CN109021675B - 一种pcb油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PCB油墨，由主剂和固化剂组成，所述主剂和固化剂的重量比为5‑12：1‑7，按重量份计，主剂包括丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物50‑200份、三丙烯酸酯单体5‑50份；所述固化剂包括酚醛环氧树脂10‑100份、低分子量环氧树脂10‑80份、双酚A型环氧树脂5‑60份、异氰尿酸三缩水甘油酯10‑90份、结晶型特种环氧树脂5‑50份。本发明提供的PCB油墨具有较好的附着性等性能，可较好的应用于汽车PCB板。

Description

一种PCB油墨
技术领域
本发明属于油墨领域，具体涉及一种PCB油墨。
背景技术
由于自动驾驶、互联互通的汽车的诞生以及不断增加的电动汽车数量，汽车电子的功能及环保要求将发生巨大变化。上述趋势将会增加汽车中电子产品的附加值。PCB(PrintedCircuitBoard，印制电路板)是这些电子系统的关键部件，考虑到高速要求，PCB不只是设备之间的连接部件。必须特别注意可能会导致短路或开路的PCB失效模式。在一辆由几百伏的电压提供动力的无人驾驶汽车中，必须彻底了解其中的PCB以保证它的可靠运行。对于PCB而言，所采用的技术将要能够应付100A的高电流及GHz数量的信息处理。现有的汽车PCB已经无法满足这些功能，因此需要采用研发出新的、适用的PCB产品。
现有汽车需要面临更高要求：如更长的寿命(充电时间、运行时间)；更高的温度负荷(微型电子产品、新应用)；更小的距离(微型化、功能-互联互通、自动化)；更大的湿度负荷；更高的频率。
针对上述高要求需要面临的挑战有：需要针对温度负荷优化PCB(TC级别达到150℃；未来将需要达到160℃以上)；考虑到2个电位之间可能形成裂纹，在更高温度下的材料必须保持稳定；所有使用的材料在湿度、温度及偏压下必须不能发生相互作用；目前用现有材料实现高速设计是可能的；但在未来，新型材料是必要的(>10GHz)。
对于汽车电子产品，长期以来，行业一直重点关注由于温度循环引发的失效，目前已针对这种失效模式优化了材料。但是，湿度和温度也很关键，尽管汽车的很多应用证实了在运行模式下的自加热。在启动前，汽车可能在潮湿的环境中停放数天或数周，湿度可通过塑料或大气补偿组件进入电子产品。
基于上述，需要开发一种全新能够适用于汽车高要求的PCB油墨。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种具有较好冷热循环抗裂变性能的PCB油墨。
本发明提供一种PCB油墨，由主剂和固化剂组成，所述主剂和固化剂的重量比为5-12：1-7，按重量份计，主剂包括丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物50-200份、三丙烯酸酯单体5-50份；所述固化剂包括酚醛环氧树脂10-100份、低分子量环氧树脂10-80份、双酚A型环氧树脂5-60份、异氰尿酸三缩水甘油酯10-90份、结晶型特种环氧树脂5-50份。
优选地，主剂包括丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物60-150份、三丙烯酸酯单体15-30份；所述固化剂包括酚醛环氧树脂40-70份、低分子量环氧树脂30-55份、双酚A型环氧树脂18-40份、异氰尿酸三缩水甘油酯40-70份、结晶型特种环氧树脂10-40份。
优选地，所述主剂和固化剂的重量比为5-10：2-4，优选地，所述主剂和固化剂的重量比为7：3。
优选地，所述三丙烯酸酯单体为特种三丙烯酸酯单体。
优选地，所述低分子量环氧树脂的分子量为300-700。
优选地，所述主剂还包括改性邻甲酚环氧树脂丙烯酸酯200-400份。
优选地，所述固化剂还包括四官能团丙烯酸单体10-30份和六官能团丙烯酸单体10-30份。
优选地，所述主剂还包括光敏剂20-60份、气相二氧化硅2-20份、三聚氰胺2-20份、双氰胺0.1-5份、活化膨润土5-30份、硫酸钡80-180份、硅微粉5-40份、慢干溶剂10-50份、消泡剂0.5-5份、色膏5-30份和其他助剂0.1-3份。
优选地，所述还固化剂包括硫酸钡20-70份、气相二氧化硅0.1-10份、慢干溶剂0.5-10份和其他助剂0.1-3份。
本发明还提供一种PCB油墨，由主剂和固化剂组成，所述主剂和固化剂的重量比为5-12：1-7，按重量份计，主剂由丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物50-200份、三丙烯酸酯单体5-50份、改性邻甲酚环氧树脂丙烯酸酯200-400份、光敏剂20-60份、气相二氧化硅2-20份、三聚氰胺2-20份、双氰胺0.1-5份、活化膨润土5-30份、硫酸钡80-180份、硅微粉5-40份、慢干溶剂10-50份、消泡剂0.5-5份、色膏5-30份和其他助剂0.1-3份组成；所述固化剂由酚醛环氧树脂10-100份、低分子量环氧树脂10-80份、双酚A型环氧树脂5-60份、异氰尿酸三缩水甘油酯10-90份、结晶型特种环氧树脂5-50份、四官能团丙烯酸单体10-30份、六官能团丙烯酸单体10-30份、硫酸钡20-70份、气相二氧化硅0.1-10份、慢干溶剂0.5-10份和其他助剂0.1-3份组成。
本发明提供的PCB油墨具有较好冷热循环抗裂变性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供一种PCB油墨，由主剂和固化剂组成，主剂和固化剂的重量比为5-12：1-7，在优选实施例中，主剂和固化剂的重量比为5-10：2-4。在进一步优选实施例中，主剂和固化剂的重量比为7：3。
本实施例中，按重量份计，主剂包括丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物50-200份、三丙烯酸酯单体5-50份；固化剂包括酚醛环氧树脂10-100份、低分子量环氧树脂10-80份、双酚A型环氧树脂5-60份、异氰尿酸三缩水甘油酯10-90份、结晶型特种环氧树脂5-50份。本实施例中的结晶型特种环氧树脂为日本结晶型特种环氧树脂JER YX4000H。本实施例中的丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物为改质丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物，是用丙烯酸酯改性丁晴橡胶得到改质丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物。
本实施例通过包括丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物和三丙烯酸酯单体的主剂复配包括酚醛环氧树脂、低分子量环氧树脂、双酚A型环氧树脂和异氰尿酸三缩水甘油酯的固化剂，得到的油墨具有优良的柔韧性和冷热循环抗裂变效果，以及较好的耐击穿电压效果。
本实施例提供的PCB油墨适用于丝印和喷涂的碱性显影液态感光阻焊油墨，本实施例的油墨主要针对汽车板专门研制开发的低卤油墨，具有良好的附着性、抗龟裂性、耐热性及电气绝缘性，并且易操作使用，高解像度，优良的附着力及良好的耐电金、化金性能，膨胀系数小，结构强度高，因此可应用于汽车、航空航天、铁路机车和电气产品上。
本实施例提供的PCB油墨可用于丝网印刷、低压喷涂和静电喷涂等工艺。
车用PCB是汽车电子系统的关键部件，考虑到高速要求，PCB不只是设备之间的连接部件。因此必须注意可能会导致短路或开路的PCB失效模式。例如，在一辆由几百伏的电压提供动力的无人驾驶汽车中，必须保证其PCB不会失效以保证骑车的可靠运行。而镀孔、铜层或阻焊膜的裂纹及PCB表面电迁移都可能导致PCB失效，因此，需要汽车PCB用油墨具有较好的附着性、耐磨性、致密性避免其电迁移才能避免PCB失效。本实施例中通过合理设置主剂和固化剂的树脂及成分，能够实现PCB油墨涂抹后具有较好的效果，可适用于汽车PCB。
在优选实施例中，主剂包括丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物60-150份、三丙烯酸酯单体15-30份；固化剂包括酚醛环氧树脂40-70份、低分子量环氧树脂30-55份、双酚A型环氧树脂18-40份、异氰尿酸三缩水甘油酯40-70份、结晶型特种环氧树脂10-40份。
在优选实施例中，三丙烯酸酯单体为特种三丙烯酸酯单体。
丙烯酸酯单体大致可分为通用丙烯酸酯和特种丙烯酸酯。特种丙烯酸酯分子结构中有不饱和双键和不同的官能团，是一种活性高的共聚单体，可增加最终固化物的硬度、强度和耐冲击性等。特种丙烯酸酯单体按其酯基的结构和元素不同，大致可分为含有特种结构的丙烯酸烷基酯和含F、Si、P、N等特定元素的丙烯酸酯单体两大类。
在优选实施例中，低分子量环氧树脂的分子量为300-700。
在优选实施例中，主剂还包括改性邻甲酚醛环氧丙烯酸酯200-400份。可选用四氢苯酐改性邻甲酚醛环氧丙烯酸酯。
在优选实施例中，固化剂还包括四官能团丙烯酸单体10-30份和六官能团丙烯酸单体10-30份。多官能团单体指每个分子中都含有三个或三个以上可参与光固化反应的活性基团，因此不仅光固化速率快，而且交联密度大，相应地固化膜硬度高，韧性好，耐抗性优异。
在进一步优选实施例中，四官能团丙烯酸单体包括季戊四醇四丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或几种。官能团丙烯酸单体包括双季戊四醇六丙烯酸酯。
在优选实施例中，主剂还包括光敏剂20-60份、气相二氧化硅2-20份、三聚氰胺2-20份、双氰胺0.1-5份、活化膨润土5-30份、硫酸钡80-180份、硅微粉5-40份、慢干溶剂10-50份、消泡剂0.5-5份、色膏5-30份和其他助剂0.1-3份。在优选实施例中，还固化剂包括硫酸钡20-70份、气相二氧化硅0.1-10份、慢干溶剂0.5-10份和其他助剂0.1-3份。
本实施例中，光敏剂包括光敏剂907、光敏剂ITX、光敏剂369和光敏剂784中的一种或几种；慢干溶剂选自环己酮或丙二醇甲醚或乙酸正丙酯；其他助剂为分散剂；消泡剂的型号可选用信越KS-66，东芝-750S和迪高Airex-900。
色膏可以由任意颜色的色膏组成，进一步优选实施例中，色膏包括黄色膏和蓝色膏，可调配出适合PCB板的颜色。
本发明还提供一种PCB油墨，由主剂和固化剂组成，主剂和固化剂的重量比为5-12：1-7，按重量份计，主剂由丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物50-200份、三丙烯酸酯单体5-50份、改性邻甲酚环氧树脂丙烯酸酯200-400份、光敏剂20-60份、气相二氧化硅2-20份、三聚氰胺2-20份、双氰胺0.1-5份、活化膨润土5-30份、硫酸钡80-180份、硅微粉5-40份、慢干溶剂10-50份、消泡剂0.5-5份、色膏5-30份和其他助剂0.1-3份组成；固化剂由酚醛环氧树脂10-100份、低分子量环氧树脂10-80份、双酚A型环氧树脂5-60份、异氰尿酸三缩水甘油酯10-90份、结晶型特种环氧树脂5-50份、四官能团丙烯酸单体10-30份、六官能团丙烯酸单体10-30份、硫酸钡20-70份、气相二氧化硅0.1-10份、慢干溶剂0.5-10份和其他助剂0.1-3份组成。
在进一步优选实施例中，主剂包括丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物60-150份、三丙烯酸酯单体15-30份；固化剂包括酚醛环氧树脂40-70份、低分子量环氧树脂30-55份、双酚A型环氧树脂18-40份、异氰尿酸三缩水甘油酯40-70份、结晶型特种环氧树脂10-40份。
本实施例还提供一种PCB油墨，组成按重量份计，包括如下步骤：
主剂的制备：
1.将丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物50-200份、三丙烯酸酯单体5-50份、改性邻甲酚环氧树脂丙烯酸酯200-400份、光敏剂20-60份、气相二氧化硅2-20份、三聚氰胺2-20份、双氰胺0.1-5份、活化膨润土5-30份、硫酸钡80-180份、硅微粉5-40份、慢干溶剂10-50份和其他助剂0.1-3份挤入分散桶内。
2.在高速分散机高速分散下，速度600-1000转/分钟，时间30-60分钟分散均匀。
3.用三辊机研磨2-5次或者用砂磨机磨至粒径为20微米以下，然后加入消泡剂0.5-5份和色膏5-30份。
4.加入稀释剂将粘度调到200-400P。
5.然后用150-300目的滤布过滤。
6.称好重量分装不同规格的包装。
固化剂的制备
1.把酚醛环氧树脂10-100份、低分子量环氧树脂10-80份、双酚A型环氧树脂5-60份、异氰尿酸三缩水甘油酯10-90份、结晶型特种环氧树脂5-50份、四官能团丙烯酸单体10-30份、六官能团丙烯酸单体10-30份、硫酸钡20-70份、气相二氧化硅0.1-10份、慢干溶剂0.5-10份和其他助剂0.1-3份加入分散桶内。
2.在高速分散机高速分散下，速度600-1000转/分钟，时间30-60分钟分散均匀。
3.用三辊机研磨2-5次或者用砂磨机磨至粒径为20微米以下。
4.加入稀释剂将粘度调到50-200P。
5.然后用150-300目的滤布过滤。
6.称好重量分装不同规格的包装。
为了对本发明的技术方案能有更进一步的了解和认识，现列举几个较佳实施例对其做进一步详细说明。
实施例1
主剂的制备：
1.将丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物100份、特种三丙烯酸酯单体20份、改性邻甲酚环氧树脂丙烯酸酯300份、光敏剂907为40份、气相二氧化硅10份、三聚氰胺10份、双氰胺2份、活化膨润土19份、硫酸钡130份、硅微粉20份、环己酮30份和分散剂1份挤入分散桶内。
2.在高速分散机高速分散下，速度600-1000转/分钟，时间30-60分钟分散均匀。
3.用三辊机研磨2-5次或者用砂磨机磨至粒径为20微米以下，然后加入信越KS-66消泡剂2份、蓝色膏8份和黄色膏8份。
4.加入稀释剂将粘度调到200-400P。
5.然后用150-300目的滤布过滤。
6.称好重量分装不同规格的包装。
固化剂的制备
1.把酚醛环氧树脂56份、低分子量环氧树脂44份、双酚A型环氧树脂26份、异氰尿酸三缩水甘油酯52份、结晶型特种环氧树脂26份、四官能团丙烯酸单体18份、六官能团丙烯酸单体18份、硫酸钡52份、气相二氧化硅3份、环己酮4份和分散剂1份加入分散桶内。
2.在高速分散机高速分散下，速度600-1000转/分钟，时间30-60分钟分散均匀。
3.用三辊机研磨2-5次或者用砂磨机磨至粒径为20微米以下。
4.加入稀释剂将粘度调到50-200P。
5.然后用150-300目的滤布过滤。
6.称好重量分装不同规格的包装。
实施例2
主剂的制备：
1.将丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物80份、特种三丙烯酸酯单体30份、改性邻甲酚环氧树脂丙烯酸酯320份、光敏剂907为30份、气相二氧化硅10份、三聚氰胺10份、双氰胺2份、活化膨润土19份、硫酸钡130份、硅微粉20份、环己酮30份和分散剂1份挤入分散桶内。
2.在高速分散机高速分散下，速度600-1000转/分钟，时间30-60分钟分散均匀。
3.用三辊机研磨2-5次或者用砂磨机磨至粒径为20微米以下，然后加入信越KS-66消泡剂2份、蓝色膏8份和黄色膏8份。
4.加入稀释剂将粘度调到200-400P。
5.然后用150-300目的滤布过滤。
6.称好重量分装不同规格的包装。
固化剂的制备
1.把酚醛环氧树脂50份、低分子量环氧树脂50份、双酚A型环氧树脂20份、异氰尿酸三缩水甘油酯50份、结晶型特种环氧树脂30份、四官能团丙烯酸单体20份、六官能团丙烯酸单体20份、硫酸钡52份、气相二氧化硅3份、环己酮4份和分散剂1份加入分散桶内。
2.在高速分散机高速分散下，速度600-1000转/分钟，时间30-60分钟分散均匀。
3.用三辊机研磨2-5次或者用砂磨机磨至粒径为20微米以下。
4.加入稀释剂将粘度调到50-200P。
5.然后用150-300目的滤布过滤。
6.称好重量分装不同规格的包装。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中，主剂不加入丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物，将改性邻甲酚环氧树脂丙烯酸酯用量调整为400份，其余配比和制备方法与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例1中，固化剂不加入结晶型特种环氧树脂，将硫酸钡用量调整为78份，其余配比和制备方法与实施例1相同。
效果例
实施例1、实施例2和对比例1-3的油墨进行冷热循环热冲击、介电强度、击穿电压、耐湿和绝缘电阻的测试。
1.冷热循环热冲击
检测方法：IPC-TM-650 2.6.7.3：温度为125℃，圈数为2000次；
要求：不应出现起泡、微裂纹或分层。
2.介电强度
检测方法：IPC-TM-650 2.5.6.1B：2007Solder Mask-Dielectric Strength；
要求：厚度25μm的材料最小介电强度为20Kv/mm。
3.击穿电压
检测方法：IPC-TM-650 2.5.6.1B：2007Solder Mask-Dielectric Strength；
要求：厚度超过25μm的材料最小能耐500VDC击穿电压；厚度小于25μm的材料最小能耐500VDC击穿电压。
测试结果如表1所示。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3
冷热循环热冲击 合格 合格 微裂纹 微裂纹 起泡
介电强度(Kv/mm) 122.78 118.32 15 12 18
击穿电压(kV) 3.68 3.42 1.01 0.55 0.84
同时将实施例1、实施例2和对比例1-3的油墨进行其他性能测试，测试规范为IPC-SM-840E，具体数据如表2所示
表2
Figure BDA0001769130460000091
Figure BDA0001769130460000101
Figure BDA0001769130460000111
由表1的数据可以看出，本实施例1和实施例2得到的油墨具有优良的冷热循环耐冲击性能、较好的介电强度和击穿电压，能够用作汽车PCB油墨。对比例1-3中，改变本发明的配方成分得到的油墨的性能都相对较差。
由表2的数据可以看出实施例1和实施例2制备的PCB油墨具有较高的硬度、较好的附着性、耐化学性、耐热性等性能。
对比例1中主剂不加入丁晴橡胶丙烯酸酯共聚物，对比例2中固化剂不加入结晶型特种环氧树脂，改变本发明配方的组分。得到的油墨相应性能较差，以应用于汽车PCB板上。说明本发明的PCB油墨配方组成合理，各树脂之间配合作用，实现PCB油墨较好的性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种PCB阻焊油墨，其特征在于，由主剂和固化剂组成，所述主剂和固化剂的重量比为5-12：1-7，按重量份计，主剂包括丁腈 橡胶丙烯酸酯共聚物50-200份、三丙烯酸酯单体5-50份；所述固化剂包括酚醛环氧树脂10-100份、低分子量环氧树脂10-80份、双酚A型环氧树脂5-60份、异氰尿酸三缩水甘油酯10-90份、结晶型特种环氧树脂5-50份；
所述三丙烯酸酯单体为特种三丙烯酸酯单体；
所述低分子量环氧树脂的分子量为300-700；
所述主剂还包括改性邻甲酚环氧树脂丙烯酸酯200-400份；
所述固化剂还包括四官能团丙烯酸单体10-30份和六官能团丙烯酸单体10-30份。
2.如权利要求1所述的PCB阻焊油墨，其特征在于，主剂包括丁腈 橡胶丙烯酸酯共聚物60-150份、三丙烯酸酯单体15-30份；所述固化剂包括酚醛环氧树脂40-70份、低分子量环氧树脂30-55份、双酚A型环氧树脂18-40份、异氰尿酸三缩水甘油酯40-70份、结晶型特种环氧树脂10-40份。
3.如权利要求1所述的PCB阻焊 油墨，其特征在于，所述主剂和固化剂的重量比为5-10：2-4。
4.如权利要求1所述的PCB阻焊油墨，其特征在于，所述主剂和固化剂的重量比为7：3。
5.如权利要求1-4任一项所述的PCB阻焊油墨，其特征在于，所述主剂还包括光敏剂20-60份、气相二氧化硅2-20份、三聚氰胺2-20份、双氰胺0.1-5份、活化膨润土5-30份、硫酸钡80-180份、硅微粉5-40份、慢干溶剂10-50份、消泡剂0.5-5份、色膏5-30份和其他助剂0.1-3份。
6.如权利要求1-4任一项所述的PCB阻焊油墨，其特征在于，所述固化剂还包括硫酸钡20-70份、气相二氧化硅0.1-10份、慢干溶剂0.5-10份和其他助剂0.1-3份。
7.一种PCB阻焊油墨，其特征在于，由主剂和固化剂组成，所述主剂和固化剂的重量比为5-12：1-7，按重量份计，主剂由丁腈 橡胶丙烯酸酯共聚物50-200份、三丙烯酸酯单体5-50份、改性邻甲酚环氧树脂丙烯酸酯200-400份、光敏剂20-60份、气相二氧化硅2-20份、三聚氰胺2-20份、双氰胺0.1-5份、活化膨润土5-30份、硫酸钡80-180份、硅微粉5-40份、慢干溶剂10-50份、消泡剂0.5-5份、色膏5-30份和其他助剂0.1-3份组成；所述固化剂由酚醛环氧树脂10-100份、低分子量环氧树脂10-80份、双酚A型环氧树脂5-60份、异氰尿酸三缩水甘油酯10-90份、结晶型特种环氧树脂5-50份、四官能团丙烯酸单体10-30份、六官能团丙烯酸单体10-30份、硫酸钡20-70份、气相二氧化硅0.1-10份、慢干溶剂0.5-10份和其他助剂0.1-3份组成。
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