CN112409849A - 一种盖板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盖板及其制备方法，其中，盖板包括铝箔以及粘结在铝箔上表面的水溶性复合树脂层，所述水溶性复合树脂层包括水溶性的热熔型树脂，水，水溶性的醚类稀释材料、水溶性的粘结树脂以及助剂。所述水溶性复合树脂层在钻针下落过程中可以起到良好的导向作用，避免钻针下钻瞬间打滑偏移，从而提高钻孔精度；所述水溶性复合树脂层内的热熔型树脂在钻孔时能起到润滑钻头、冷却钻针的作用，从而有效改善孔壁粗糙度，减少缠丝、降低钻头温度、延长钻针使用寿命；所述水溶性醚类稀释材料由于其醚键的存在，导致内聚能较低，空间位阻小，醚键两侧的官能团可自由旋转等特性，可降低热熔型树脂熔化后的粘度，避免粘附钻针沟槽，导致排屑不良。

Description

一种盖板及其制备方法
技术领域
本发明涉及PCB板钻孔技术领域，尤其涉及一种盖板及其制备方法。
背景技术
盖板是印制电路板(PCB)机械钻孔时置于代加工板的上面，以满足加工工艺要求的材料。盖板的主要功效是保护PCB表面，既保护电路板表面防止划伤或划痕，又抑制电路板表面的出口性披锋，提高钻孔精度。
PCB背钻技术通常采用高频电子感应原理钻机进行钻孔背钻加工，依靠钻针下钻时，钻针尖接触金属面时产生的微电流来感应板面高度位置，再依据设定的下钻深度进行下钻，在达到下钻深度时停止下钻。现在市场上背钻盖板有单面覆铜箔盖板、单面覆铜环氧盖板、单面覆铝箔盖板、铝片叠合冷冲板。
采用质地均一的盖板材料，如酚醛树脂盖板、铝箔盖板、环氧树脂盖板，钻针在钻入盖板及钻透盖板钻入基板的过程中应力突变较大，导致钻针所受轴向力急剧变化，从而易出现断针现象。
覆膜铝基盖板是近年兴起的一种新型功能性PCB钻孔用盖板材料，通过在普通铝箔表面涂覆一层功能性高分子树脂并添加润滑剂等助剂而制成。覆膜铝基盖板结合了铝箔和功能性高分子树脂的双重优点：在PCB钻孔过程中，功能性树脂涂层可以缓冲钻头、并对钻头的入钻起到导向作用，提高孔位精度并降低断针率；铝材的导热性较好，对钻头可以起到较好的散热作用。但是市场上大多数覆膜铝基盖板产品由于表面树脂层韧性强、润滑树脂熔融粘度高，在钻孔过程中易黏附在钻针沟槽中，造成排屑不良，导致断针率偏高、孔洞质量差等问题；若盖板表面树脂层选用熔融粘度低的高分子材料，虽然解决了钻针排屑不良导致的断针/缠丝等问题，但是表面树脂层对于储存环境的温湿度要求过高，温度较高时，易熔融粘度低的高分子材料容易析出后导致发粘现象，从而影响盖板的钻孔性能。
因此，现有技术还有待于改进。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种盖板及其制备方法，旨在解决现有盖板在用于钻孔时易出现排屑不良，断针率偏高、孔洞质量差问题。
本发明的技术方案如下：
一种盖板，其中，包括铝箔以及粘结在所述铝箔上表面的水溶性复合树脂层，所述水溶性复合树脂层包括水溶性的热熔型树脂，水，水溶性的醚类稀释材料、水溶性的粘结树脂以及助剂。
所述的盖板，其中，所述水溶性的热熔型树脂为聚马来酸、甲壳胺、磺酸乙基纤维素、聚丙烯酰胺、羟甲基菊粉钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚氧乙烯失水山梨糖醇单硬脂酸酯中的一种或多种。
所述的盖板，其中，所述水溶性的醚类稀释材料为乙二醇一缩水甘油醚、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、双酚A(2,3-二羟基丙基)缩水甘油醚中的一种或多种与HDI、LDI或HMDI反应制备而成。
所述的盖板，其中，所述水溶性的粘结树脂为水性双酚A型环氧树脂、水性聚醚醚酮树脂、水性甲醚化氨基树脂、水性乙烯-醋酸乙烯树脂、水性聚氨酯树脂和水性甲基MQ硅树脂中的一种或多种。
所述的盖板，其中，所述助剂为乳化剂、流平剂和固化剂中的一种或多种。
所述的盖板，其中，所述水溶性复合树脂层按重量份计包括30-50份水溶性的热熔型树脂，40-60份水，5-15份水溶性的醚类稀释材料，40-60份水溶性的粘结树脂以及1-3份的助剂。
所述的盖板，其中，所述水溶性复合树脂层的厚度为20-100μm，所述铝箔的厚度为70-150μm。
一种盖板的制备方法，其中，包括步骤：
将水溶性的热熔型树脂加入水中并搅拌均匀后，再加入水溶性的醚类稀释材料、水溶性的粘结树脂以及助剂进行再次搅拌，制得水溶性复合树脂层；
将所述水溶性复合树脂层涂覆在铝箔上表面并经过烘烤线烘干，制得所述盖板。
所述盖板的制备方法，其中，所述水溶性的醚类稀释材料的制备包括步骤：
采用邻苯二甲酸酐酯化法测定乙二醇一缩水甘油醚、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、双酚A(2,3-二羟基丙基)缩水甘油醚中的一种或多种混合物的羟值；
在惰性气氛下，按照异氰酸根与羟基的化学计量比将HDI、LDI或HMDI加入到乙二醇一缩水甘油醚、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚或双酚A(2,3-二羟基丙基)缩水甘油醚中，在90-100℃恒温水浴中搅拌3-5h，得到水溶性的醚类稀释材料。
所述盖板的制备方法，其中，所述烘烤线的温度设置为40℃-80℃-110℃-130℃-110℃-80℃。
有益效果：本发明提供的盖板包括铝箔以及粘结在所述铝箔上表面的水溶性复合树脂层，所述水溶性复合树脂层的韧性和硬度适中，在钻针下落过程中可以起到良好的导向作用，避免钻针下钻瞬间打滑偏移，从而提高钻孔精度；同时所述水溶性复合树脂层内的热熔型树脂在钻孔时能起到润滑钻头、冷却钻针的作用，从而有效改善孔壁粗糙度，减少缠丝、降低了钻头温度、延长钻针使用寿命；其次，所述水溶性醚类稀释材料由于其醚键的存在，导致内聚能较低，空间位阻小，醚键两侧的官能团可自由旋转等特性，可以大幅降低热熔型树脂熔化后的粘度(因热熔型树脂种类不同，可降低水溶性的热熔型树脂40％-60％的熔融粘度)，避免粘附钻针沟槽，导致排屑不良；另外，所述水溶性复合树脂层的水溶性良好，钻孔后易处理，不容易粘附在PCB的孔洞中，从而保证钻孔质量。
附图说明
图1为本发明一种盖板的较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明水溶性的醚类稀释材料的反应原理图。
图3为本发明提供的一种盖板的制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种盖板及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有市场上大多数覆膜铝基盖板产品由于表面树脂层韧性强、润滑树脂熔融粘度高，在钻孔过程中易黏附在钻针沟槽中，造成排屑不良，导致断针率偏高、孔洞质量差等问题；若盖板表面树脂层选用熔融粘度低的高分子材料，虽然解决了钻针排屑不良导致的断针/缠丝等问题，但是表面树脂层对于储存环境的温湿度要求过高，温度较高时，易熔融温度低的高分子材料容易析出后导致发粘现象，从而影响盖板的钻孔性能。
基于此，本发明提供了一种盖板，如图1所示，其包括铝箔10以及粘结在所述铝箔10上表面的水溶性复合树脂层20，所述水溶性复合树脂层20包括水溶性的热熔型树脂，水，水溶性的醚类稀释材料、水溶性的粘结树脂以及助剂。
在本实施例中，所述盖板包括铝箔以及粘结在所述铝箔上表面的水溶性复合树脂层，所述水溶性复合树脂层的韧性和硬度适中，在钻针下落过程中可以起到良好的导向作用，避免钻针下钻瞬间打滑偏移，从而提高钻孔精度；同时所述水溶性复合树脂层内的热熔型树脂在钻孔时能起到润滑钻头、冷却钻针的作用，从而有效改善孔壁粗糙度，减少缠丝、降低了钻头温度、延长钻针使用寿命；其次，所述水溶性醚类稀释材料由于其醚键的存在，导致内聚能较低，空间位阻小，醚键两侧的官能团可自由旋转等特性，可以大幅降低热熔型树脂熔化后的粘度(因热熔型树脂种类不同，可降低水溶性的热熔型树脂40％-60％的熔融粘度)，避免粘附钻针沟槽，导致排屑不良；另外，所述水溶性复合树脂层的水溶性良好，钻孔后易处理，不容易粘附在PCB的孔洞中，从而保证钻孔质量。
在一些实施方式中，所述水溶性的热熔型树脂为聚马来酸、甲壳胺、磺酸乙基纤维素、聚丙烯酰胺、羟甲基菊粉钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚氧乙烯失水山梨糖醇单硬脂酸酯中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述水溶性的醚类稀释材料为乙二醇一缩水甘油醚、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、双酚A(2,3-二羟基丙基)缩水甘油醚中的一种或多种与HDI(六亚甲基二异氰酸酯)、LDI(赖氨酸二异氰酸酯)或HMDI(二环己基甲烷二异氰酸酯)反应制备而成。
作为举例，如图2所示，所述乙二醇一缩水甘油醚与所述HDI反应生成水溶性的醚类稀释材料为
Figure BDA0002747482080000041
所述水溶性醚类稀释材料由于其醚键的存在，导致内聚能较低，空间位阻小，醚键两侧的官能团可自由旋转等特性，可以大幅降低热熔型树脂熔化后的粘度(因热熔型树脂种类不同，可降低水溶性的热熔型树脂40％-60％的熔融粘度)，避免粘附钻针沟槽，导致排屑不良。
在一些实施方式中，所述水溶性的粘结树脂为水性双酚A型环氧树脂、水性聚醚醚酮树脂、水性甲醚化氨基树脂、水性乙烯-醋酸乙烯树脂、水性聚氨酯树脂和水性甲基MQ硅树脂中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述助剂为乳化剂、流平剂和固化剂中的一种或多种。
在一些具体的实施方式中，所述水溶性复合树脂层按重量份计包括30-50份水溶性的热熔型树脂，40-60份水，5-15份水溶性的醚类稀释材料，40-60份水溶性的粘结树脂以及1-3份的助剂。
在一些实施方式中，所述水溶性复合树脂层的厚度为20-100μm，所述铝箔的厚度为70-150μm。作为举例，所述铝箔选用含铝量为99.5％以上的1系铝箔、厚度为0.07-0.15mm，此种铝箔硬度适中，切削性能良好，在抑制上披锋和避免排屑不良上达到平衡。
在一些实施方式中，还提供一种盖板的制备方法，如图3所示，其包括步骤：
S10、将水溶性的热熔型树脂加入水中并搅拌均匀后，再加入水溶性的醚类稀释材料、水溶性的粘结树脂以及助剂进行再次搅拌，制得水溶性复合树脂层；
S20、将所述水溶性复合树脂层涂覆在铝箔上表面并经过烘烤线烘干，制得所述盖板。
通过本实施例制备的盖板包括铝箔以及粘结在所述铝箔上表面的水溶性复合树脂层，所述水溶性复合树脂层的韧性和硬度适中，在钻针下落过程中可以起到良好的导向作用，避免钻针下钻瞬间打滑偏移，从而提高钻孔精度；同时所述水溶性复合树脂层内的热熔型树脂在钻孔时能起到润滑钻头、冷却钻针的作用，从而有效改善孔壁粗糙度，减少缠丝、降低了钻头温度、延长钻针使用寿命；其次，所述水溶性醚类稀释材料由于其醚键的存在，导致内聚能较低，空间位阻小，醚键两侧的官能团可自由旋转等特性，可以大幅降低热熔型树脂熔化后的粘度(因热熔型树脂种类不同，可降低水溶性的热熔型树脂40％-60％的熔融粘度)，避免粘附钻针沟槽，导致排屑不良；另外，所述水溶性复合树脂层的水溶性良好，钻孔后易处理，不容易粘附在PCB的孔洞中，从而保证钻孔质量。
在一些实施方式中，所述水溶性的醚类稀释材料的制备包括步骤：
采用邻苯二甲酸酐酯化法测定乙二醇一缩水甘油醚、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、双酚A(2,3-二羟基丙基)缩水甘油醚中的一种或多种混合物的羟值；
在惰性气氛下，按照异氰酸根与羟基的化学计量比将HDI、LDI或HMDI加入到乙二醇一缩水甘油醚、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚或双酚A(2,3-二羟基丙基)缩水甘油醚中，在90-100℃恒温水浴中搅拌3-5h，得到水溶性的醚类稀释材料。
在一些具体的实施方式中，选用厚度70-150μm表面经过处理、切削性能良好的铝合金材料，在其上涂覆一层20-100μm的水溶性复合分子树脂层，然后在40℃-80℃-110℃-130℃-110℃-80℃的烘烤线烘干处理，制得所述盖板。
下面通过具体实施例对本发明一种盖板及其制备方法做进一步的解释说明:
实施例1
取聚马来酸8份、甲壳胺13份、磺酸乙基纤维素12份、聚丙烯酰胺6份，依次加入到蒸馏水40份中，在25℃的条件下通过机械搅拌使其充分溶解，再将自制水溶性醚类稀释材料7份，在25℃的条件下通过机械搅拌使其充分溶解，搅拌均匀，最后添加水性双酚A型环氧树脂25份，水性乙烯-醋酸乙烯树脂30份，乳化剂1份，流平剂0.3份，固化剂0.2份，搅拌均匀后，过滤静置消泡待用。
将上述水性复合高分子树脂通过滚涂机涂覆在厚度为0.1mm的铝箔表面，涂层厚度为0.35mm，车速为7m/min，将涂覆有水性复合高分子树脂的铝箔经过烘烤线烘干，烘干温度依次为40-80-110-130-110-80℃，即得PCB钻孔用涂胶铝基盖板。
实施例2
取磺酸乙基纤维素15份、聚丙烯酰胺6份、羟甲基菊粉钠20份、聚乙烯吡咯烷酮3份，依次加入到蒸馏水50份中，在25℃的条件下通过机械搅拌使其充分溶解，再添加自制水溶性醚类稀释材料8份，在25℃的条件下通过机械搅拌使其充分溶解，搅拌均匀，最后添加水性聚醚醚酮树脂25份、水性甲醚化氨基树脂30份，乳化剂1.5份，流平剂0.2份，固化剂0.3份，搅拌均匀后，过滤静置消泡待用。
将上述水性复合高分子树脂通过滚涂机涂覆在厚度为0.1mm的铝箔表面，涂层厚度为0.35mm，车速为7m/min，将涂覆有水性复合高分子树脂的铝箔经过烘烤线烘干，烘干温度依次为40-80-110-130-110-80℃，即得PCB钻孔用涂胶铝基盖板。
实施例3
取聚马来酸5份、甲壳胺7份、磺酸乙基纤维素12份、聚丙烯酰胺3份、羟甲基菊粉钠5份、聚乙烯吡咯烷酮4份，依次加入到蒸馏水50份中，在25℃的条件下通过机械搅拌使其充分溶解，再添加自制水溶性醚类稀释材料9份，在25℃的条件下通过机械搅拌使其充分溶解，搅拌均匀，最后添加水性聚氨酯树脂20份、水性甲基MQ硅树脂30份，乳化剂1.2份，流平剂0.2份，固化剂0.2份，搅拌均匀后，过滤静置消泡待用。
将上述水性复合高分子树脂通过滚涂机涂覆在厚度为0.1mm的铝箔表面，涂层厚度为0.35mm，车速为7m/min，将涂覆有水性复合高分子树脂的铝箔经过烘烤线烘干，烘干温度依次为40-80-110-130-110-80℃，即得PCB钻孔用涂胶铝基盖板。
对实施例1、2、3及现有技术制备的涂胶铝基盖板进行钻孔测试，试验所用板材为硬板HTG0.8mm4PNL，钻孔参数为单刃钻针Φ0.20*4.0mmS180.F2.5R25。
结果如下所示：
Figure BDA0002747482080000061
从测试结果来看，本发明的制备的盖板孔位精度高于现有技术制备的覆膜铝片，孔壁粗糙度低于现有技术制备的覆膜铝片，钻针缠丝和钻温均优于现有技术制备的覆膜铝片；另外，现有技术制备的覆膜铝片的钻孔孔限为2700孔，本发明的钻孔孔限为3500孔，本发明明显将钻针使用寿命延长30％左右。
此外，当分别用普通覆膜铝片及本发明的PCB钻孔用涂胶铝基盖板进行钻孔时，利用测温纸可以测到，用普通盖板钻孔时，钻头温度约为171℃，而本发明中制备的盖板钻孔时，钻头温度约为121℃，本发明制备的盖板，具有明显的降温作用。
综上所述，本发明提供的盖板包括铝箔以及粘结在所述铝箔上表面的水溶性复合树脂层，所述水溶性复合树脂层的韧性和硬度适中，在钻针下落过程中可以起到良好的导向作用，避免钻针下钻瞬间打滑偏移，从而提高钻孔精度；同时所述水溶性复合树脂层内的热熔型树脂在钻孔时能起到润滑钻头、冷却钻针的作用，从而有效改善孔壁粗糙度，减少缠丝、降低了钻头温度、延长钻针使用寿命；其次，所述水溶性醚类稀释材料由于其醚键的存在，导致内聚能较低，空间位阻小，醚键两侧的官能团可自由旋转等特性，可以大幅降低热熔型树脂熔化后的粘度(因热熔型树脂种类不同，可降低水溶性的热熔型树脂40％-60％的熔融粘度)，避免粘附钻针沟槽，导致排屑不良；另外，所述水溶性复合树脂层的水溶性良好，钻孔后易处理，不容易粘附在PCB的孔洞中，从而保证钻孔质量。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种盖板，其特征在于，包括铝箔以及粘结在所述铝箔上表面的水溶性复合树脂层，所述水溶性复合树脂层包括水溶性的热熔型树脂，水，水溶性的醚类稀释材料、水溶性的粘结树脂以及助剂。
2.根据权利要求1所述的盖板，其特征在于，所述水溶性的热熔型树脂为聚马来酸、甲壳胺、磺酸乙基纤维素、聚丙烯酰胺、羟甲基菊粉钠、聚乙烯吡咯烷酮和聚氧乙烯失水山梨糖醇单硬脂酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的盖板，其特征在于，所述水溶性的醚类稀释材料为乙二醇一缩水甘油醚、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、双酚A(2,3-二羟基丙基)缩水甘油醚中的一种或多种与HDI、LDI或HMDI反应制备而成。
4.根据权利要求1所述的盖板，其特征在于，所述水溶性的粘结树脂为水性双酚A型环氧树脂、水性聚醚醚酮树脂、水性甲醚化氨基树脂、水性乙烯-醋酸乙烯树脂、水性聚氨酯树脂和水性甲基MQ硅树脂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的盖板，其特征在于，所述助剂为乳化剂、流平剂和固化剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的盖板，其特征在于，所述水溶性复合树脂层按重量份计包括30-50份水溶性的热熔型树脂，40-60份水，5-15份水溶性的醚类稀释材料，40-60份水溶性的粘结树脂以及1-3份的助剂。
7.根据权利要求1所述的盖板，其特征在于，所述水溶性复合树脂层的厚度为20-100μm，所述铝箔的厚度为70-150μm。
8.一种盖板的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将水溶性的热熔型树脂加入水中并搅拌均匀后，再加入水溶性的醚类稀释材料、水溶性的粘结树脂以及助剂进行再次搅拌，制得水溶性复合树脂层；
将所述水溶性复合树脂层涂覆在铝箔上表面并经过烘烤线烘干，制得所述盖板。
9.根据权利要求8所述盖板的制备方法，其特征在于，所述水溶性的醚类稀释材料的制备包括步骤：
采用邻苯二甲酸酐酯化法测定乙二醇一缩水甘油醚、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、双酚A(2,3-二羟基丙基)缩水甘油醚中的一种或多种混合物的羟值；
在惰性气氛下，按照异氰酸根与羟基的化学计量比将HDI、LDI或HMDI加入到乙二醇一缩水甘油醚、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚或双酚A(2,3-二羟基丙基)缩水甘油醚中，在90-100℃恒温水浴中搅拌3-5h，得到水溶性的醚类稀释材料。
10.根据权利要求8所述盖板的制备方法，其特征在于，所述烘烤线的温度设置为40℃-80℃-110℃-130℃-110℃-80℃。
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