[其他]測定聚合物固化程度的無損檢驗方法

無效

• 申請號: 86103711
• 申請日: 1986-06-02
• 公開（公告）號: CN86103711A
• 公開（公告）日: 1987-05-13
• 發明（設計）人: 約瑟·阿爾伯托·奧斯;蘇薩尼·弗朗希斯·斯卡拉塔
• 申請（專利權）人: 美國電話電報公司
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;G01N21/62;G01N21/86
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王以平

本發明涉及一種測定聚合物固化程度的無損檢驗方法。該方法尤其適合于聚合物薄膜或涂層發生固化的流水線制造工藝過程，例如，適用于制造多層印刷電路板。

在許多制造工藝過程中，保證能均勻而且重復再現地固化一個聚合物體系對生成的產品而言，即使不是決定性的，也是十分重要的。到目前為止測定聚合物固化程度的方法不僅費時間，而且有破壞性，不能用于在線測量。例如，一種現有技術方法是對聚合物薄膜進行溶劑抽提，測量溶解在溶劑中的未固化聚合物的重量，且與固化的和未固化的聚合物的總重量進行比較，計算出溶解度百分數（%Sol）;另外，測定聚合物的玻璃化轉變溫度Tg，Tg直接與聚合程度有關。

在高密度多層印刷電路板的生產中，采用能光固化的聚合物介電薄膜來隔離導電層，最為關心的是，在進行疊層、形成電路和施用焊料掩膜等操作之前能夠對電路板進行檢驗，以保證每塊電路板質量的一致性以及保證達到合適的固化程度。在不同層中的導電通路由介電層中的光固化的微小通路有選擇性地相互連接形成的。這些光固化介電層中所達到的固化程度對于多層印刷電路板的適當操作具有決定性的作用。而且，對用于這樣的電路板中的可光固化聚合物層的固化程度進行有效的測試，能夠提高產品的合格率。

現在，我們已發明了一種無損檢驗用的光學裝置，可用來測定聚合物的固化程度，這種光學裝置在生產工藝過程中可以進行在線實時檢測，并以此來控制工藝過程。

在待固化的聚合物體系中，包含有少量的相容且無反應性的熒光材料（熒光團）。用線性或平面偏振光來激發聚合物中的熒光團，這種偏振光波長可使熒光團受激發發出熒光。在相對于激發射線的兩個預定角度上測定從熒光團發射出的熒光，由這些測量來確定聚合物基體中熒光材料的自由旋轉空間。因為隨著聚合物產生固化及交聯，熒光團旋轉的能力會逐漸降低，因此，這種測定可用作聚合物固化程度的精確無損檢驗方法。這種實測量既可與事先確定的標準相比較，以獲得一個固定程度的絕對值，又可以僅用于相對比較或保持整個生產工藝過程均勻一致的固化程度。

此外，本方法可用于控制聚合物的固化程度，將測試裝置的輸出加到一個諸如比較器的裝置上，便能用來控制聚合物的固化程度。這個比較器與能將聚合物固化程度控制在一個預定水平上的裝置連接起來。例如，比較器的輸出與固化裝置連接，該輸出便用來啟動、不啟動或控制固化裝置，以便控制固化條件，例如在用光化射線固化光敏聚合物的情況下，控制射線劑量或功率;或在用熱固化聚合物的情況下，控制溫度的循環變化。

圖1為可用于測定聚合程度的設備的簡單原理圖。

圖2為一種光敏聚合物在高強度和低強度光幅照情況下發生固化時，其極化值與光敏聚合物固化時間之間的函數曲線圖，由此可測定固化程度。

圖3為對如圖2所示的同樣聚合物固化時其濃解度百分數（破壞性溶劑抽提試驗）與固化時間之間的函數曲線圖，由此可表示其固化程度。

圖4為以對應薄膜厚度校正過的極化值為縱座標，圖2的重制曲線。

圖5是極化值與加進聚合物體系中TMPTA的重量百分數之間的函數曲線圖，由此表示其固化程度。

圖6是極化值與固化時間之間的函數曲線圖，由此表示聚合物的固化程度。

總的來說，我們已經表明，例如一種溶解于單體、低聚物或聚合物中的熒光染料，利用光學探測系統，通過測量熒光團的異向（A）或極化（P），可被用來無損監測聚合物的固化程度或聚合程度。進而該系統能用來控制一種裝置以達到控制聚合程度的目的。這樣一種方案對于監測印刷電路板上聚合物薄膜的固化特別有用。但應該知道，它的用途并不局限于此，事實上，它可在任何情況下應用于測定和/或控制聚合程度。盡管如此，它還是特別適用于聚合物薄膜。本方法是基于一種測量關系之上的，這種測量關系就是對聚合物固化過程中，由周圍聚合物基體中的變化而引起對熒光團旋轉運動產生相應限制的測量。隨著聚合物固化，交聯密度的增加導致產生一種限制熒光團運動的更緊密的基體。旋轉自由度的減少引起受激熒光團熒光極化值的增加，該極化值由于熒光團在熒光狀態壽命（tau）期間，運動受到更多的限制，將達到一個極限值（P₀）。把自動化比較器相接在一個反饋系統中（如圖1所示），便可形成對有機聚合物涂層表面的在線測定和控制系統，而與所用的底材料無關。