CN108530988A - 一种液态显影感光阻焊油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液态显影感光阻焊油墨及其制备方法，包括按重量份计的多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯25～35份，碱溶性感光树脂10～15份，丙烯酸活性单体10～20份，光引发剂5～10份，二氧化硅5～15份，含氟表面活性剂2～6份，消泡剂1～3份，减水剂1～3份和流平剂1～3份。本发明采用多元酸酐邻苯二甲酸酐对邻甲酚醛环氧丙烯酸酯进行改性，得到多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯，与碱溶性感光树脂和丙烯酸活性单体结合，利用其分子结构间相互配合，互相促进的作用，制备了一种固化时间短、相容性较好、印刷精度高，适用于柔性电板印刷的液态显影感光阻焊油墨，并显著改善了固化膜脆性较高的问题。

Description

一种液态显影感光阻焊油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种液态显影感光阻焊油墨及其制备方法，属于阻焊油墨领域。
背景技术
液态感光油墨是一种特殊UV油墨，无须印版即可进行满版印刷。油墨涂层感光固化、显影后，可进行蚀刻、电镀、电泳填色等处理，适合于小批量、多品种、个性化及高精度图形产品的制作。阻焊膜是涂覆在印制板表面的永久性保护层，它有选择地保护印制板表面，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，阻焊膜质量的好坏不仅影响印制板的外观，而且会影响印制板的使用寿命。
随着印制电路板的发展，幕帘涂布(或丝网印制)液态感光阻焊油墨(LiquidPhotoimageableInk，缩写为LPI)已成为印制板阻焊膜加工的主导方法。液态感光阻焊油墨，主要以光固化及热固化的树脂为主体，配合感光剂、热固化剂、填料、色料及各种助剂组成。它通过帘涂或丝印的方法涂覆到蚀刻后的基板上，经过预烘、曝光、显影、后固化等一系列工艺过程，最后在印制板表面形成一种交联固化的聚合物涂层。
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。但现有的环氧型阻焊油墨存在固化时间长、固化膜脆性较高、印刷精度低的缺点，不适合柔性电板的印刷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种适用于柔性电板印刷的液态显影感光阻焊油墨及其制备方法，以克服固化时间长、固化膜脆性较高、印刷精度低的缺点。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种液态显影感光阻焊油墨，包括如下重量份的组份：
多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯25～35份，
碱溶性感光树脂10～15份，
丙烯酸活性单体10～20份，
光引发剂5～10份，
二氧化硅5～15份，
含氟表面活性剂2～6份，
消泡剂1～3份，
减水剂1～3份，
流平剂1～3份；
所述多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯为将邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、丁基溶纤剂、阻聚剂和催化剂混合升温到70～80℃搅拌反应30～45min，然后加入邻苯二甲酸酐的甲苯溶液，反应至酸值为初始酸值的一半后减压蒸馏去除溶剂后即得。
所述碱溶性感光树脂采用丙烯酸与其他丙烯酸酯单体发生共聚，制得有侧位羧基的丙烯酸树脂，再以甲基丙烯酸缩水甘油旨与部分羧基反应，引入光敏基团。
优选地，所述所述丙烯酸活性单体由双官能团丙烯酸单体和单官能团丙烯酸单体组成，所述双官能团丙烯酸单体和单官能团丙烯酸单体的重量比为0.8～1:1。
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
所述含氟表面活性剂为全氟烷基乙基丙烯酸酯。
所述所述消泡剂为德国BYK 057消泡剂。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述流平剂为德国BYK 307流平剂。
上述液态显影感光阻焊油墨的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯、碱溶性感光树脂、丙烯酸活性单体和光引发剂投入投料通道中；
步骤二：用高速分散机在800～1200r/min的转速下，于50～80℃分散0.5～0.8h，停止搅拌并保温；
步骤三：在步骤二得到的料液中加入二氧化硅、含氟表面活性剂、消泡剂、减水剂和流平剂，继续以500～800r/min搅拌0.3～0.5h；
步骤四：搅拌混匀后，用液压三辊机研磨至粒径为300纳米以下；
步骤五：采用1μm的滤芯过滤机过滤后即得。
本发明首先采用多元酸酐邻苯二甲酸酐对邻甲酚醛环氧丙烯酸酯，得到多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯，其热膨胀系数小，尺寸稳定，具有较高的软化温度，可以保证曝光前胶层的冷干性，从而提高电路板印刷的精度。
碱溶性感光树脂具有较快的光固化速度和较好的碱水显隐性及脱膜性，改善多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯的成膜性能和固化效率。
丙烯酸活性单体由双官能团丙烯酸单体和单官能团丙烯酸单体组成，能够穿插在多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯分子之间，使得体系结合得更为牢固，并改善多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯和碱溶性感光树脂的相容性，提高固化速率。
含氟表面活性剂利于二氧化硅的分散，并改善成膜表面性能。
有益效果：
本发明采用多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯与碱溶性感光树脂和丙烯酸活性单体结合，利用其分子结构间相互配合，互相促进的作用，制备了一种固化时间短、相容性较好、印刷精度高，适用于柔性电板印刷的液态显影感光阻焊油墨，并显著改善了固化膜脆性较高的问题。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
实施例1
将邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、丁基溶纤剂、二叔丁基对甲酚阻聚剂和三乙胺催化剂混合升温到75℃搅拌反应45min，然后加入邻苯二甲酸酐的甲苯溶液，(邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、丁基溶纤剂、二叔丁基对甲酚、三乙胺和邻苯二甲酸酐的反应摩尔比为3:1:0.2:0.3:2)反应至酸值为初始酸值的一半后减压蒸馏去除溶剂后即得多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯。
实施例2
将邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、丁基溶纤剂、二叔丁基对甲酚阻聚剂和三乙胺催化剂混合升温到80℃搅拌反应30min，然后加入邻苯二甲酸酐的甲苯溶液，(邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、丁基溶纤剂、二叔丁基对甲酚、三乙胺和邻苯二甲酸酐的反应摩尔比为3:1:0.2:0.3:5)反应至酸值为初始酸值的一半后减压蒸馏去除溶剂后即得多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯。
实施例3
步骤一：取实施例1制备的多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯28份、碱溶性感光树脂(E-51型)12份、丙烯酸活性单体16份(二丙二醇二丙烯酸酯和四氢呋喃丙烯酸酯单体，重量比为1:1)和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮8份投入投料通道中；
步骤二：用高速分散机在900r/min的转速下，于75℃分散0.6h，停止搅拌并保温；
步骤三：在步骤二得到的料液中加入二氧化硅7份、含氟表面活性剂4份、消泡剂2份、减水剂2份和流平剂2份，继续以600r/min搅拌0.4h；
步骤四：搅拌混匀后，用液压三辊机研磨至粒径为300纳米以下；
步骤五：采用1μm的滤芯过滤机过滤后即得。
实施例4
步骤一：取实施例1制备的多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯25份、碱溶性感光树脂(F-51型)10份、丙烯酸活性单体20份(二丙二醇二丙烯酸酯和月桂酸丙烯酸酯重量比为0.8:1)和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮5份投入投料通道中；
步骤二：用高速分散机在800r/min的转速下，于50℃分散0.8h，停止搅拌并保温；
步骤三：在步骤二得到的料液中加入二氧化硅5份、含氟表面活性剂2份、消泡剂1份、减水剂1份和流平剂1份，继续以500r/min搅拌0.5h；
步骤四：搅拌混匀后，用液压三辊机研磨至粒径为300纳米以下；
步骤五：采用1μm的滤芯过滤机过滤后即得。
实施例5
步骤一：取实施例1制备的多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯35份、碱溶性感光树脂(E-51型)15份、丙烯酸活性单体10份(己二醇二丙烯酸酯和四氢呋喃丙烯酸酯单体，重量比为1:1)和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮10份投入投料通道中；
步骤二：用高速分散机在1200r/min的转速下，于80℃分散0.5h，停止搅拌并保温；
步骤三：在步骤二得到的料液中加入二氧化硅15份、含氟表面活性剂6份、消泡剂3份、减水剂3份和流平剂3份，继续以800r/min搅拌0.3h；
步骤四：搅拌混匀后，用液压三辊机研磨至粒径为300纳米以下；
步骤五：采用1μm的滤芯过滤机过滤后即得。
对比例1
步骤一：取实施例1制备的多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯28份、碱溶性感光树脂(E-51型)12份和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮8份投入投料通道中；
步骤二：用高速分散机在900r/min的转速下，于75℃分散0.6h，停止搅拌并保温；
步骤三：在步骤二得到的料液中加入二氧化硅7份、含氟表面活性剂4份、消泡剂2份、减水剂2份和流平剂2份，继续以600r/min搅拌0.4h；
步骤四：搅拌混匀后，用液压三辊机研磨至粒径为300纳米以下；
步骤五：采用1μm的滤芯过滤机过滤后即得。
对比例2
步骤一：将酚醛环氧丙烯酸酯42份、碱溶性感光树脂(E-51型)12份、丙烯酸活性单体16份(二丙二醇二丙烯酸酯和四氢呋喃丙烯酸酯单体，重量比为1:1)和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮8份投入投料通道中；
步骤二：用高速分散机在900r/min的转速下，于75℃分散0.6h，停止搅拌并保温；
步骤三：在步骤二得到的料液中加入二氧化硅7份、含氟表面活性剂4份、消泡剂2份、减水剂2份和流平剂2份，继续以600r/min搅拌0.4h；
步骤四：搅拌混匀后，用液压三辊机研磨至粒径为300纳米以下；
步骤五：采用1μm的滤芯过滤机过滤后即得。
将上述实施例3～5和对比例1～2制备得到的阻焊油墨进行常规的性能测试，结果见表1：采用UV喷墨丝印机进行PCB板喷印，固化紫外线光源功率为250W/cm，在25℃环境下测试油墨的粘度，附着力根据GB/T 9286-1998测试方法，硬度按照GB/T6739-2006测定，阻焊性能条件为288℃焊锡炉四次浸渍10秒，观察是否脱落和焊锡进入现象，无变色、剥离、浮起和焊锡渗入为优。
表1
实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
粘度cP 17.3 18.2 18.4 21.4 23.5
附着力 1级 1级 1级 3级 3级
硬度 6H 6H 6H 4H 4H
固化速率m/min 23 22 22 15 9
阻焊性能 优 优 优 轻微剥离 轻微浮起，焊锡渗入
印刷精度mm ±0.03 ±0.04 ±0.05 ±0.12 ±0.26
从表1数据可以看出，经多元酸酐改性后的邻甲酚醛环氧丙烯酸酯光固化性能得到显著提高，配合使用碱溶性感光树脂和丙烯酸单体能够达到更好的光固化性能，附着力强、印刷精度高，固化膜尺寸更加稳定。
本发明提供了一种液态显影感光阻焊油墨及其制备方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，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。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种液态显影感光阻焊油墨，其特征在于，包括如下重量份的组份：
多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯25～35份，
碱溶性感光树脂10～15份，
丙烯酸活性单体10～20份，
光引发剂5～10份，
二氧化硅5～15份，
含氟表面活性剂2～6份，
消泡剂1～3份，
减水剂1～3份，
流平剂1～3份；
所述多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯为将邻甲酚醛环氧丙烯酸酯、丁基溶纤剂、阻聚剂和催化剂混合升温到70～80℃搅拌反应30～45min，然后加入邻苯二甲酸酐的甲苯溶液，反应至酸值为初始酸值的一半后减压蒸馏去除溶剂后即得。
2.根据权利要求1所述的一种液态显影感光阻焊油墨，其特征在于，所述所述丙烯酸活性单体由双官能团丙烯酸单体和单官能团丙烯酸单体组成，所述双官能团丙烯酸单体和单官能团丙烯酸单体的重量比为0.8～1:1。
3.根据权利要求1所述的一种液态显影感光阻焊油墨，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
4.根据权利要求1所述的一种液态显影感光阻焊油墨，其特征在于，所述含氟表面活性剂为全氟烷基乙基丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种液态显影感光阻焊油墨，其特征在于，所述所述消泡剂为德国BYK 057消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种液态显影感光阻焊油墨，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种液态显影感光阻焊油墨，其特征在于，所述流平剂为德国BYK 307流平剂。
8.权利要求1～7任意一项所述的液态显影感光阻焊油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将多元酸酐改性线型酚醛环氧丙烯酸酯、碱溶性感光树脂、丙烯酸活性单体和光引发剂投入投料通道中；
步骤二：用高速分散机在800～1200r/min的转速下，于50～80℃分散0.5～0.8h，停止搅拌并保温；
步骤三：在步骤二得到的料液中加入二氧化硅、含氟表面活性剂、消泡剂、减水剂和流平剂，继续以500～800r/min搅拌0.3～0.5h；
步骤四：搅拌混匀后，用液压三辊机研磨至粒径为300纳米以下；
步骤五：采用1μm的滤芯过滤机过滤后即得。
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