物。
[0032]3.向所述混合物中加入聚乙烯吡咯烷酮25克，將勻質(zhì)攪拌機(jī)工作頭伸入燒杯中，勻質(zhì)攪拌10分鐘，得到粘度為20cp的淡黃色均勻液體，即為本發(fā)明所述的光敏樹脂。[0033]4.利用功率為500暈瓦的405nm波長可見光固化箱照射所述光敏樹脂10分鐘，液態(tài)樹脂固化為固態(tài)。利用數(shù)控銑床對固化后的樹脂進(jìn)行機(jī)加工實(shí)驗(yàn)，固化后樹脂可進(jìn)行高精度數(shù)控銑，不會出現(xiàn)龜裂、折斷、與基底脫離等現(xiàn)象。
[0034]5.利用等離子濺射對固化后的樹脂進(jìn)行真空金屬化，固化后樹脂完全可以被金屬化，不會出現(xiàn)氣泡，金屬膜脫離等現(xiàn)象。
[0035]6.對所得金屬化后的固化樹脂進(jìn)行電鍍，在0.8?1.1v電鍍電壓，0.3?2A電鍍電流范圍內(nèi)，所得金屬鍍層有較好的機(jī)械強(qiáng)度:抗壓強(qiáng)度>40MPa，拉伸剪切強(qiáng)度>5.0MPa,抗拉強(qiáng)度>10MPa。可用于立體電路結(jié)構(gòu)。
[0036]7.將所得電鍍后的樹脂浸入由N，N-二甲基甲酰胺與丁胺以1:1比例均勻混合的溶液，測試得在室溫下溶解時(shí)間為I小時(shí)。
[0037]實(shí)施例2
[0038]1.在1000毫升塑料燒杯中加入(2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦10克，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺250克，甲基丙烯酸羥乙酯100克，甲基丙烯酸酐100克。
[0039]2.攪拌混合上述物質(zhì)，直至成為透明的淡黃色均勻液體混合物。
[0040]3.向所述混合物中加入聚乙烯吡咯烷酮40克，將勻質(zhì)攪拌機(jī)工作頭伸入燒杯中，勻質(zhì)攪拌10分鐘，得到粘度為IOcp的淡黃色均勻液體，即為本發(fā)明所述的光敏樹脂。
[0041]4.利用功率為500暈瓦的405nm波長可見光固化箱照射所述光敏樹脂10分鐘，液態(tài)樹脂固化為固態(tài)。利用數(shù)控銑床對固化后的樹脂進(jìn)行機(jī)加工實(shí)驗(yàn)，固化后樹脂可進(jìn)行高精度數(shù)控銑，不會出現(xiàn)龜裂、折斷、與基底脫離等現(xiàn)象。
[0042]5.利用等離子濺射對樹脂固化后的進(jìn)行真空金屬化，固化后樹脂完全可以被金屬化，不會出現(xiàn)氣泡，金屬膜脫離等現(xiàn)象。
[0043]6.對所得金屬化后的固化樹脂進(jìn)行電鍍，在0.1?Iv電鍍電壓，0.1?IA電鍍電流范圍內(nèi)，所得金屬鍍層有較好的機(jī)械強(qiáng)度:抗壓強(qiáng)度MOMPa，拉伸剪切強(qiáng)度>5.0MPa，抗拉強(qiáng)度>10MPa?？捎糜诹Ⅲw電路結(jié)構(gòu)。
[0044]7.將所得電鍍后的樹脂浸入由N，N- 二甲基甲酰胺與丁胺以3:1比例均勻混合的溶液，測試得在室溫下溶解時(shí)間為2小時(shí)。
[0045]實(shí)施例3
[0046]1.在1000毫升塑料燒杯中加入苯基雙(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化膦10克，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺600克，甲基丙烯酸羥乙酯100克，甲基丙烯酸酐200克。
[0047]2.攪拌混合上述物質(zhì)，直至成為透明的淡黃色均勻液體混合物。
[0048]3.向所述混合物中加入聚乙烯吡咯烷酮90克，將勻質(zhì)攪拌機(jī)工作頭伸入燒杯中，勻質(zhì)攪拌10分鐘，得到粘度為IOcp的淡黃色均勻液體，即為本發(fā)明所述的光敏樹脂。
[0049]4.利用功率為500暈瓦的405nm波長可見光固化箱照射所述光敏樹脂10分鐘，液態(tài)樹脂固化為固態(tài)。利用數(shù)控銑床對固化后的樹脂進(jìn)行機(jī)加工實(shí)驗(yàn)，固化后樹脂可進(jìn)行高精度數(shù)控銑，不會出現(xiàn)龜裂、折斷、與基底脫離等現(xiàn)象。
[0050]5.利用等離子濺射對固化后的樹脂進(jìn)行真空金屬化，固化后樹脂完全可以被金屬化，不會出現(xiàn)氣泡，金屬膜脫離等現(xiàn)象。
[0051]6.對所得金屬化后的固化樹脂進(jìn)行電鍍，在0.1?Iv電鍍電壓，0.1?IA電鍍電流范圍內(nèi)，所得金屬鍍層有較好的機(jī)械強(qiáng)度:抗壓強(qiáng)度MOMPa，拉伸剪切強(qiáng)度>5.0MPa，抗拉強(qiáng)度>10MPa?？捎糜诹Ⅲw電路結(jié)構(gòu)。
[0052]7.將所得電鍍后的樹脂浸入由N，N- 二甲基甲酰胺與丁胺以5:1比例均勻混合的溶液，測試得在室溫下溶解時(shí)間為4小時(shí)。
[0053]實(shí)施例4
[0054]1.在1000毫升塑料燒杯中加入(2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦10克，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺128克，丙烯酸75克，甲基丙烯酸酐25克。
[0055]2.攪拌混合上述物質(zhì)，直至成為透明的淡黃色均勻液體混合物。
[0056]3.向所述混合物中加入聚乙烯吡咯烷酮13克，將勻質(zhì)攪拌機(jī)工作頭伸入燒杯中，勻質(zhì)攪拌10分鐘，得到粘度為20cp的淡黃色均勻液體，即為本發(fā)明所述的光敏樹脂。
[0057]4.利用功率為500暈瓦的405nm波長可見光固化箱照射所述光敏樹脂10分鐘，液態(tài)樹脂固化為固態(tài)。利用數(shù)控銑床對固化后的樹脂進(jìn)行機(jī)加工實(shí)驗(yàn)，固化后樹脂可進(jìn)行高精度數(shù)控銑，不會出現(xiàn)龜裂、折斷、與基底脫離等現(xiàn)象。
[0058]5.利用等離子濺射對固化后的樹脂進(jìn)行真空金屬化，固化后樹脂完全可以被金屬化，不會出現(xiàn)氣泡，金屬膜脫離等現(xiàn)象。
[0059]6.對所得金屬化后的固化樹脂進(jìn)行電鍍，在0.1?Iv電鍍電壓，0.1?IA電鍍電流范圍內(nèi)，所得金屬鍍層有較好的機(jī)械強(qiáng)度:抗壓強(qiáng)度>40MPa，拉伸剪切強(qiáng)度>5.0MPa,抗拉強(qiáng)度>10MPa。可用于立體電路結(jié)構(gòu)。
[0060]7.將所得電鍍后的樹脂浸入由N，N- 二甲基甲酰胺與丁胺以7:1比例均勻混合的溶液，測試得在室溫下溶解時(shí)間為6小時(shí)。
[0061]實(shí)施例5
[0062]1.在1000毫升塑料燒杯中加入(2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦10克，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺250克，丙烯酸100克，甲基丙烯酸酐100克。
[0063]2.攪拌混合上述物質(zhì)，直至成為透明的淡黃色均勻液體混合物。
[0064]3.向所述混合物中加入聚乙烯吡咯烷酮40克，將勻質(zhì)攪拌機(jī)工作頭伸入燒杯中，勻質(zhì)攪拌10分鐘，得到粘度為IOcp的淡黃色均勻液體，即為本發(fā)明所述的光敏樹脂。
[0065]4.利用功率為500暈瓦的405nm波長可見光固化箱照射所述光敏樹脂10分鐘，液態(tài)樹脂固化為固態(tài)。利用數(shù)控銑床對固化后的樹脂進(jìn)行機(jī)加工實(shí)驗(yàn)，固化后樹脂可進(jìn)行高精度數(shù)控銑，不會出現(xiàn)龜裂、折斷、與基底脫離等現(xiàn)象。
[0066]5.利用等離子濺射對樹脂固化后的進(jìn)行真空金屬化，固化后樹脂完全可以被金屬化，不會出現(xiàn)氣泡，金屬膜脫離等現(xiàn)象。
[0067]6.對所得金屬化后的固化樹脂進(jìn)行電鍍，在0.1?Iv電鍍電壓，0.1?IA電鍍電流范圍內(nèi)，所得金屬鍍層有較好的機(jī)械強(qiáng)度:抗壓強(qiáng)度>40MPa，拉伸剪切強(qiáng)度>5.0MPa,抗拉強(qiáng)度>10MPa。可用于立體電路結(jié)構(gòu)。
[0068]7.將所得電鍍后的樹脂浸入由N，N- 二甲基甲酰胺與丁胺以9:1比例均勻混合的溶液，測試得在室溫下溶解時(shí)間為8小時(shí)。
[0069]實(shí)施例6
[0070]1.在1000毫升塑料燒杯中加入苯基雙(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化膦10克，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺300克，丙烯酸70克，甲基丙烯酸酐90克。
[0071]2.攪拌混合上述物質(zhì)，直至成為透明的淡黃色均勻液體混合物。[0072]3.向所述混合物中加入聚乙烯吡咯烷酮30克，將勻質(zhì)攪拌機(jī)工作頭伸入燒杯中，勻質(zhì)攪拌10分鐘，得到粘度為IOcp的淡黃色均勻液體，即為本發(fā)明所述的光敏樹脂。
[0073]4.利用功率為500暈瓦的405nm波長可見光固化箱照射所述光敏樹脂10分鐘，液態(tài)樹脂固化為固態(tài)。利用數(shù)控銑床對固化后的樹脂進(jìn)行機(jī)加工實(shí)驗(yàn)，固化后樹脂可進(jìn)行高精度數(shù)控銑，不會出現(xiàn)龜裂、折斷、與基底脫離等現(xiàn)象。
[0074]5.利用等離子濺射對固化后的樹脂進(jìn)行真空金屬化，固化后樹脂完全可以被金屬化，不會出現(xiàn)氣泡，金屬膜脫離等現(xiàn)象。
[0075]6.對所得金屬化后的固化樹脂進(jìn)行電鍍，在0.1?Iv電鍍電壓，0.1?IA電鍍電流范圍內(nèi)，所得金屬鍍層有較好的機(jī)械強(qiáng)度:抗壓強(qiáng)度MOMPa，拉伸剪切強(qiáng)度>5.0MPa，抗拉強(qiáng)度>10MPa。可用于立體電路結(jié)構(gòu)。
[0076]7.將所得電鍍后的樹脂浸入由N，N- 二甲基甲酰胺與丁胺以3:1比例均勻混合的溶液，測試得在室溫下溶解時(shí)間為2小時(shí)。
[0077]本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂，其特征在于，以所述光敏樹脂總質(zhì)量為100%計(jì)，其中各組分及其質(zhì)量百分含量如下: N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺單體40?60%，丙烯酸酯單體10?30%，聚乙烯吡咯烷酮增稠劑5?10%，甲基丙烯酸酐交聯(lián)劑10?20%，自由基型光聚合引發(fā)劑I?4%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂，其特征在于，所述丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂，其特征在于，所述自由基型光聚合引發(fā)劑為(2，4，6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦或苯基雙(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化膦。
4.一種如權(quán)利要求1所述固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂的制備方法，其特征在于，所述方法步驟如下: (1)按比例將自由基型光聚合引發(fā)劑、N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺單體、丙烯酸酯單體和甲基丙烯酸酐交聯(lián)劑均勻混合，得到混合物； (2)在步驟(I)得到的混合物中加入聚乙烯吡咯烷酮增稠劑，勻質(zhì)攪拌使所述增稠劑充分溶解，即得到所述固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂； 所述固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂的制備過程在避光條件下進(jìn)行，制備得到的光敏樹脂也需避光保存； 其中，所述勻質(zhì)攪拌采用勻質(zhì)攪拌機(jī)。
5.一種如權(quán)利要求1所述固化后有機(jī)可溶的光敏樹脂固化后的溶解方法，其特征在于，所述方法步驟如下: 步驟一，將N，N-二甲基甲酰胺與丁胺混合均勻，得到溶液I ; 步驟二，將固化后的光敏樹脂浸入溶液1，浸泡I?8小時(shí)，即可將固化后的光敏樹脂溶解； 其中，步驟一所述N，N- 二甲基甲酰胺與丁胺的摩爾比為1:1?9:1 ; 步驟二中溶液I的量將光敏樹脂浸沒即可。
【文檔編號】G03F7/027GK103616799SQ201310551857
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】李厚民 申請人:李厚民