CN104710871B - Fpc用碱显影感光阻焊油墨、制备方法、用途及产品 - Google Patents

Fpc用碱显影感光阻焊油墨、制备方法、用途及产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种FPC用碱显影感光阻焊油墨，包含碱溶性光敏树脂、活性稀释剂、颜料、环氧树脂、光引发剂、增韧剂和填充料。本发明还公开了该FPC用碱显影感光阻焊油墨的制备方法，该FPC用碱显影感光阻焊油墨的用途，以及采用该FPC用碱显影感光阻焊油墨的FPC产品。采用该阻焊油墨，固化后的涂膜硬度高、对基材附着性好、耐化性及耐弯折性好。

Description

FPC用碱显影感光阻焊油墨、制备方法、用途及产品
技术领域
本发明涉及柔性印制电路板(FPC)的制造领域，特别是涉及一种FPC用碱显影感光阻焊油墨、制备方法、用途及产品。
背景技术
覆盖层是覆盖在柔性印制电路板(FPC)表面上的绝缘保护层，它的作用是使FPC不受尘埃、潮气、化学药品的侵蚀及减少弯曲过程中应力的影响。特别是在较长时间的弯折期内具有较高的坚韧度，以使FPC发挥其重要的优势。覆盖层通常选择与基材相同的胶黏剂作覆盖层，如PET、PI膜。这类材料具有良好的物理平衡特性，并具有较高的可靠性，尤其是适用于需要高弯折性的动态挠性应用上。但是它的加工工艺比较复杂，且很难实现自动化制造。在生产高密度FPC时有其局限性，首先是层压覆盖膜常常面临着为适应器件的安装需开窗口，窗口的尺寸精度靠机械加工受到很大的限制，无法满足0.50mm以下小节距的技术要求。第二个方面就是覆盖层胶黏剂的流动和开窗口对位的精度。
采用涂覆阻焊油墨来取代覆盖膜可以解决上述加工精度问题，阻焊油墨是印制电路板(PCB)最常用的化学品之一，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有选择性地掩蔽导线图形不受损伤，防治因为焊锡搭线造成短路，增加绝缘度，防止电路腐蚀断线。实际上，除了阻止不该焊接部位的焊接外，更重要的是在PCB的使用过程中，长期保护了PCB的安全和可靠性，如防腐蚀(化学的、物理的等)、防潮湿、防霉菌和防污染等的作用。然而传统的阻焊油墨都是针对硬板PCB开发，对固化膜的附着力、硬度以及耐药性等比较关注，而对其柔韧性则无太多要求，所以涂膜固化后一般硬度较大且耐折性较差，无法适应FPC动态挠性方面的应用。
发明内容
本发明的主要目的在于改善现有技术的不足，提供一种FPC用碱显影感光阻焊油墨、其制备方法、用途以及采用该阻焊油墨的FPC产品。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种FPC用碱显影感光阻焊油墨，包含碱溶性光敏树脂、活性稀释剂、颜料、环氧树脂、光引发剂、增韧剂和填充料。
优选地，该阻焊油墨包括A组份和B种组分，在A组份中按重量至少包含所述碱溶性光敏树脂50-60份、所述活性稀释剂5-15份，在B组份中按重量至少包含所述环氧树脂4-7份、所述光引发剂5-10份、所述增韧剂16-22份，A组份和B种组分按重量比1：1混合均匀。
优选地，所述增韧剂为含环氧基团丙烯酸酯液体橡胶，优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)或丙烯腈(AN)的二元或三元无规共聚物。
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
优选地，所述碱溶性光敏树脂为羧基化环氧丙烯酸酯树脂(CEA)、羧基化酚醛环氧丙烯酸酯树脂(CFA)或羧基化甲基酚醛环氧丙烯酸酯树脂(CMFA)。
优选地，所述碱溶性光敏树脂占固化后的所述阻焊油墨重量的40％-50％。
优选地，所述活性稀释剂是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、丙烯酸异冰片酯(IBOA)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
优选地，所述光引发剂是Irgacure651型光引发剂、Irgacure369型光引发剂、(2，4，6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)、4，4＇-双(二乙胺基)苯甲酮(EMK)或2-异丙基硫杂蒽酮(IXT)。
优选地，所述颜料为绿色颜料，优选为酞箐。
优选地，还包括有机溶剂，优选为丙酮，优选在B组分中含有20-30份。
优选地，其中A组份包括碱溶性光敏树脂50-60份、活性稀释剂5-15份、填充料5-10份、颜料0.5-1.5份、消泡剂0.02-0.06份以及流平剂0.1-0.4份，经搅拌混合均匀后而成；B组份包括环氧树脂4-7份、光引发剂5-10份、固化剂6-10份、增韧剂16-22份、填充料5-10份以及有机溶剂20-30份，经搅拌混合均匀后而成；A组份和B种组分按重量比1：1混合均匀。
一种FPC用碱显影感光阻焊油墨的制备方法，包含如下步骤：
S1：按照所述的阻焊油墨原料配方，将A组份中的各种物料搅拌混合均匀后分散研磨，优选研磨至细度≤10μm；
S2：按照所述的阻焊油墨原料配方，将B组份中的各种物料搅拌混合均匀后分散研磨，优选研磨至细度≤10μm；
S3：将A组份和B组份按1:1的重量比混合均匀。
一种所述的FPC用碱显影感光阻焊油墨的用途，包含将所述FPC用碱显影感光阻焊油墨涂覆在FPC上的步骤。
一种FPC产品，其涂覆有所述FPC用碱显影感光阻焊油墨。
本发明的有益效果：
根据本发明配方的阻焊油墨具有良好的工艺性能：其表干时间短、显影清晰且速度快，大大提高生产效率；固化后的涂膜具有硬度高、对基材附着性好、耐化性及耐弯折性好等优点，满足微细线路FPC用阻焊油墨的性能要求。
本发明FPC用碱显影感光阻焊油墨能使FPC不受尘埃、潮气、化学药品的侵蚀及有效减少弯曲过程中应力的影响，适宜高密度FPC制作。该阻焊油墨挠曲性好、低污染、制作工艺简单。其硬度、显影能力、力学性能、耐化性以及耐弯曲性等充分满足现代微细线路FPC用阻焊油墨层的要求，即，显影清晰且时间短、与基材附着力大以及耐弯折性好等。
具体实施方式
以下结合对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
根据本发明的实施例，柔性印制电路板(FPC)用碱显影感光阻焊油墨可包含A、B两种组份，两种组份均匀混合。
A组份可以包含碱溶性光敏树脂、活性稀释剂、填充料、颜料、消泡剂以及流平剂，经搅拌混合均匀后而成。
碱溶性光敏树脂可以为羧基化环氧丙烯酸酯树脂(CEA)，是由环氧丙烯酸酯树脂与各种酸酐(如：马来酸酐、苯甲酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐或甲基四氢苯酐等)通过酯化反应所得的羧基化树脂产物；或羧基化(甲基)酚醛环氧丙烯酸酯树脂(羧基化酚醛环氧丙烯酸酯树脂(CFA)、羧基化甲基酚醛环氧丙烯酸酯树脂(CMFA))，是由(甲基)酚醛环氧树脂首先与丙烯酸反应生成(甲基)酚醛环氧丙烯酸酯，然后再经马来酸酐或其它酸酐改性后所得的羧基化树脂产物。此类树脂的共同特点是分子中均含有羧基(-COOH)及双键(-CH＝CH2)基团，从而赋予了树脂的碱溶性及光敏性。
碱溶性光敏树脂其最佳用量为占固化后油墨膜重量的40％-50％，此时各方面的性能能达到一个较好的均衡。
活性稀释剂可以是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、丙烯酸异冰片酯(IBOA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)等，这类稀释剂除能改善体系粘度、粘着性、流变性及固化涂层的性能外，由于均含有双键官能团，它们还能参与光固化反应并最终成为体系的一部分，从而对固化后的皮膜性能不会造成太大的影响。
填充料可以是滑石粉、硫酸钡、硅微粉等。其作用一是可以减少主料用量，降低成本，二是可以改善粘结树脂的机械性能，如：降低固化收缩率、提高耐热性、提高机械强度和耐磨性等。优选硫酸钡作为油墨的填充料，可以保持油墨的光泽且体系粘稠度适中。
颜料优选为绿色颜料，更优选为酞箐，它集各种颜料的优点于一身，具有鲜艳的色泽，极高的着色力，优异的化学稳定性，很好的耐光性和耐热性，此外，它与树脂的混合性能良好，对固化反应也没有影响。
消泡剂可以为二甲基硅油、磷酸三丁酯、聚氧乙烯甘油醚等，可改善油墨的印刷性能。
流平剂可以为BYK333型流平剂(德国)、BYK310、BYK354等。流平剂可改善油墨印刷时的流平性，有助于形成一个平整、光滑、均匀的墨膜。
B组份可以包含环氧树脂、光引发剂、固化剂、增韧剂、填充料以及有机溶剂，经搅拌混合均匀后而成。
环氧树脂优选为低粘度双酚A型环氧树脂，如：E-44或E-51型环氧树脂，此类树脂粘度小、流动性好，适合高速丝印工艺，而且也具有耐热性好、电性能优异等特点。
光引发剂可以是Irgacure651型光引发剂、Irgacure369型光引发剂、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)、4,4＇-双(二乙胺基)苯甲酮(EMK)或2-异丙基硫杂蒽酮(IXT)等，能在紫外光的作用下产生自由基，进而引发双键聚合。
固化剂优选采用DBLP3932型潜伏性固化剂，为丹邦公司的中国专利申请(申请号：2003101107987)中公开的固化剂，是一种微包胶囊长链咪唑衍生物。
增韧剂优选为含环氧基团丙烯酸酯液体橡胶，如：甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)或丙烯腈(AN)的二元或三元无规共聚物。该类共聚物与双酚A型环氧树脂具有典型分相和良好界面连接，相比较端羧基液体丁腈橡胶增韧剂，丙烯酸酯液体橡胶主链不含双键，具有良好的抗热氧化作用，尤其是对环氧树脂-胺类固化体系有显著的增韧效果，同时对其它机械性能和玻璃化温度的降低幅度不大；阻焊油墨层良好的柔韧性能够适应FPC动态弯曲的工作环境。
B组份中的填充料同A组份中的填充料可以相同。
有机溶剂优选为丙酮，其沸点较低且对环氧树脂有良好的溶解能力，有利于油墨快速干燥成膜，提高生产效率。
在优选的实施例中，各成分的用量比例重量份数为：碱溶性光敏树脂：50-60份；活性稀释剂：5-15份；填充料(A组分中)：5-10份；颜料：0.5-1.5份；消泡剂：0.02-0.06份；流平剂：0.1-0.4份；环氧树脂：4-7份；光引发剂：5-10份；固化剂：6-10份；增韧剂：16-22份；填充料(B组分中)：5-10份；有机溶剂：20-30份。
该阻焊油墨制备工艺过程可以包括以下步骤：
S1：按上述配方，将组份A中的各种物料(碱溶性光敏树脂、活性稀释剂、填充料、颜料、消泡剂以及流平剂)加入配料容器中，充分搅拌混合均匀后，送至三辊研磨机上分散研磨二到三遍至细度≤10μm即得阻焊油墨的A组份。
S2：按上述配方，将组份B中的各种物料(环氧树脂、光引发剂、固化剂、增韧剂、填充料以及有机溶剂)加入配料容器中，充分搅拌混合均匀后，送至三辊研磨机上分散研磨二到三遍至细度≤10μm即得阻焊油墨的B组份。
S3：将A、B两组份低温下密封保存，使用前按1:1的配比混合均匀。
将该阻焊油墨用在FPC上，可以采用以下成膜方法：将S3中所得的油墨用丝网印刷在FPC上，在85℃预烘25min后，经UV(波长λ＝365nm，照射距离20cm)接触曝光60s光照固化，用2％碳酸钠水溶液显影后，再在140℃后固化30min得到致密光滑的墨膜。
实验证明，该阻焊油墨具有良好的工艺性能：其表干时间短、显影清晰且速度快，大大提高生产效率；固化后的涂膜具有硬度高、对基材附着性好、耐化性及耐弯折性好等优点，能够满足微细线路FPC用阻焊油墨的性能要求。
以下通过几个具体实例来展示采用本发明阻焊油墨的优点。
例1
配方如下：
组份A：
组份B：
制备步骤如下：
按上述配方，将组份A中的各种物料加入配料容器中，充分搅拌混合均匀后，送至三辊研磨机上分散研磨二到三遍至细度≤10μm即得阻焊油墨的A组份；同样的方法得到阻焊油墨的B组份。低温下密封保存。使用前按1:1的配比将A和B两种组份混合均匀后方可使用。
成膜方法如下：
将上述油墨用丝网印刷在FPC上，在85℃预烘25min后，经UV(波长λ＝365nm，照射距离20cm)接触曝光60s光照固化，用2％碳酸钠水溶液显影后，再在140℃固化30min得到致密光滑的墨膜。
墨膜性能指标测试：
铅笔硬度：GB/T6739-1996。
附着力：GB/T1720(划圈法)。
表干时间：涂膜于玻璃板上，在85℃恒温炉中预烘，记录开始到墨膜表面干燥(指触法)所需时间。
显影能力：用2％Na2CO3溶液浸泡漆膜，用显影清晰与否来衡量，同时记录显影时间。
耐酸碱及有机溶剂性：在室温条件下，将固化后的墨膜于10％H2SO4和10％NaOH以及三氯乙烯溶剂中浸泡30min，而后观察墨膜变化情况。
耐弯折性：对表面涂覆阻焊油墨(固化后)的FPC弯折5000次后，观察其上墨膜层的变化情况。
测试结果见表1。
例2
配方如下：
组份A：
组份B：
制备及成膜方法同例1，测试结果见表1。
例3
配方如下：
组份A：
组份B：
制备及成膜方法同例1，测试结果见下表1。
表1例1-例3的测试结果
由表1可见，上述三个实例所得的阻焊油墨均具有良好的工艺性能：其表干时间短(85℃下不超过25min)、显影清晰且速度快(2％Na2CO3水溶液中不超过2min)，从而大大提高生产效率；固化后的涂膜具有硬度高(铅笔硬度≥4H)、对基材附着性好(附着力一级)、耐化性及耐弯折性好等优点，能够满足微细线路FPC用阻焊油墨的性能要求。
另外，将例1中A组份中的碱溶性光敏树脂组份CEA的用量份数减为20份，即，约占固化后墨膜重量的23％，其它同例1，所得阻焊墨膜在某些方面性能明显降低，光泽度变差(无光)、硬度变小(≤3H)、附着力变差(三级)。但用量太多时(如：将CEA的用量份数增加为80份，约占固化后墨膜重量的55％)，此时油墨体系粘度过大，不利于使用，显影时间也变长，工艺性能变差。
比较例
将例1中B组份中的增韧剂组份去除不加，其余同例1。所得阻焊墨膜的耐弯折性较差：经5000次弯折试验后，FPC表面的阻焊墨膜层在弯折处出现细微裂纹且有部分剥落现象，显然不能适应动态弯曲FPC的工作环境。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种FPC用碱显影感光阻焊油墨，其特征在于，包括A组份和B组分，其中A组份按重量份包括碱溶性光敏树脂50-60份、活性稀释剂5-15份、填充料5-10份、颜料0.5-1.5份、消泡剂0.02-0.06份以及流平剂0.1-0.4份，经搅拌混合均匀后而成；B组份按重量份包括环氧树脂4-7份、光引发剂5-10份、固化剂6-10份、增韧剂16-22份、填充料5-10份以及丙酮20-30份，经搅拌混合均匀后而成；A组份和B组分按重量比1：1混合均匀，所述固化剂采用DBLP3932型潜伏性固化剂，所述碱溶性光敏树脂为羧基化环氧丙烯酸酯树脂、羧基化酚醛环氧丙烯酸酯树脂或羧基化甲基酚醛环氧丙烯酸酯树脂，所述碱溶性光敏树脂占固化后的所述阻焊油墨重量的40％-50％。
2.如权利要求1所述的FPC用碱显影感光阻焊油墨，其特征在于，所述增韧剂为含环氧基团丙烯酸酯液体橡胶。
3.如权利要求2所述的FPC用碱显影感光阻焊油墨，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)或丙烯腈(AN)的二元或三元无规共聚物。
4.如权利要求2所述的FPC用碱显影感光阻焊油墨，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
5.如权利要求1所述的FPC用碱显影感光阻焊油墨，其特征在于，
所述活性稀释剂是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、丙烯酸异冰片酯(IBOA)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)；
所述光引发剂是Irgacure651型光引发剂、Irgacure369型光引发剂、(2，4，6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)、4，4＇-双(二乙胺基)苯甲酮(EMK)或2-异丙基硫杂蒽酮(IXT)；
所述颜料为绿色颜料。
6.一种FPC用碱显影感光阻焊油墨的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1：按照权利要求1至5任一项所述的阻焊油墨的原料配方，将A组份中的各种物料搅拌混合均匀后分散研磨；
S2：按照权利要求1至5任一项所述的阻焊油墨的原料配方，将B组份中的各种物料搅拌混合均匀后分散研磨；
S3：将A组份和B组份按1:1的重量比混合均匀。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2中，将混合均匀后的物料分散研磨至细度≤10μm。
8.一种权利要求1至5任一项所述的FPC用碱显影感光阻焊油墨的用途，其特征是，包含将所述FPC用碱显影感光阻焊油墨涂覆在FPC上的步骤。
9.一种FPC产品，其特征在于，涂覆有如权利要求1至5任一项所述的FPC用碱显影感光阻焊油墨。
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