CN102595771A

CN102595771A - 一种具有保护层的纸基印刷电路板及其制备方法

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Publication number: CN102595771A
Application number: CN2012100069949A
Authority: CN
Inventors: 徐康
Original assignee: Shenzhen Skyworth Digital Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Skyworth Digital Technology Co Ltd
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: CN102595771B

Abstract

本发明提供了一种具有保护层的纸基印刷电路板及其制备方法，所述具有保护层的纸基印刷电路板包括具有电子组件的纸基印刷电路板和保护层。保护层为一种保形涂料，其主要成分为有机硅丙烯酸酯低聚物和低粘度单丙烯酸酯低聚物。所述具有保护层的纸基印刷电路板通过波峰焊接、涂料涂覆和涂料光固化步骤制得。本发明提供的具有保护层的纸基印刷电路板能有效防止由于助焊剂残留造成的微短路问题，且制备方法简单，产品质量可靠。

Description

一种具有保护层的纸基印刷电路板及其制备方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板，尤其涉及一种具有保护层的纸基印刷电路板及其制备方法。

背景技术

纸基印刷电路板由于价格低廉，被广泛应用作为电子设备的键控板和电源板等附板。但是目前市场上，采用纸基印刷电路板制备的键控板和电源板等电子设备，如果键控板和电源板等在制造过程中，采用有机酸助焊剂助焊，则这些电子设备在潮湿地区使用时会大量出现按键失灵等故障。通过对故障电子设备进行分析，发现附板上的焊点之间发生了金属离子迁移，焊点与焊点之间，高低电压的铜箔之间发生了微短路，从而导致附板产生故障，给电子设备的制造商带来了极大的经济损失和极其不好的名誉影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种具有保护层的纸基印刷电路板及其制备方法，本发明能够有效解决纸基印刷电路板采用有机酸助焊剂在潮湿环境下出现微短路从而导致按键失灵的问题，具有极大的经济效益和社会效益。

一方面，本发明提供了一种具有保护层的纸基印刷电路板，包括具有电子组件的纸基印刷电路板和保护层，其中，保护层为保形涂料。

本发明中，所述具有电子组件的纸基印刷电路板选自市售纸基印刷电路板空板并经波峰焊接固定电子组件或者返修的具有电子组件的纸基印刷电路板。

纸基印刷电路板主要被用作为电子设备的键控板和电源板等附板，其中，黏合剂主要为酚醛树脂。纸基印刷电路板的材质疏松，吸水率相比半玻纤板和玻纤板高，其吸水率为1％左右。因此，纸基印刷电路板在加工过程中的焊接步骤中表面易残留有机酸助焊剂，通过清洗能有效清除表面残留的助焊剂，但不能有效去除已经渗透至纸基印刷电路板内部的有机酸助焊剂残留物。同时，随着残留在纸基印刷电路板表面的有机酸助焊剂被清除，由于反渗透作用，已经渗透至纸基印刷电路板内部的有机酸助焊剂残留物将回到纸基印刷电路板表面。

在同时存在合适的湿度、温度和电位差的环境下，金属离子在阳极生成，并在直流电压下发生迁移，在阴极还原形成金属树状结晶，当树状晶体连接两个导体便会造成短路。助焊剂残留物的存在促进了这种离子迁移现象，从而加快了微短路的产生，对电子设备的使用造成极大影响。

本发明产品纸基印刷电路板表面设置有保护层，该保护层可以有效阻隔离子迁移在纸基印刷电路板焊接面上的焊点之间进行，从而避免微短路现象的产生。

该保护层为保形涂料。优选地，所述保形涂料的各组分及含量为：有机硅丙烯酸酯低聚物35～70％，低粘度单丙烯酸酯低聚物25～60％，光引发剂2～8％，助剂2～6％。

更优选地，所述保形涂料的各组分及含量为：有机硅丙烯酸酯低聚物45～65％，低粘度单丙烯酸酯低聚物28～45％，光引发剂3～7％，助剂3～5％。

进一步优选地，所述保形涂料的各组分及含量为：有机硅丙烯酸酯低聚物56％，低粘度单丙烯酸酯低聚物34％，光引发剂6％，助剂4％。

其中，有机硅丙烯酸酯是一种有特殊性能的低聚物，有机硅低聚物主键为硅氧键，使其具有极好的柔韧性、耐低温性、耐湿性、耐候性、防水性。

优选地，所述有机硅丙烯酸酯低聚物为硅氧烷接枝聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)，所述低粘度单丙烯酸酯低聚物为硅氧烷改性丙烯酸酯。

为了增强固化效果，加入助剂来减少氧阻聚影响。

所述助剂包括偶联剂、流平剂、消泡剂和润湿剂。优选地，所述偶联剂为二月桂酸二丁基锡；优选地，所述流平剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物；优选地，所述消泡剂为二甲基聚硅氧烷；优选地，所述润湿剂为交联型有机硅聚醚丙烯酸酯。其中，所述偶联剂、流平剂、消泡剂和润湿剂在整个涂料中的百分含量分别为0.5％、0.5％、2.25％和0.25％。

优选地，所述光引发剂为光引发剂1173(2-羟基2-甲基苯基丙酮-1)。

另一方面，本发明还提供了一种具有保护层的纸基印刷电路板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将保形涂料涂覆在具有电子组件的纸基印刷电路板的焊接面上；

(2)对涂覆了保形涂料的纸基印刷电路板进行光固化，制得具有保护层的纸基印刷电路板。

步骤(1)中具有电子组件的纸基印刷电路板来源不限。优选地，具有电子组件的纸基印刷电路板选自市售纸基印刷电路板空板并经波峰焊接固定电子组件或者返修的具有电子组件的纸基印刷电路板。

当步骤(1)中所述纸基印刷电路板为市售纸基印刷电路板空板时，则在步骤(1)之前，通过波峰焊接将电子组件固定在纸基印刷电路板空板上。

当步骤(1)中所述纸基印刷电路板为返修的具有电子组件的纸基印刷电路板时，则在步骤(1)之前，将返修的纸基印刷电路板用清洗液洗净晾干。

对于返修的纸基印刷电路板，其表面布满了助焊剂残留和金属阳离子，过多的助焊剂残留形成了隔离层，如果不进行有效清洗，保形涂料将无法直接作用于纸基印刷电路板，从而不能有效防止微短路现象的产生。

优选地，所述波峰焊接过程中使用的助焊剂为有机酸助焊剂。

在使用有机酸助焊剂进行波峰焊接以后，在纸基印刷电路板上会存在一定的助焊剂残留。当机器在高温高湿条件下带电工作时，会因为这些助焊剂残留加速焊点与焊点间的离子迁移，从而造成微短路现象，使得机器失灵不能正常工作。

优选地，步骤(1)中所述保形涂料的各组分及含量为：有机硅丙烯酸酯低聚物35～70％，低粘度单丙烯酸酯低聚物25～60％，光引发剂2～8％，助剂2～6％。

优选地，步骤(1)中所述保形涂料的涂覆方式为将波峰焊接以后的纸基印刷电路板倾斜45°，将涂料通过毛刷粘取涂抹或使用喷枪喷涂均匀涂覆在纸基印刷电路板的焊接面上。

优选地，步骤(2)中所述保形涂料光固化的紫外线强度为100mv/cm²，固化时间为10秒。

整个光固化过程中，没有小分子的物质产生，也基本没有小分子物质迁移，最终，液体保形涂料生成高分子化合物，并且由液体变为固体。经固化的保形涂料，能有效的固定纸基印刷电路板上的金属离子，有效的防止水汽侵袭，有效封堵纸基板表面的毛细管，使得侵入纸基板内部的助焊剂残留不能返回纸基板表面，从而有效防止纸基板微短路的产生。

本发明提供的一种具有保护层的纸基印刷电路板及其制备方法，具有如下有益效果：

(1)能有效杜绝纸基印刷电路板表面因为金属离子迁移所发生的微短路现象，大大提高产品的可靠性；

(2)经济利益大大提高，返工费用大大降低，特别是一些海外订单，因为产品的微短路问题造成机器故障，赔款惊人；

(3)生产工艺简单，原料成本低廉，质量可靠。

附图说明

图1为本发明具有保护层的纸基印刷电路板的生产流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的纸基印刷电路板的显微照片；

图3～图6为本发明效果实施例中各组试验中的纸基印刷电路板的显微照片。

具体实施方式

以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

实施例一

一种具有保护层的纸基印刷电路板，包括具有电子组件的纸基印刷电路板、和保护层。保护层为一种保形涂料。保形涂料的各组分及含量为：硅氧烷接枝聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)56％，硅氧烷改性丙烯酸酯34％，光引发剂1173(2-羟基2-甲基苯基丙酮-1)6.0％，偶联剂二月桂酸二丁基锡0.5％、流平剂聚硅氧烷-聚醚共聚物0.5％、消泡剂二甲基聚硅氧烷2.25％，润湿剂交联型有机硅聚醚丙烯酸酯0.25％。

如图1所示，该具有保护层的纸基印刷电路板通过下述步骤制得：(1)通过波峰焊接将电子组件固定在纸基印刷电路板空板上，得到具有电子组件的纸基印刷电路板；(2)将所述保形涂料涂覆在具有电子组件的纸基印刷电路板的焊接面上；(3)对涂覆了保形涂料的纸基印刷电路板进行光固化。

其中，步骤(1)波峰焊接过程中使用有机酸助焊剂助焊。步骤(2)中将波峰焊接以后的纸基印刷电路板倾斜45°，将保形涂料使用喷枪均匀喷涂在纸基印刷电路板的焊接面上。步骤(3)中，将纸基印刷电路板在强度为100mv/cm²的紫外线下，光固化10秒。

将本实施例下所制得的纸基印刷电路板装机后放入高温高湿箱进行带信号老化试验，其中温度为50℃，湿度为95％，老化时间为12小时，其试验结果发现机器没有出现按键失灵等任何不良现象。其金相显微照片如图2所示。

从试验结果可以推断，纸基印刷电路板板上涂覆的保形涂料，阻挡了纸基印刷电路板内部残留的有机酸反渗透，从而阻碍了离子迁移的步伐，防止了微短路现象的产生。

实施例二

与实施例一相比较，本实施例的不同之处在于，保形涂料的成分含量不同：硅氧烷接枝聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)61％，硅氧烷改性丙烯酸酯35％，光引发剂1173(2-羟基2-甲基苯基丙酮-1)3.0％，偶联剂二月桂酸二丁基锡0.5％、流平剂聚硅氧烷-聚醚共聚物0.1％、消泡剂二甲基聚硅氧烷0.2％，润湿剂交联型有机硅聚醚丙烯酸酯0.2％。

效果实施例：

针对市场返回的键控板发生微短路现象的故障机器，进行下述实验：取十台故障机器，将其键控板清洗干净后，按实施例一所述的方法涂覆一层保形涂料，光固化后放入高温高湿箱进行带信号老化试验，其中温度为50℃，湿度为95％，老化时间为12小时，其结果发现纸基印刷电路板没有出现按键失灵等任何不良现象。其金相显微照片如图3所示。

另外，取三组故障机器，每组十台，分别进行下述三组对比实验：(1)键控板不经过清洗，直接进行带电，50℃高温，95％高湿试验；(2)键控板不经过清洗，涂覆一层保形涂料后进行带电，50℃高温，95％高湿试验；(3)键控板经过清洗晾干后，直接进行带电，50℃高温，95％高湿试验。

其三组试验结果如下：(1)只经过30分钟，十台机器就发现有两台按键失灵，金相显微照片如图4所示，从图4中可以看出，两个焊点之间发现有树状晶体产生，焊点之间发生了微短路。(2)老化到1H左右出现一台不良，原因为键控板按键全部失灵，其金相显微照片如图5所示，从图5中可以看出，两个焊点之间发现有树状晶体产生，焊点之间发生了微短路。说明了当键控板上布满了助焊剂残留和金属阳离子以后，过多的助焊剂残留形成了隔离层，保形涂料无法直接作用于纸基印刷电路板，导致试验失败。(3)老化到2H左右出现3台按键失灵的坏机，老化到12H后出现5台按键失灵的坏机。金相显微照片如图6所示。

从上述三组试验中我们发现键控板发生了电迁移现象，潮湿是造成电迁移的重要原因。在潮湿条件下，金属离子会在阳极形成，在直流电压下发生离子运动，向阴极迁移并在阴极还原形成金属树状结晶，当树状晶体连接两个导体时就会造成短路，树状晶体内的电流剧增时也会发生融断现象。当在清洗干净的印刷电路板表面涂覆一层保形涂料，阻挡了纸基印刷电路板内部残留的有机酸助焊剂残留的反渗透，从而阻碍了电迁移的步伐，防止了微短路现象的产生。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

本发明提供的具有保护层的纸基印刷电路板，保形涂料可有效固定纸基印刷电路板上有机酸助焊剂残留物，固定金属离子，封堵纸基印刷电路板的反渗透毛细管，解决助焊剂残留造成的微短路问题。

Claims

1.一种具有保护层的纸基印刷电路板，其特征在于，包括具有电子组件的纸基印刷电路板和保护层，所述保护层为一种保形涂料。

2.如权利要求1所述的具有保护层的纸基印刷电路板，其特征在于，所述保形涂料的各组分及含量为：有机硅丙烯酸酯低聚物35～70％，低粘度单丙烯酸酯低聚物25～60％，光引发剂2～8％，助剂2～6％。

3.如权利要求2所述的具有保护层的纸基印刷电路板，其特征在于，所述保形涂料的各组分及含量为：有机硅丙烯酸酯低聚物45～65％，低粘度单丙烯酸酯低聚物28～45％，光引发剂3～7％，助剂3～5％。

4.如权利要求2或3所述的具有保护层的纸基印刷电路板，其特征在于，所述有机硅丙烯酸酯低聚物为硅氧烷接枝聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)，所述低粘度单丙烯酸酯低聚物为硅氧烷改性丙烯酸酯。

5.一种具有保护层的纸基印刷电路板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所述保形涂料涂覆在具有电子组件的纸基印刷电路板的焊接面上；(2)对涂覆了保形涂料的纸基印刷电路板进行光固化。

6.如权利要求5所述的具有保护层的纸基印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述具有电子组件的纸基印刷电路板可选自市售纸基印刷电路板空板并经波峰焊接固定电子组件或者返修的具有电子组件的纸基印刷电路板。

7.如权利要求6所述的具有保护层的纸基印刷电路板的制备方法，其特征在于，当步骤(1)中所述纸基印刷电路板为市售纸基印刷电路板空板时，则在步骤(1)之前，通过波峰焊接将电子组件固定在纸基印刷电路板空板上，得到具有电子组件的纸基印刷电路板；当步骤(1)中所述纸基印刷电路板为返修的具有电子组件的纸基印刷电路板时，则在步骤(1)之前，将返修的纸基印刷电路板用清洗液洗净晾干。

8.如权利要求7所述的具有保护层的纸基印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述波峰焊接过程中使用的助焊剂为有机酸助焊剂。

9.如权利要求5所述的具有保护层的纸基印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述保形涂料的各组分及含量为：有机硅丙烯酸酯低聚物35～70％，低粘度单丙烯酸酯低聚物25～60％，光引发剂2～8％，助剂2～6％。

10.如权利要求9所述的具有保护层的纸基印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述保形涂料的各组分及含量为：有机硅丙烯酸酯低聚物45～65％，低粘度单丙烯酸酯低聚物28～45％，光引发剂3～7％，助剂3～5％。