專利名稱：含有取代的氨基苯甲醛的過氧化氫組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含過氧化氫的水溶液，本發(fā)明的第一方面是含由有機穩(wěn)定劑穩(wěn)定的過氧化氫的含水過氧化氫組合物，本發(fā)明的另一方面是適用于制造印刷線路板的含水的過氧化氫化學腐蝕劑組合物，上述組合物含有過氧化氫、有機穩(wěn)定劑和強無機酸。
過氧化氫，H2O2是用于許多工業(yè)方面的化學用品。自19世紀中葉起，過氧化氫就能以過氧化氫水溶液的形式從市場上買到，其濃度范圍很寬，一般為1～80%(重量)，并能濃縮至96%(重量)過氧化氫的主要化學性質(zhì)和用途是由于其含有共價氧-氧(過氧)高能鍵所致。該高能過氧鍵提供的化學推動力使過氧化氫可用于許多化學方法，過氧化氫尤其用于各種有機和無機的氧化反應(yīng)，能用于制備各種其他有機和無機過氧化物，過氧化氫的一個重要用途是溶解金屬(例如銅)，從遮膜的印刷線路板基板上形成最終的印刷線路。含水的過氧化氫腐蝕劑組合物(以水溶液形式)通常含有活性量的過氧化氫、強無機酸和有機穩(wěn)定劑。
雖然過氧化氫的高能過氧鍵提供了用于化學的化學推動力，但該高能鍵也能導(dǎo)致(1)將過氧化氫分解為水，H2O，和氧氣，O2，及(2)氧化過氧化物溶液中的有機化合物。裝在適當?shù)亩栊匀萜髦械母呒兌冗^氧化氫是相當穩(wěn)定的。然而，工業(yè)上得到的工業(yè)純的過氧化氫在制備、運輸、儲存和使用過程中容易被催化或至少有利于分解的化學雜質(zhì)所污染。最常見的分解催化劑有二價或三價的金屬離子。穩(wěn)定劑已經(jīng)得到開發(fā)，現(xiàn)在通常通過使雜質(zhì)的效應(yīng)降至最小，使分解降低到最低水平。已知的穩(wěn)定劑實例為，8-羥基喹啉、焦磷酸鈉、錫酸、2，5-二氫噻吩砜、四氫噻吩砜、亞砜、砜、二烷基氨基硫代甲基、硫代烷基磺酸、脂族胺、苯并三唑，硝基取代的有機化合物，例如硝基苯磺酸、硫代硫酸鹽等等。這些穩(wěn)定劑已應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的各個方面。
Solenberger的美國專利3，801，512公開了一種含有，例如烷基苯胺穩(wěn)定劑的無機酸過氧化氫腐蝕劑。該發(fā)明人在第3欄第23～25行還寫到可用于該發(fā)明的烷基苯胺的例子有C1～4烷基衍生物。
授予Sbibasaki等人的美國專利3，773，577公開了一種含，例如N，N-二烷基苯胺為添加劑的硫酸過氧化氫腐蝕劑溶液。
由于過氧化氫溶液易于處理、活性高、價格低，作為制備印刷線路板的腐蝕劑是有吸引力的。然而腐蝕金屬的過氧化氫金屬腐蝕劑組合物可能存在許多問題和缺點。由于在腐蝕期間產(chǎn)生大量金屬離子，這些金屬離子就促進了過氧化氫的迅速分解，這樣就大量消耗直接用于從印刷線路板的線路上去除金屬的過氧化氫。在儲存和使用期間，能抑制過氧化氫分解而穩(wěn)定的腐蝕劑對于合適的和有效的腐蝕過程是所需的。而且腐蝕劑組合物應(yīng)由少量有機穩(wěn)定劑來穩(wěn)定。通過使用有機促進機能夠加速過氧化氫腐蝕劑的腐蝕速率。
可使用的過氧化氫溶液，包括含有大量過氧化氫的散裝過氧化氫和如用于腐蝕印刷線路板的過氧化氫加工溶液，可以通過在該溶液中添加有效量的由N，N-二烷基氨基苯甲醛化合物組成的有機穩(wěn)定劑而穩(wěn)定，以保存過氧化氫和添加的存在于溶液中的有機添加劑的活性濃縮液。在制備含有這類穩(wěn)定劑的溶液后，組合物就表示出優(yōu)良的儲藏壽命，在長期儲存中過氧化氫或穩(wěn)定劑基本不消耗。此外，含有這類添加劑的溶液能夠高速高效有利有效地腐蝕如銅一類的金屬，并且具有很長的活性腐蝕壽命?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)將其他的有機穩(wěn)定劑和有效量的N，N-二烷基苯甲醛化合物一起加到過氧化氫溶液中，可進一步降低過氧化氫的分解。本發(fā)明特別優(yōu)選的溶液包含過氧化氫和有效量的1，4-二甲基氨基苯甲醛和磺胺酸化合物。
本發(fā)明提供一種由能溶于過氧化氫的取代的氨基苯甲醛化合物所穩(wěn)定的過氧化氫溶液。優(yōu)選的該類化合物的結(jié)構(gòu)式如下
其中R1和R2是相互獨立的C1～12直鏈或支鏈烷基或C5或C6的飽和或不飽和環(huán)基。
本發(fā)明的第二目的是經(jīng)穩(wěn)定的過氧化氫溶液，該溶液含有適合于腐蝕基材，如印刷線路板，表面的無機酸。
散裝儲存的過氧化氫溶液的過氧化氫濃度約為30～95%(重量)。一般來說，這類散裝過氧化氫溶液含有有效量(約0.01～5%重量)的有機穩(wěn)定劑，其余為水。一般在使用中將這類散裝過氧化氫稀釋。為了得到過氧化氫加工溶液，可在該溶液中加入水、溶劑和其他化學成分。
在本發(fā)明中，有機穩(wěn)定劑至少被諸如本發(fā)明概述中所述的結(jié)構(gòu)式Ⅰ的取代的，更優(yōu)選的為雙取代的苯甲醛化合物的有機穩(wěn)定劑所取代。優(yōu)選的R1和R2基團是烷基，且含有1至5個碳原子，更優(yōu)選的為1至3個碳原子。優(yōu)選R1和R2是相同的烷基。環(huán)狀R1或R2基團的例子為苯。有機穩(wěn)定劑化合物的例子有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-甲基環(huán)己基氨基)-苯甲醛、4-〔N，N-甲基(4-甲基環(huán)己基)〕氨基-苯甲醛。
由于上述結(jié)構(gòu)式Ⅰ的化合物用于穩(wěn)定過氧化氫，即降低分解速度，因此，上述添加劑在上述使用濃度下應(yīng)能溶于過氧化氫中?；衔?添加劑的濃度并不嚴格，相對于過氧化氫、水和化合物1的穩(wěn)定劑來說，在現(xiàn)有技術(shù)中穩(wěn)定劑的濃度為，如0.01～約5%(重量)?？紤]到成本的原因，可以如現(xiàn)有技術(shù)那樣再加入一種成本較低的穩(wěn)定劑。優(yōu)選的穩(wěn)定劑實例是如下結(jié)構(gòu)式的磺胺酸化合物
其中R1和R2是相互獨立的氫或C1～10的直鏈或支鏈烷基、M是氫或金屬陽離子，如鈉、鉀、鈣、銅。其中的每一個R均是氫的磺胺酸(氨基苯磺酸)是優(yōu)選的輔助添加劑。
腐蝕溶液可以含有大量的水，有效量的過氧化氫、強無機酸(例如硫酸)以及本發(fā)明的有機穩(wěn)定劑組分。
用于本發(fā)明的腐蝕劑組合物中的強無機酸包括硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸和氟硼酸。
雖然這些溶液特別適用于銅和銅合金的化學溶解或者腐蝕，但在這些溶液的化學作用下也能溶解其他金屬和合金，例如鐵、鎳、鋅、鉛或錫。
本發(fā)明的腐蝕溶液可以通過用水將本發(fā)明的過氧化氫散裝溶液稀釋到適當過氧化氫濃度，隨后加入其他所需的如無機酸之類的腐蝕組分來制備。
用于使本發(fā)明的有機穩(wěn)定劑保存在溶液中的溶劑為溶解于水且能促進本發(fā)明有機穩(wěn)定劑的溶解度的溶劑。通常用于本發(fā)明的溶劑包括氧化溶劑和具有高偶極矩的其他高極性溶劑。實用的溶劑的具體例子包括甲醇、乙醇、異丙醇、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲亞砜及其他溶劑。
在應(yīng)用過程中，本發(fā)明所配制的腐蝕溶液在一般腐蝕條件下能溶解金屬，例如銅。本發(fā)明的腐蝕劑能用于需要去除化學金屬的環(huán)境。最常見的這類腐蝕方法是用來制造印刷線路(印刷電路)板。
在制造這類印刷線路板過程中，將一種光刻膜用于金屬包層板或?qū)訅旱亩鄬影?。將該印刷板遮住，?jīng)適當波長的電磁輻射用作抗蝕劑。用遮膜來保護某些抗蝕區(qū)域免于光的作用。在沒有被遮膜保護的區(qū)域中，輻射一般使抗光蝕膜交聯(lián)或聚合，使該抗蝕膜在化學上更不溶解。對于適當?shù)恼谀ひ部墒褂谜刮g膜。一般暴露的抗蝕膜保留在板上，而未暴露的抗蝕膜能夠容易地通過化學漂洗除去。在除去后，抗蝕膜使不需要的金屬區(qū)域進行化學腐蝕。
一般腐蝕金屬的溫度范圍為約105°至約200°F，而易于操作的優(yōu)選溫度為110°至140°F。本發(fā)明的溶液具有足夠的活性供浸漬或噴涂腐蝕工藝。使用本發(fā)明組合物所得到的腐蝕速率為每分鐘每平方英尺約1至2盎司銅。在腐蝕之后，一般用水漂洗印刷電路板，除去抗光蝕劑，于是一個單面或雙面的印刷電路板就進入裝配狀態(tài)。
下面提供的例子進一步說明了本發(fā)明。
實施例在裝有電磁攪拌器的2升玻璃燒杯中加入600毫升去離子水，開始攪拌并在去離子水中加入150毫升15%(重量)的含水硫酸。將該混合物攪拌直到均勻為止，并且在經(jīng)攪拌的水溶液中加入50毫升50%(重量)活化的含水過氧化氫。在水槽內(nèi)放入75克硫酸銅五水合物(CuSO4·5H2O)和如下的一種物質(zhì)Ⅰ.0.75克對二甲基氨基苯甲醛Ⅱ.0.25克對二甲基氨基苯甲醛和0.5克磺胺酸。
當混合均勻后，加入補充水使總?cè)萘窟_1，000毫升。
在水浴加熱器中將本實施例的1升腐蝕液槽加熱到50℃。溶液保持在該溫度下并控制過氧化氫濃度及有機穩(wěn)定劑濃度。下列表顯示了過氧化氫濃度的變化。另外，在49小時之后測量該穩(wěn)定劑的濃度，以確定該穩(wěn)定劑的濃度是否由于分解而下降。
表對二甲基氨基苯甲醛穩(wěn)定劑 H2O2減少(g/L) 減少(mM)單位31.5小時49.0小時49.0小時Ⅰ2.293.34-Ⅱ-4.10.35g/L為克/升mM為毫摩爾。
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)定的過氧化氫組合物，所述組合物含有過氧化氫和能溶解于過氧化氫中的取代的氨基苯甲醛化合物，上述化合物的結(jié)構(gòu)式為
其中R1和R2是相互獨立的C1～12直鏈或支鏈烷基或C5或C6的飽和或不飽和環(huán)狀基團。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中相互獨立的R1和R2是C1到C5的烷基。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中相互獨立的R1和R2是C1到C3的烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述組合物含磺胺酸化合物。
5.一種含水的化學腐蝕劑組合物，其中所述組合物含(a)水(b)過氧化氫(c)無機酸(d)如下結(jié)構(gòu)式的化合物
其中每一個R1和R2是相互獨立的C1～12直鏈或支鏈的烷基或C5或C6的飽和或不飽和的環(huán)狀基團。
6.一種制備印刷線路板的方法，其中上述方法包括用下述組合物物腐蝕含金屬部分的表面，上述組合物含(a)水(b)過氧化氫(c)無機酸(d)如下結(jié)構(gòu)式的化合物
而每個R1和R2是相互獨立的C1～12直鏈或支鏈的烷基或C5或C6的飽和或不飽和的環(huán)狀基團。
全文摘要
本發(fā)明提供了由一種可溶于過氧化氫的取代的氨基苯甲醛化合物所穩(wěn)定的過氧化氫溶液。所述穩(wěn)定的過氧化氫溶液含無機酸，其尤其適用于腐蝕，如印刷線路板之類的基材表面。
文檔編號H05K3/06GK1039775SQ8910670
公開日1990年2月21日 申請日期1989年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月27日
發(fā)明者羅德尼·K·威廉斯, 布魯斯·A·波倫, 庫特·E·海基拉 申請人:納幕爾杜邦公司