CN108192415A - 一种uv感光水性pcb线路保护油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种UV感光水性PCB线路保护油墨，包括如下重量份的原料：水性UV树脂：100份；水性乳液：0~20份；活性单体：5~15份；光引发剂：3~10份；填料：30~50份；气相二氧化硅：3~8份；去离子水：20~30份；分散剂：1~3份；消泡剂：1~3份；流平剂：1~3份；水性色浆：3~5份；水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂、水性环氧UV树脂的混合物。本发明的保护油墨水性UV感光型的，固化速度快，生产效率高。无需添加单体来调节产品的粘度，避免了油墨的使用者和接触者受到不同程度的刺激和毒害。

Description

一种UV感光水性PCB线路保护油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于保护油墨技术领域，具体涉及一种应用在印刷电路板制造中的UV感光水性PCB线路保护油墨及其制备方法。
背景技术
在PCB的制作过程中，最关键的步骤就是如何在覆铜板上实现电子线路的布置，因为PCB板只有实现了线路的布置才能发挥其功用。目前，电子线路的设计基本上都是通过在覆铜板上进行蚀刻实现的，所以线路蚀刻是非常关键的一步，线路蚀刻的效果直接关系到PCB板的品质。根据蚀刻液的不同PCB线路蚀刻分为酸性蚀刻和碱性蚀刻；根据蚀刻保护油墨的固化方式不同有可以分为自干固化油墨和UV感光固化油墨。本发明针对的是水性UV感光固化的酸性蚀刻保护油墨，其工艺过程是：通过辊涂把水性UV感光保护油墨印刷在PCB板上，然后把PCB板放进75℃的烤箱烘烤10-20分钟，取出后放置冷却，此时保护油墨已经表干，把印制好线路的菲林片放在PCB板上一起放进曝光机中曝光，再把曝光过的PCB板通过2%的Na2CO3溶液喷淋显影，最后再进行酸性蚀刻，酸性蚀刻液通过喷嘴喷淋在线路板上，没有保护油墨遮盖的地方，铜就被蚀刻液蚀刻掉了，然后再经过碱水的喷淋把保护油墨溶解冲洗掉，再经过水洗、烘干后就完成了PCB线路板蚀刻的过程。
一般的溶剂型油墨含有大量的苯、甲苯、丁酮、乙酸乙酯等有机溶剂，在溶剂型油墨的使用过程中，挥发的溶剂污染空气，危害操作人员的身体健康。普通UV 油墨不含可挥发的有机溶剂，但是为了解决预聚物黏度过大的问题，为了使预聚物具有一定的流动性，必须要加入大量的活性稀释剂来稀释，而目前使用的稀释剂一般为丙烯酸酯类化合物，它对油墨的使用者和接触者有不同程度的刺激和毒害。UV 感光水性油墨和普通的UV 感光油墨最大的区别在于用水作为溶剂，而不再把活性单体作为稀释剂使用，使用少量的活性单体也是为了提高保护涂层的交联密度，加快光固化的速度。这也就避免了使用单体稀释剂时与人体接触产生的刺激作用，在环保、健康、安全上具有无可比拟的优势，是名符其实的绿色产品。另外，水具有导电性不会积聚静电，免除了静电的伤害，使得生产现场比较安全。而且，民众的环境保护意识日益增强，国家对VOC的排放管理也是越来越严格了，水性油墨的必定会得到广泛的认可。
发明内容
本发明的目的在于提供一种UV感光水性PCB线路保护油墨，并提供一种该UV感光水性PCB线路保护油墨的制备方法和施工工艺。
为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种UV感光水性PCB线路保护油墨，包括如下重量份的原料：
水性UV树脂： 100份；
水性乳液： 0~20份；
活性单体： 5~15份；
光引发剂： 3~10份；
填料： 30~50份；
气相二氧化硅： 3~8份；
去离子水： 20~30份；
分散剂： 1~3份；
消泡剂： 1~3份；
流平剂： 1~3份；
水性色浆： 3~5份；
水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂、水性环氧UV树脂的混合物。
优选地，水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂：水性环氧UV树脂=5~10:1的混合物。
优选地，水性乳液为水性聚氨酯乳液、水性环氧乳液和水性丙烯酸乳液的三种混合物。
优选地，水性乳液为水性聚氨酯乳液：水性环氧乳液：水性丙烯酸乳液=5-8：1-3：2-5的三种混合物。
优选地，UV单体为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯的一种或两种以上的混合物；消泡剂为聚醚类消泡剂、有机硅消泡剂、聚醚改性有机硅消泡剂的任一种或以上；分散剂为聚丙烯酸盐、油酸钠、十八碳烯胺醋酸盐、氨基丙胺二油酸酯或聚乙二醇型多元醇一种或两种以上的混合物；水性色浆为铁蓝、群青蓝、钴蓝或酞菁蓝的任一种。
优选地，光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮一种或两种以上的混合物。
优选地，光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的五种混合，重量分数比为2-4：1：2-5：1-3：3-5。
优选地，填料为滑石粉、膨润土、硫酸钡、高岭土、碳酸钙中的一种或两种以上的混合物。
所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其制备方法为：
a.按比例加入水性UV树脂、水性乳液、水性单体、水性光引发剂和去离子水，然后搅拌均匀；
b.按比例加入填料和触变剂，继续搅拌，直至分散均匀，肉眼看不到颗粒物；
c.按比例加入消泡剂、分散剂和流平剂，搅拌均匀；
d.按比例加入水性色浆，搅拌均匀；
e.用三辊研磨机将浆料研磨3遍，出料，即得到所述的UV感光水性PCB线路保护油墨。
UV感光水性PCB线路保护油墨，其施工工艺为：
a. 通过辊涂把UV感光水性保护油墨印刷在PCB板上；
b. 把PCB板放进75℃的烤箱烘烤10-20分钟，取出后放置冷却，此时保护油墨已经表干；
c. 把印制好线路的菲林片放在PCB板上一起放进曝光机中曝光；
d、再把曝光过的PCB板通过2%的Na2CO3溶液喷淋显影；
e、PCB板进入流水线，先通过酸性蚀刻区，蚀刻液通过喷嘴喷淋在线路板上，没有保护油墨遮盖的地方，铜就被蚀刻液蚀刻掉了，然后再经过碱褪区，2%的氢氧化钠溶液的喷淋在PCB板上，把保护油墨溶解冲洗掉，最后经过水洗、烘干就完成了PCB线路板蚀刻。
本发明的有益效果为：
1、本发明的保护油墨是以水性UV树脂为主体树脂、以水为溶剂配合其他功能助剂制备而成的，不含有机溶剂，无VOC排放，不需要附加设备来收集挥发的溶剂，无形中也降低了生产成本。
2、本发明的保护油墨水性UV感光型的，固化速度快，生产效率高。无需添加单体来调节产品的粘度，避免了油墨的使用者和接触者受到不同程度的刺激和毒害。
3、在酸性蚀刻时保护油墨能起到保护作用，保护油墨覆盖下的线路完好无缺，不会出现线路短缺或锯齿状；在碱褪时，保护油墨能轻易祛除，不会在PCB板上出现残留。可以提高生产效率，降低原材料的损耗，降低返工率。
4、水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂：水性环氧UV树脂=5~10:1的混合物时，制得的保护油墨粘度适当，并且光固化速度快。
5、水性乳液为水性聚氨酯乳液：水性环氧乳液：水性丙烯酸乳液=5-8：1-3：2-5的三种混合物时，制得的保护油墨保护效果最好，并且轻易去除无残留。
6、光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的五种混合，重量分数比为2-4：1：2-5：1-3：3-5时，制得的保护油墨不但具备良好的保护效果，轻易去除，而且光固化速度最快，提高生产效率。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对分发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种UV感光水性PCB线路保护油墨，包括如下重量份的原料：
水性UV树脂： 1000g
水性乳液： 20g
活性单体： 55g
光引发剂： 40g
填料： 300g
气相二氧化硅： 40g
去离子水： 210g
分散剂： 15g
消泡剂： 15g
流平剂： 12g
水性色浆： 30g
水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂：水性环氧UV树脂=1:1的混合物。
水性乳液为水性聚氨酯乳液：水性环氧乳液：水性丙烯酸乳液=1：2：1的三种混合物。
UV单体为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯两种混合物；消泡剂为聚醚类消泡剂；分散剂为聚丙烯酸盐、油酸钠两种混合物；水性色浆为铁蓝。
光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦。
填料为滑石粉。
所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其制备方法为：
a.按比例加入水性UV树脂、水性乳液、水性单体、水性光引发剂和去离子水，然后搅拌均匀；
b.按比例加入填料和触变剂，继续搅拌，直至分散均匀，肉眼看不到颗粒物；
c.按比例加入消泡剂、分散剂和流平剂，搅拌均匀；
d.按比例加入水性色浆，搅拌均匀；
e.用三辊研磨机将浆料研磨3遍，出料，即得到实施例1的UV感光水性PCB线路保护油墨。
实施例2
一种UV感光水性PCB线路保护油墨，包括如下重量份的原料：
水性UV树脂： 1000g
水性乳液： 50g
活性单体： 60g
光引发剂： 50g
填料： 400g
气相二氧化硅： 40g
去离子水： 220g
分散剂： 18g
消泡剂： 16g
流平剂： 12g
水性色浆： 36g
水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂：水性环氧UV树脂=6:1的混合物。
水性乳液为水性聚氨酯乳液：水性环氧乳液：水性丙烯酸乳液=6：2：3的三种混合物。
UV单体为丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；消泡剂为有机硅消泡剂；分散剂为氨基丙胺二油酸酯；水性色浆为群青蓝。
光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的五种混合，重量分数比为3：1：4：2：5。
填料为膨润土。
所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其制备方法为：
a.按比例加入水性UV树脂、水性乳液、水性单体、水性光引发剂和去离子水，然后搅拌均匀；
b.按比例加入填料和触变剂，继续搅拌，直至分散均匀，肉眼看不到颗粒物；
c.按比例加入消泡剂、分散剂和流平剂，搅拌均匀；
d.按比例加入水性色浆，搅拌均匀；
e.用三辊研磨机将浆料研磨3遍，出料，即得到实施例2的UV感光水性PCB线路保护油墨。
实施例3
一种UV感光水性PCB线路保护油墨，包括如下重量份的原料：
水性UV树脂： 1000g
水性乳液： 150g
活性单体： 100g
光引发剂： 60g
填料： 390g
气相二氧化硅： 50g
去离子水： 160g
分散剂： 20g
消泡剂： 20g
流平剂： 18g
水性色浆： 40g
水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂：水性环氧UV树脂=8:1的混合物。
水性乳液为水性聚氨酯乳液：水性环氧乳液：水性丙烯酸乳液=10：1：5的三种混合物。
UV单体为季戊四醇三丙烯酸酯；消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂；分散剂为十八碳烯胺醋酸盐；水性色浆为钴蓝。
光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的五种混合，重量分数比为3：1：4：1：4。
填料为滑石粉、膨润土、硫酸钡、高岭土、碳酸钙中的一种或两种以上的混合物。
所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其制备方法为：
a.按比例加入水性UV树脂、水性乳液、水性单体、水性光引发剂和去离子水，然后搅拌均匀；
b.按比例加入填料和触变剂，继续搅拌，直至分散均匀，肉眼看不到颗粒物；
c.按比例加入消泡剂、分散剂和流平剂，搅拌均匀；
d.按比例加入水性色浆，搅拌均匀；
e.用三辊研磨机将浆料研磨3遍，出料，即得到实施例3的UV感光水性PCB线路保护油墨。
实施例4
一种UV感光水性PCB线路保护油墨，包括如下重量份的原料：
水性UV树脂： 1000g
水性乳液： 160g
活性单体： 120g
光引发剂： 80g
填料： 420g
气相二氧化硅： 60g
去离子水： 260g
分散剂： 26g
消泡剂： 22g
流平剂： 21g
水性色浆： 42g
水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂：水性环氧UV树脂=9:1的混合物。
水性乳液为水性聚氨酯乳液：水性环氧乳液：水性丙烯酸乳液=6：2：3的三种混合物。
UV单体为季戊四醇四丙烯酸酯；消泡剂为聚醚类消泡剂；分散剂为聚丙烯酸盐；水性色浆为酞菁蓝。
光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的五种混合，重量分数比为3：1：8：2：1。
填料为滑石粉碳酸钙。
所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其制备方法为：
a.按比例加入水性UV树脂、水性乳液、水性单体、水性光引发剂和去离子水，然后搅拌均匀；
b.按比例加入填料和触变剂，继续搅拌，直至分散均匀，肉眼看不到颗粒物；
c.按比例加入消泡剂、分散剂和流平剂，搅拌均匀；
d.按比例加入水性色浆，搅拌均匀；
e.用三辊研磨机将浆料研磨3遍，出料，即得到实施例4的UV感光水性PCB线路保护油墨。
实施例5
一种UV感光水性PCB线路保护油墨，包括如下重量份的原料：
水性UV树脂： 1000g
水性乳液： 50g
活性单体： 60g
光引发剂： 50g
填料： 400g
气相二氧化硅： 40g
去离子水： 220g
分散剂： 18g
消泡剂： 16g
流平剂： 12g
水性色浆： 36g
水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂：水性环氧UV树脂=6:1的混合物。
水性乳液为水性聚氨酯乳液：水性环氧乳液：水性丙烯酸乳液=6：2：3的三种混合物。
UV单体为丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；消泡剂为有机硅消泡剂；分散剂为氨基丙胺二油酸酯；水性色浆为酞菁蓝。
光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的五种混合，重量分数比为3：1：4：2：5。
填料为膨润土。
所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其制备方法为：
a.按比例加入水性UV树脂、水性乳液、水性单体、水性光引发剂和去离子水，然后搅拌均匀；
b.按比例加入填料和触变剂，继续搅拌，直至分散均匀，肉眼看不到颗粒物；
c.按比例加入消泡剂、分散剂和流平剂，搅拌均匀；
d.按比例加入水性色浆，搅拌均匀；
e.用三辊研磨机将浆料研磨3遍，出料，即得到实施例5的UV感光水性PCB线路保护油墨。
实施例1-5的UV感光水性PCB线路保护油墨进行如下应用，
a. 通过辊涂把UV感光水性保护油墨印刷在PCB板上；
b. 把PCB板放进75℃的烤箱烘烤10-20分钟，取出后放置冷却，此时保护油墨已经表干；
c. 把印制好线路的菲林片放在PCB板上一起放进曝光机中曝光；
d、再把曝光过的PCB板通过2%的Na2CO3溶液喷淋显影；
e、PCB板进入流水线，先通过酸性蚀刻区，蚀刻液通过喷嘴喷淋在线路板上，没有保护油墨遮盖的地方，铜就被蚀刻液蚀刻掉了，然后再经过碱褪区，2%的氢氧化钠溶液的喷淋在PCB板上，把保护油墨溶解冲洗掉，最后经过水洗、烘干就完成了PCB线路板蚀刻。
发现实施例1-5的油墨能起到非常好的对PCB板的保护作用，保护油墨覆盖下的线路完好无缺，不会出现线路短缺或锯齿状；在碱褪时，保护油墨能轻易祛除，不会在PCB板上出现残留，其中实施例2、5的油墨保护效果最好，光固化速度最快，性能特别优异。
以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：包括如下重量份的原料：
水性UV树脂： 100份；
水性乳液： 0~20份；
活性单体： 5~15份；
光引发剂： 3~10份；
填料： 30~50份；
气相二氧化硅： 3~8份；
去离子水： 20~30份；
分散剂： 1~3份；
消泡剂： 1~3份；
流平剂： 1~3份；
水性色浆： 3~5份；
水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂、水性环氧UV树脂的混合物。
2.根据权利要求1所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：水性UV树脂为水性聚氨酯UV树脂：水性环氧UV树脂=5~10:1的混合物。
3.根据权利要求1所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：水性乳液为水性聚氨酯乳液、水性环氧乳液和水性丙烯酸乳液的三种混合物。
4.根据权利要求3所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：水性乳液为水性聚氨酯乳液：水性环氧乳液：水性丙烯酸乳液=5-8：1-3：2-5的三种混合物。
5.根据权利要求1所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：UV单体为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯的一种或两种以上的混合物；消泡剂为聚醚类消泡剂、有机硅消泡剂、聚醚改性有机硅消泡剂的任一种或以上；分散剂为聚丙烯酸盐、油酸钠、十八碳烯胺醋酸盐、氨基丙胺二油酸酯或聚乙二醇型多元醇一种或两种以上的混合物；水性色浆为铁蓝、群青蓝、钴蓝或酞菁蓝的任一种。
6.根据权利要求1所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求6所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：光引发剂为2，4，6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的五种混合，重量分数比为2-4：1：2-5：1-3：3-5。
8.根据权利要求1所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：填料为滑石粉、膨润土、硫酸钡、高岭土、碳酸钙中的一种或两种以上的混合物。
9.根据权利要求1-8任一项所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：其制备方法为：
a.按比例加入水性UV树脂、水性乳液、水性单体、水性光引发剂和去离子水，然后搅拌均匀；
b.按比例加入填料和触变剂，继续搅拌，直至分散均匀，肉眼看不到颗粒物；
c.按比例加入消泡剂、分散剂和流平剂，搅拌均匀；
d.按比例加入水性色浆，搅拌均匀；
e.用三辊研磨机将浆料研磨3遍，出料，即得到所述的UV感光水性PCB线路保护油墨。
10.根据权利要求1-8任一项所述的UV感光水性PCB线路保护油墨，其特征在于：其施工工艺为：
a. 通过辊涂把UV感光水性保护油墨印刷在PCB板上；
b. 把PCB板放进75℃的烤箱烘烤10-20分钟，取出后放置冷却，此时保护油墨已经表干；
c. 把印制好线路的菲林片放在PCB板上一起放进曝光机中曝光；
d、再把曝光过的PCB板通过2%的Na2CO3溶液喷淋显影；
e、PCB板进入流水线，先通过酸性蚀刻区，蚀刻液通过喷嘴喷淋在线路板上，没有保护油墨遮盖的地方，铜就被蚀刻液蚀刻掉了，然后再经过碱褪区，2%的氢氧化钠溶液的喷淋在PCB板上，把保护油墨溶解冲洗掉，最后经过水洗、烘干就完成了PCB线路板蚀刻。
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