CN103118496A - 一种改善厚铜印制电路板阻焊开裂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善厚铜印制电路板阻焊开裂的方法，所述方法首先在电路板涂敷含有无机填料的环氧树脂涂层，待涂层固化后，再进行阻焊油墨的印刷。含有无机填料的环氧树脂具有一定的韧性，能够有效缓解在板材变形或者外力作用的情况下所产生的应力，从而避免厚铜印制电路板线路间的阻焊油墨因应力而产生裂纹，能够有效改善2oz或以上厚度的厚铜印制电路板的阻焊油墨开裂问题。
Description
技术领域
本发明属于印制电路板技术领域，具体涉及一种改善厚铜印制电路板阻焊开裂的方法。
背景技术
在PCB上除焊点外，其它部分板面均需覆盖一层阻焊油墨作为永久性保护涂层。阻焊油墨英文为Solder Mask，具有红、蓝、绿、紫、白、黑等多种颜色，由于绿色最为常用，而俗称绿油。阻焊油墨在使用前是粘稠状态，通过印刷、预烘、对位、曝光、显影、后固化等作业流程，将需要在终端客户进行焊接或组装的位置全部裸露出来，而不需要焊接或组装的基材、铜箔位置全部用阻焊油墨覆盖住，这样的一层阻焊层具有优良的耐酸碱、耐溶剂、抗高温等性能。阻焊油墨的主要作用是防止铜箔露在空气中氧化和阻止上锡，具体用途如下所示：（1）在客户端进行回流焊、波峰焊、手动焊接时防止导电线路间、焊盘间焊锡搭线造成短路；（2）把线路间的基材覆盖住，防止导体线路之间因潮气、化学品等导致的不同程度短路；（3）把不需要焊接的导电线路全部覆盖住，防止铜层被氧化，以及在进行表面处理的制程中将导电线路连接短路；（4）阻焊油墨所具备的优异的电气性能、耐化学品性能、防潮防霉防烟雾性能和物理机械性能，也保证了PCB在制作、运输、贮存、使用上的安全性和电性能不变性。
对于厚铜印制电路板尤其是使用CEM-3的厚铜印制电路板的2oz或以上厚度铜箔的印制电路板时，尤其容易出现阻焊油墨固化后线路间的绿油开裂问题。深究其原因，一般有以下几方面：
（1）CEM-3材料本身刚性比FR-4差，受热后容易变形使PCB翘曲，从而导致绿油开裂；
（2）2oz或以上厚度铜箔的电路板蚀刻后，线路间的空隙深度达到70μm，按传统电路板工艺印刷阻焊油墨，线路间的阻焊油墨非常多，而阻焊油墨本身是一种普通环氧树脂，受热后会收缩而变硬变脆。当电路板出现变形或者外力作用时，阻焊油墨很容易出现裂纹。
CN101534612A公开了一种PCB板厚铜线路板阻焊叠印工艺，首先在PCB板面上印刷阻焊油墨，通过网版印刷阻焊，形成第一阻焊层；并保持在75℃的温度下预烘干，冷却后使第一阻焊层半硬化；然后在第一阻焊层上再次印刷阻焊形成第二阻焊层；再次保持在75℃的温度下预烘干，冷却后使第一、第二层阻焊层半硬化；最后将上述半硬化的PCB板通过分段后烤使第一、第二层阻焊层完全硬化。但是由于阻焊油墨的CTE较高，热胀冷缩现象明显，采用该方法仍无法有效的避免绿油开裂的现象。
发明内容
为了解决厚铜印制电路板尤其是使用CEM-3的厚铜印制电路板阻焊油墨固化后容易因为基材的变形或者阻焊油墨的收缩而出现线路间的阻焊油墨开裂现象，从而影响电路板线路间的绝缘性的问题，本发明的目的之一在于提供一种改善厚铜印制电路板阻焊开裂的方法。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种改善厚铜印制电路板阻焊开裂的方法，所述方法首先在电路板涂敷含有无机填料的环氧树脂涂层，待涂层固化后，再进行阻焊油墨的印刷。
环氧树脂具有一定的韧性，能够有效缓解在板材变形或者外力作用的情况下所产生的应力；且无机填料的加入，可以降低涂层的热膨胀系数，减少热冲击时的膨胀应力；从而避免厚铜印制电路板线路间的阻焊油墨因应力而产生裂纹，能够有效改善2oz或以上厚度的厚铜印制电路板的阻焊油墨开裂问题。
所述无机填料选自氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、钛酸钡、滑石粉、云母、硫酸钡、立德粉、碳酸钙、硅灰石、高岭土、水镁石、硅藻土、膨润土、三氧化二铝、硅微粉或浮石粉中的任意一种或者至少两种的混合物，所述混合物例如氢氧化铝和二氧化硅的混合物，二氧化硅和滑石粉的混合物，云母和硫酸钡的混合物，立德粉和滑石粉的混合物，碳酸钙和硅灰石的混合物，高岭土和水镁石的混合物，硅藻土和膨润土的混合物，膨润土和滑石粉的混合物，二氧化硅、氢氧化铝和滑石粉的混合物，云母、硫酸钡、立德粉和碳酸钙的混合物，高岭土、水镁石、硅藻土和膨润土的混合物，优选二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或钛酸钡中的任意一种或者至少两种的混合物，进一步优选二氧化硅或/和三氧化二铝。
所述环氧树脂选自含溴环氧树脂或/和含磷环氧树脂。
以环氧树脂的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为5～50wt%，例如7wt%、11wt%、15wt%、19wt%、23wt%、27wt%、31wt%、35wt%、39wt%、42wt%、46wt%、49wt%，优选10～40wt%，进一步优选20～25wt%。
所述环氧树脂涂层的厚度为5～20μm，例如6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm，优选7～18μm，进一步优选8～16μm。涂层过厚将增大成本，加工难，涂层过薄则无法改善绿油开裂问题。
优选地，所述固化温度为150～170℃，例如152℃、154℃、156℃、158℃、160℃、162℃、164℃、166℃、168℃，优选155～165℃。
优选地，所述固化时间为30～60min，例如32min、34min、36min、38min、40min、42min、44min、46min、48min、50min、52min、54min、56min、58min，优选35～55min。
待涂层固化后，再依据传统PCB阻焊油墨印刷工艺进行阻焊油墨的印刷。所述阻焊油墨的印刷为已有技术，所属领域的技术人员可以根据现有技术中所公开的阻焊油墨的印刷工艺进行阻焊油墨的印刷。
常见的阻焊油墨印刷工艺有：丝网印刷、幕帘涂布、静电喷涂、辊涂、气式喷雾等方式，常用的为丝网印刷以及幕帘涂布。
示例性的丝网印刷工艺为：（1）绿油涂敷：通过丝印的方式按照终端客户要求，将绿油均匀涂敷于已涂敷有环氧树脂涂层的电路板上；（2）低温预烘：将湿绿油内的溶剂蒸发掉，绿油初步硬化准备曝光；（3）曝光：根据终端客户要求制作特定的曝光底片贴在电路板上，在紫外光下进行曝光，设有遮光区域的绿油最终将被冲掉裸露出铜面，受紫外光照射的部分将硬化，并最终附着于板面；（4）显影：将曝光时设有遮光区域的绿油冲洗掉，显影后电路板面将完全符合终端客户的要求：盖绿油的部位盖绿油，要求铜面裸露的部位铜面裸露；（5）高温固化：将绿油彻底固化，形成稳固的交联网状结构，以满足阻焊油墨的电气及物理化学性能。
阻焊膜加工完成后，必须达到附着力强、硬度高、耐溶剂、耐酸碱、耐热油等要求。由于工艺过程较为复杂，因此不仅选择阻焊油墨材料非常重要，而且在生产过程中严格工艺控制更是确保阻焊油墨质量的关键所在。
阻焊油墨是涂覆在电路板表面的永久性保护层，它能选择地保护电路板表面，防止焊接元器件时导线和焊盘间发生短路、桥接。此外，它还具有防潮、防霉、防盐雾的作用。因此，阻焊油墨质量的好坏不仅影响电路板的外观，而且会影响线路板的使用寿命。
本发明的目的之二在于提供一种厚铜印制电路板，所述印制电路板的两侧均依次涂敷有含有无机填料的环氧树脂涂层和阻焊油墨。
所述无机填料选自氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、钛酸钡、滑石粉、云母、硫酸钡、立德粉、碳酸钙、硅灰石、高岭土、水镁石、硅藻土、膨润土、三氧化二铝、硅微粉或浮石粉中的任意一种或者至少两种的混合物，所述混合物例如氢氧化铝和二氧化硅的混合物，二氧化硅和滑石粉的混合物，云母和硫酸钡的混合物，立德粉和滑石粉的混合物，碳酸钙和硅灰石的混合物，高岭土和水镁石的混合物，硅藻土和膨润土的混合物，膨润土和滑石粉的混合物，二氧化硅、氢氧化铝和滑石粉的混合物，云母、硫酸钡、立德粉和碳酸钙的混合物，高岭土、水镁石、硅藻土和膨润土的混合物，优选二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或钛酸钡中的任意一种或者至少两种的混合物，进一步优选二氧化硅或/和三氧化二铝。
所述环氧树脂选自含溴环氧树脂或/和含磷环氧树脂。
以环氧树脂的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为5～50wt%，例如7wt%、11wt%、15wt%、19wt%、23wt%、27wt%、31wt%、35wt%、39wt%、42wt%、46wt%、49wt%，优选10～40wt%，进一步优选20～25wt%。
所述环氧树脂涂层的厚度为5～20μm，例如6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm，优选7～18μm，进一步优选8～16μm。
本发明所述厚铜意指厚度为2oz或以上厚度的铜箔，优选厚度为6oz或以上厚度的铜箔。
本发明所述厚铜优选压延厚铜，即厚度为2oz或以上厚度的压延铜箔。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明首先在电路板涂敷含有无机填料的环氧树脂涂层，待涂层固化后，再进行阻焊油墨的印刷。含有无机填料的环氧树脂具有一定的韧性，能够有效缓解在板材变形或者外力作用的情况下所产生的应力，从而避免厚铜电路板线路间的阻焊油墨因应力而产生裂纹，能够有效改善使用CEM-3的2oz或以上厚度的铜箔印制电路板的阻焊油墨开裂问题。
附图说明
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1：未采用本发明所述方法印刷阻焊油墨的电路板绿油开裂情况示意图，图1-1和图1-2分别为电路板不同位置绿油开裂情况的示意图；
图2：采用本发明所述方法印刷阻焊油墨的电路板绿油开裂情况示意图；
图3：采用本发明所述方法印刷阻焊油墨的电路板绿油开裂情况示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种改善厚铜印制电路板阻焊开裂的方法，所述方法首先在电路板涂敷含有无机填料的环氧树脂涂层，待涂层固化后，再采用丝网印刷工艺进行阻焊油墨的印刷。
其中，所述环氧树脂为含溴环氧树脂，所述无机填料为二氧化硅，以环氧树脂的质量为100wt%计，所述二氧化硅的加入量为5wt%，所述环氧树脂涂层的厚度为5μm。所述固化温度为150℃，所述固化时间为60min。
图2和图3为采用本发明所述方法进行阻焊油墨印刷后的电路板不同位置绿油开裂情况的示意图，没有发生绿油开裂的现象。
实施例2
一种改善厚铜印制电路板阻焊开裂的方法，所述方法首先在电路板涂敷含有无机填料的环氧树脂涂层，待涂层固化后，再采用丝网印刷工艺进行阻焊油墨的印刷。
其中，所述环氧树脂为含磷环氧树脂，所述无机填料为氢氧化铝，以环氧树脂的质量为100wt%计，所述氢氧化铝的加入量为25wt%，所述环氧树脂涂层的厚度为10μm。所述固化温度为170℃，所述固化时间为30min。
采用本发明所述方法进行阻焊油墨印刷后的电路板没有发生绿油开裂的现象。
实施例3
一种改善厚铜印制电路板阻焊开裂的方法，所述方法首先在电路板涂敷含有无机填料的环氧树脂涂层，待涂层固化后，再采用丝网印刷工艺进行阻焊油墨的印刷。
其中，所述环氧树脂为含溴环氧树脂，所述无机填料为滑石粉，以环氧树脂的质量为100wt%计，所述滑石粉的加入量为50wt%，所述环氧树脂涂层的厚度为20μm。所述固化温度为160℃，所述固化时间为50min。
采用本发明所述方法进行阻焊油墨印刷后的电路板没有发生绿油开裂的现象。
对比例1
采用现有技术中所公开的阻焊油墨印刷工艺得到的厚铜印制电路板，所述电路板如图1所示，箭头所指地方，可以看到明显的绿油开裂现象。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种改善厚铜印制电路板阻焊开裂的方法，其特征在于，所述方法首先在印制电路板上涂敷含有无机填料的环氧树脂涂层，待涂层固化后，再进行阻焊油墨的印刷。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机填料选自氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、钛酸钡、滑石粉、云母、硫酸钡、立德粉、碳酸钙、硅灰石、高岭土、水镁石、硅藻土、膨润土、三氧化二铝、硅微粉或浮石粉中的任意一种或者至少两种的混合物，优选二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或钛酸钡中的任意一种或者至少两种的混合物，进一步优选二氧化硅或/和三氧化二铝。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂选自含溴环氧树脂或/和含磷环氧树脂。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，以环氧树脂的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为5～50wt%，优选10～40wt%，进一步优选20～25wt%。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂涂层的厚度为5～20μm，优选7～18μm，进一步优选8～16μm；
优选地，所述固化温度为150～170℃，优选155～165℃；
优选地，所述固化时间为30～60min，优选35～55min。
6.一种厚铜印制电路板，其特征在于，所述印制电路板的两侧均依次涂敷有含有无机填料的环氧树脂涂层和阻焊油墨。
7.如权利要求6所述的印制电路板，其特征在于，所述无机填料选自氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、钛酸钡、滑石粉、云母、硫酸钡、立德粉、碳酸钙、硅灰石、高岭土、水镁石、硅藻土、膨润土、三氧化二铝、硅微粉或浮石粉中的任意一种或者至少两种的混合物，优选二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或钛酸钡中的任意一种或者至少两种的混合物，进一步优选二氧化硅或/和三氧化二铝。
8.如权利要求6或7所述的印制电路板，其特征在于，所述环氧树脂选自含溴环氧树脂或/和含磷环氧树脂。
9.如权利要求6-8之一所述的印制电路板，其特征在于，以环氧树脂的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为5～50wt%，优选10～40wt%，进一步优选20～25wt%。
10.如权利要求6-9之一所述的印制电路板，其特征在于，所述环氧树脂涂层的厚度为5～20μm，优选7～18μm，进一步优选8～16μm。
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