CN110062533B - 一种基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，涉及线路板阻焊油墨印刷技术领域，基于传统线路板阻焊油墨采用整版涂装带来的油墨不必要损耗浪费、以及需要掩膜曝光而提出，本发明包括以下步骤：(1)线路板及金属铜线表面预处理；(2)电聚合体系的制备；(3)选择性电聚合过程。本发明的有益效果在于：利用电聚合方法对线路板表面的金属铜线表面进行阻焊油墨选择性印刷，无需掩膜曝光以及可以消除由掩膜未精确对准而丧失图案精度的问题，赋予金属铜线表面阻焊性能，方便线路版后续的焊锡等步骤；且工艺流程与操作简单，效率高，环保无浪费。

Description

一种基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用

技术领域

本发明涉及线路板技术领域，具体涉及一种基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用。

背景技术

线路板或印制电路板是现代电器安装和连接元件的基板，是电子工业的重要基础器件。20 世纪40年代，英国人Paul Eisler博士等第一个采用线路板制造收音机，并率先提出了印制电路板的概念，经过几十年的研究和发展，2011年全球印制电路板行业的产值约为554.09亿美元。我国从20世纪50年代中期开始研制单面印制电路板；60年代开发出国产的覆铜板； 1964年开始研制生产多层印制电路板；80年代引进国外先进的单面和双面印制电路板生产线，较快地提高了我国印制电路的生产技术水平；90年代以后，中国香港、中国台湾地区印制电路板厂家纷纷来大陆合资和独资建厂，使我国印制电路产业发展迅猛；至2006年，我国印制电路生产超过日本、美国，成为世界最大的印制电路生产国。据预测，到2028年，仅柔性印制电路市场将超过3000亿美元产值。

在线路板制作工序中，其中有一道焊锡工序。由于焊锡在高温下操作，为了使焊锡时金属线路在高温下不被氧化或者其他性能发生变化，需要在线路板上涂覆一层保护油墨——阻焊油墨。阻焊油墨目前主要通过印刷、掩膜曝光、洗涤等一系列步骤来实现，最终只需保留金属铜线上有阻焊油墨即可。这样的技术无疑是工序复杂，材料浪费，污染严重，并且存在曝光精度问题。如有选择性高分子成膜技术，即只在金属线路上聚合一层阻焊膜，无疑是一项非常重要的技术革新和技术进步，解决能耗与环保问题，给企业提高效率降低成本，具有非常重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的问题在于在线路板基材上的金属材料表面选择性聚合，印刷阻焊油墨，简化工艺，降低能耗、污染与成本，赋予线路板耐焊性能。

本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，包括以下步骤：

(1)线路板表面预处理：将线路板表面清洗除杂并干燥；

(2)电聚合体系的制备：取包含单体的混合体系，加入引发剂，混合溶解搅拌；

其中，引发剂选用三芳基六氟磷酸鋶鎓盐、三[4-(二丁氨基)苯基]铵六氟锑酸盐、六氟磷酸钠、1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟(三氟甲基)硼酸盐、六氟磷酸1-丁基吡啶鎓、六氟锑酸四苯基磷中的任意一种物质；

(3)电聚合过程：将线路板金属铜线一端用导线引出并接电源阳极，阴极采用石墨电极，将配好的电聚合体系在步骤(1)中处理过的线路板表面浸渍，进行电聚合。

优选地，所述步骤(1)中线路板浸泡于去离子水中进行超声波清洗后，采用丙酮清洗，随后用蒸馏水洗净后干燥。

优选地，所述单体为环氧类单体、乙烯基醚类单体、氧杂环丁烷、噻吩及其衍生物、吡咯及其衍生物、吡啶及其衍生物、苯胺及其衍生物中的一种或者多种。

优选地，所述包含单体的混合体系包括酚醛环氧类单体、双酚A型环氧树脂和氧杂环丁烷。

优选地，所述包含单体的混合体系包括双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯。

优选地，所述包含单体的混合体系包括酚醛环氧树脂、环氧丙烷苯基醚、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯。

优选地，所述包含单体的混合体系包括1,4-二环己烷二甲基二乙烯基醚、双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂。

优选地，所述包含单体的混合体系包括乙烯基醚、双酚S型环氧树脂、酚醛树脂。

优选地，所述包含单体的混合体系包括(3,4-环氧基)环己基甲酯、噻吩、有机硅环氧。

本发明的有益效果在于：

(1)发明的电聚合具有装置简单、条件易于控制、所得聚合物膜厚均匀且膜厚可控、可同时进行聚合和掺杂、产物无需分离、与金属基材附着力好等优点。

(2)金属基材既是被涂装对象，又是提供导电的导体，电子从其表面传导给与金属接触的、即在金属表面上的引发剂，引发剂在金属表面分解产生阴离子和阳离子，阳离子可以引发金属表面上与其相邻的环氧等官能团聚合增长，引发产生的阳离子以及其环氧聚合增长过程中也一直是阳离子状态，而金属表面由于电流通过有大量的电子，由于正负电相吸的原理，所以引发与增长过程中的阳离子一直被吸附在金属表面。

(3)由于单体聚合成高分子具有体积收缩，这是由于分子间的范德华半径转化成化学键导致的，如果这样的体积收缩没有及时被更多的单体进行补充，就会留在涂层中导致非常大的内应力，而使得附着力较差。比如说光聚合，由于光照的方向性，使得聚合是从上层溶液开始，底层也就是基材表面最后受到光照，聚合最后发生，因此底层的聚合没有外来的单体补充进去，体积收缩显著内应力大，使得高分子涂膜的附着力大大下降。而在金属表面的电聚合过程中，聚合从底层开始，上层溶液可以及时补充到下层，使得体积收缩及时得到溶液补充，大大降低或者没有，使得最终生成的高分子与金属表面有很好的附着力。同时线路板表面即为图案化的金属铜线附着在绝缘的基材上，恰好为选择性电聚合提供条件，即可以选择性的只在导电线路如铜线上实现电聚合，从而形成一层良好附着力的高分子保护膜。

(4)本发明利用电聚合技术对线路板表面选择性印刷阻焊油墨，提高金属线路与阻焊油墨之间的粘结强度，赋予线路板耐焊性能；

(5)本发明通过电聚合技术对线路板表面选择性印刷阻焊油墨，工艺流程与操作简单，环保节能，且效果显著。

具体实施方式

现在对本发明作进一步详细的说明。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

取一块PCB线路板，先后用水、丙酮、水清洗后干燥。配制三芳基六氟磷酸鋶鎓盐、酚醛环氧、双酚A型环氧树脂和氧杂环丁烷的电聚合体系；其中，三芳基六氟磷酸鋶鎓盐的浓度为0.5wt％、酚醛环氧的浓度为40wt％、双酚A型环氧树脂的浓度为30wt％、氧杂环丁烷29.5wt％。当体系分散均匀后，将线路板一端固定在直流稳压电源的正极上，另一端放置于上述电聚合体系中，并将直流稳压电源负极连接石墨电极一并置于电聚合体系中，设置直流稳压电源输出电压为5V，聚合时间为5min；获得电聚合阻焊油墨层。分别用无水乙醇和去离子水对涂层表面冲洗后，对涂层进行测试，涂层漆膜硬度为3H，浸泡在10％wtNaOH水溶液中1天涂层没有起泡或脱落现象，在10wt％硫酸水溶液中1天无脱落，耐265度热风焊 3次无脱落。

实施例2

取一块PCB线路板，先后用水、丙酮、水清洗后干燥。配制三[4-(二丁氨基)苯基]铵六氟锑酸盐、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯的电聚合体系；其中，三[4-(二丁氨基)苯基]铵六氟锑酸盐浓度为1wt％、双酚F型环氧树脂的浓度为30wt％、酚醛环氧树脂的浓度为40wt％、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯的浓度为29wt％。当体系分散均匀后，将线路板一端固定在直流稳压电源的正极上，另一端放置于上述电聚合体系中，并将直流稳压电源负极连接石墨电极一并置于电聚合体系中，设置直流稳压电源输出电压为10V，聚合时间为3min；获得电聚合阻焊油墨层。分别用无水乙醇和去离子水对涂层表面冲洗后，对涂层进行测试，涂层漆膜硬度为4H，浸泡在10wt％NaOH水溶液中1天涂层没有起泡或脱落现象，在10wt％硫酸水溶液中1天无脱落，耐265度热风焊 3次无脱落。

实施例3

取一块PCB线路板，先后用水、丙酮、水清洗后干燥。配制六氟磷酸钠、酚醛环氧树脂、环氧丙烷苯基醚、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯的电聚合体系；其中，六氟磷酸钠浓度为0.05wt％、酚醛环氧树脂的浓度为50wt％、环氧丙烷苯基醚的浓度为28wt％、3,4- 环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯的浓度为21.95wt％。当体系分散均匀后，将线路板一端固定在直流稳压电源的正极上，另一端放置于上述电聚合体系中，并将直流稳压电源负极连接石墨电极一并置于电聚合体系中，设置直流稳压电源输出电压为10V，聚合时间为3min；获得电聚合阻焊油墨层。分别用无水乙醇和去离子水对涂层表面冲洗后，对涂层进行测试，涂层漆膜硬度为3H，浸泡在10wt％NaOH水溶液中1天涂层没有起泡或脱落现象，在10wt％硫酸水溶液中1天无脱落，耐265度热风焊3次无脱落。

实施例4

取一块PCB线路板，先后用水、丙酮、水清洗后干燥。配制1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟(三氟甲基)硼酸盐、1,4-二环己烷二甲基二乙烯基醚、双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂的电聚合体系；其中，1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟(三氟甲基)硼酸盐浓度为5wt％、1,4-二环己烷二甲基二乙烯基醚的浓度为15wt％、双酚A型环氧树脂的浓度为30wt％、酚醛环氧树脂的浓度为 50wt％。当体系分散均匀后，将线路板一端固定在直流稳压电源的正极上，另一端放置于上述电聚合体系中，并将直流稳压电源负极连接石墨电极一并置于电聚合体系中，设置直流稳压电源输出电压为30V，聚合时间为3min；获得电聚合阻焊油墨层。分别用无水乙醇和去离子水对涂层表面冲洗后，对涂层进行测试，涂层漆膜硬度为4H，浸泡在10wt％NaOH水溶液中1天涂层没有起泡或脱落现象，在10wt％硫酸水溶液中1天无脱落，耐265度热风焊3次无脱落。

实施例5

取一块PCB线路板，先后用水、丙酮、水清洗后干燥。配制引发剂六氟磷酸1-丁基吡啶鎓、(3,4-环氧基)环己基甲酸(3,4-环氧基)环己基甲酯、乙烯基醚、双酚S型环氧树脂、酚醛树脂的电聚合体系；其中，六氟磷酸1-丁基吡啶鎓的浓度为0.1wt％、乙烯基醚的浓度为29.9wt％、双酚S型环氧树脂的浓度为30wt％、酚醛树脂的浓度为40wt％。当体系分散均匀后，将线路板一端固定在直流稳压电源的正极上，另一端放置于上述电聚合体系中，并将直流稳压电源负极连接石墨电极一并置于电聚合体系中，设置直流稳压电源输出电压为20V，聚合时间为5min；获得电聚合阻焊油墨层。分别用无水乙醇和去离子水对涂层表面冲洗后，对涂层进行测试，涂层漆膜硬度为2H，浸泡在10wt％NaOH水溶液中1天涂层没有起泡或脱落现象，在10wt％硫酸水溶液中1天无脱落，耐265度热风焊3次无脱落。

实施例6

取一块PCB线路板，先后用水、丙酮、水清洗后干燥。配制六氟锑酸四苯基磷、(3,4-环氧基)环己基甲酯、噻吩、有机硅环氧的电聚合体系；其中，六氟锑酸四苯基磷的浓度为0.5wt％、(3,4-环氧基)环己基甲酯的浓度为19.5wt％、噻吩的浓度为30wt％、有机硅环氧的浓度为50wt％。当体系分散均匀后，将线路板一端固定在直流稳压电源的正极上，另一端放置于上述电聚合体系中，并将直流稳压电源负极连接石墨电极一并置于电聚合体系中，设置直流稳压电源输出电压为70V，聚合时间为2min；获得电聚合阻焊油墨层。分别用无水乙醇和去离子水对涂层表面冲洗后，对涂层进行测试，涂层漆膜硬度为2H，浸泡在10wt％NaOH 水溶液中1天涂层没有起泡或脱落现象，在10wt％硫酸水溶液中1天无脱落，耐265度热风焊3次无脱落。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，其特征在于：包括以下步骤：

(1)线路板表面预处理：将线路板表面清洗除杂并干燥；

(2)电聚合体系的制备：取包含单体的混合体系，加入引发剂，混合溶解搅拌；

其中，引发剂选用三芳基六氟磷酸鋶鎓盐、三[4-(二丁氨基)苯基]铵六氟锑酸盐、六氟磷酸钠、1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟(三氟甲基)硼酸盐、六氟磷酸1-丁基吡啶鎓、六氟锑酸四苯基磷中的任意一种物质；

(3)电聚合过程：将线路板金属铜线一端用导线引出并接电源阳极，阴极采用石墨电极，将配好的电聚合体系在步骤(1)中处理过的线路板表面浸渍，进行电聚合。

2.根据权利要求1所述的基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，其特征在于：所述步骤(1)中线路板浸泡于去离子水中进行超声波清洗后，采用丙酮清洗，随后用蒸馏水洗净后干燥。

3.根据权利要求1所述的基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，其特征在于：所述单体为环氧类单体、乙烯基醚类单体、氧杂环丁烷、噻吩及其衍生物、吡咯及其衍生物、吡啶及其衍生物、苯胺及其衍生物中的一种或者多种。

4.根据权利要求1所述的基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，其特征在于：所述包含单体的混合体系包括酚醛环氧类单体、双酚A型环氧树脂和氧杂环丁烷。

5.根据权利要求1所述的基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，其特征在于：所述包含单体的混合体系包括双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯。

6.根据权利要求1所述的基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，其特征在于：所述包含单体的混合体系包括酚醛环氧树脂、环氧丙烷苯基醚、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯。

7.根据权利要求1所述的基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，其特征在于：所述包含单体的混合体系包括1,4-二环己烷二甲基二乙烯基醚、双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂。

8.根据权利要求1所述的基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，其特征在于：所述包含单体的混合体系包括乙烯基醚、双酚S型环氧树脂、酚醛树脂。

9.根据权利要求1所述的基于电聚合技术在线路板阻焊油墨选择性印刷中的应用，其特征在于：所述包含单体的混合体系包括(3,4-环氧基)环己基甲酯、噻吩、有机硅环氧。