CN116004056A - 一种uv喷墨打印用阻焊墨水及一种线路阻焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种UV喷墨打印用阻焊墨水，包括20％～60％的丙烯酸异冰片酯，该UV喷墨打印用阻焊墨水还包括热固化树脂、功能性单体、封闭型异氰酸酯、活性单体。热固化树脂包含环氧树脂和线性酚醛树脂；功能性单体为含有羧基、羟基和胺基中一种的单体；活性单体为除丙烯酸异冰片酯外的丙烯酸酯单体。上述UV喷墨打印用阻焊墨水聚合后，阻焊层吸水率低，固化效果好，且具有高耐化性、耐刮性和附着力等。

Description

一种UV喷墨打印用阻焊墨水及一种线路阻焊方法

技术领域

本发明涉及数码喷印阻焊油墨技术领域，具体是涉及一种UV喷墨打印用阻焊墨水及一种线路阻焊方法。

背景技术

阻焊油墨是印制线路板(简称PCB)最常用的化学品之一。采用喷墨打印作为主要技术手段，将阻焊油墨用喷墨的方法通过喷墨打印机将阻焊墨水直接喷印到PCB的表面，墨水经过固化后，便可得到阻焊图形。与传统方法相比，喷墨技术将会给PCB业带来更快的速度和更低的成本，最重要的是可以达到更高的布线密度。

因此喷墨类阻焊墨水对油墨以及本体材料的性质有新的要求但目前市面上的喷印阻焊墨水仍存在以下问题：

一是墨水在打印过程中，会有飞墨现象，也就是说，油墨会有极少量的飞向非打印区域，从而导致喷墨打印的工艺在印制电路的生产中不能使用；

二是墨水粘度低和表面张力低的原因，墨水打印在金属铜导线和基材上容易产生扩散，降低了解像度，难以达到应用的目的；

三是墨水固化反应速度的问题，要求控制固化反应速度，实现快速初固，防止油墨在基板因浸润而散开；

四是对阻焊层好坏的高要求，阻焊油墨作为永久性保护涂层，应具有优异的附着力、绝缘性、耐热性、防潮性、保护性等，以保证PCB在制作、运输存用上的安全性和电性能不变性，并对PCB起到美观作用。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种具有良好的固化速度、流渗性、附着力和耐化性的UV喷墨打印用阻焊墨水。

本发明的第二目的是提供一种线路阻焊方法，应用上述UV喷墨打印用阻焊墨水实现。

为了实现上述的第一目的，本发明提供一种UV喷墨打印用阻焊墨水，包括20％～60％的丙烯酸异冰片酯，该UV喷墨打印用阻焊墨水还包括热固化树脂、功能性单体、封闭型异氰酸酯、活性单体。

由上述方案可见，丙烯酸异冰片酯具有高活性、高硬度、低收缩，将其添加至墨水中可以有效降低墨水的粘度，改善施工性能，提高墨层流平性。同时，本发明人还发现，丙烯酸异冰片酯添加量为20％～60％时，可以明显降低墨层的内应力，减少墨层的体积收缩率，从而显著改善墨层对电路板的附着力、收缩率、抗冲击性、耐擦伤和耐候性等特性指标，由此制得的墨水在电路板上具有最佳附着力和耐刮性等。

进一步的方案是，热固化树脂包含环氧树脂和线性酚醛树脂。

由上述方案可见，上述选择的热固化树脂具备优异的耐热性和电绝缘性，且耐化学品性优良，尤其是耐碱性，可以很好地在电路板上得以应用。在阻焊墨水中加入上述选择的热固化树脂，完全不需要担心阻焊层在电路板上的使用问题。此外，由上述选择的热固化树脂制成的阻焊墨水，有极强的附着力，不会轻易造成阻焊层的脱落。最重要的是，环氧树脂与酚醛树脂之间，环氧基与酚醛基可以发生开环交联反应，最终形成一个立体交联的树脂网络结构，降低吸水率，从而满足电路板生产的需要。

进一步的方案是，线性酚醛树脂选自苯酚甲醛型线性酚醛树脂、苯酚芳烷基型酚醛树脂、双环戊二烯型酚醛树脂、联苯型酚醛树脂、萘型酚醛树脂中的一种。

由上述方案可见，上述选择的线性酚醛树脂分子量分布窄，游离酚及杂质离子含量低，均达到ppm级，具有明显优于普通线性酚醛树脂的耐热性和耐吸潮性及介电性能，为电路板器件提供优良的耐热性、耐吸潮性和稳定的机械性能，提高产品使用寿命。

进一步的方案是，含有功能性官能团的单体；功能性官能团为羧基、羟基和胺基中的一种或多种。

由上述方案可见，含羧基、羟基或胺基的功能性单体的引入，可以改善树脂对颜料的润湿性及对线路板基材的附着力，而且上述选择的功能性单体同环氧基团有反应性，对热固化树脂的固化有催化活性。

进一步的方案是，封闭型异氰酸酯为异氰酸酯化合物与封端剂的加成反应产物。其中封端剂选自酚系封端剂、内酰胺系封端剂、醇系封端剂、活性亚甲基系封端剂、肟系封端剂、酸酰胺系封端剂、咪唑系封端剂、胺系封端剂和亚胺系封端剂中的一种。

由上述方案可见，封闭型异氰酸酯可与墨水各组分长期稳定共存，而在热处理时，释放出的异氰酸酯(-NCO)基团既能与墨水组分中的上羟基、羧基、氨基等基团反应形成交联结构，又能与环氧基与酚醛基开环反应产生的仲羟基形成交联结构，改善阻焊墨水的耐水、耐化学品、耐磨、附着力、力学机械等性能。其中选择上述封端剂的封闭型异氰酸酯具有更稳定的固化能力。

进一步的方案是，活性单体为除丙烯酸异冰片酯外的丙烯酸酯单体；丙烯酸酯单体选自双官能度丙烯酸单体或多官能度丙烯酸酯单体中的一种或两种。

由上述方案可见，官能度大于等于2的丙烯酸酯单体与丙烯酸异冰片酯存在时，光固化后可以得到高交联度的交联聚合物网络，从而提高墨水的耐化性。

进一步的方案是，按质量百分比计，包括1％～15％颜料、20％～60％丙烯酸异冰片酯、1％～15％功能性单体、10％～30％活性单体、1％～15％热固化树脂、0.5％～10％封闭型异氰酸酯、1％～10％光引发剂和0.1％～5％助剂。

进一步的方案是，助剂为分散剂、消泡剂、流平剂、表面活性剂中的至少一种。

由上述方案可见，本发明的UV喷墨打印用阻焊墨水聚合后，阻焊层吸水率低，固化效果好，且具有高耐化性、耐刮性和附着力等。

为了实现上述第二目的，本发明提供一种线路阻焊方法，应用上述UV喷墨打印用阻焊墨水喷印到印刷线路板上。

由上述方案可见，通过本发明的线路阻焊方法所得到的线路板具有优良的耐热性、耐吸潮性和稳定的机械性能，具有较长的使用寿命。

具体实施方式

本发明UV喷墨打印用阻焊墨水，按质量百分比计，包括1％～15％颜料、20％～60％所述丙烯酸异冰片酯、1％～15％所述功能性单体、10％～30％所述活性单体、1％～15％所述热固化树脂、0.5％～10％所述封闭型异氰酸酯、1％～10％光引发剂和0.1％～5％助剂。

作为上述颜料，根据阻焊层颜色要求进行选择。在PCB中，通常为蓝色或绿色。蓝色颜料优选是酞菁系列中的一种，可列举如C.I.颜料蓝1、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:2、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝24和C.I.颜料蓝60；绿色颜料可以是蓝色和黄色或橙色颜料的混合物，或者可以是绿色颜料或染料本身，可列举如酞菁绿、卤化酞菁，例如铜或镍溴化酞菁。

作为上述功能性单体，可以列举出含有羧基的单体、含有羟基的单体和含有胺基的单体中的一种或多种。作为市售品，含有羧基的单体可列举出邻苯二甲酸单-2-(甲基丙烯酰氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸、2-丙烯酸羧乙酯、2-乙酰氨基丙烯酸、2-(丙-2-烯酰氨基)乙酸、甲基丙烯酸乙二醇酯、衣康酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸、邻苯二甲酸单-2-(甲基丙烯酰氧基)乙酯和马来酸等；含有羟基的单体可列举出丙烯酸2-羟基-3-苯氧基乙基酯、1,4-环己烷二甲醇单丙烯酸酯、丙烯酸2-羟乙基酯、丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸4-羟基丁酯等；含有胺基的单体可列举出丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰吗啉、2-甲基丙烯酰胺等。

作为上述活性单体，为除丙烯酸异冰片酯外的丙烯酸酯单体，选自双官能度丙烯酸单体或多官能度丙烯酸酯单体中的一种或两种。作为市售品，双官能度丙烯酸单体可列举出1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、1,10-癸二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、二环戊二烯基二丙烯酸酯、环己基二丙烯酸酯等；多官能度丙烯酸酯单体可列举出等三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基甲烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等。

作为上述热固化树脂，可以列举出环氧树脂和线性酚醛树脂。作为市售品，环氧树脂可以列举出D.E.R.330、D.E.R.331、D.E.R.661、D.E.R.664、YSLV-120TE、YDC-1312等。作为上述线性酚醛树脂，可以列举出苯酚甲醛型线性酚醛树脂、苯酚芳烷基型酚醛树脂、双环戊二烯型酚醛树脂、联苯型酚醛树脂、萘型酚醛树脂。作为市售品，苯酚甲醛型线性酚醛树脂可列举出PF8012、PF8010、PF8018、PF8020、PF8024、PF8607、PF8011、PF8013等；苯酚芳烷基型酚醛树脂可列举出SH-4064、SH-4071、SH-4075、SH-4082、SH-4088、SH-4100等；双环戊二烯型酚醛树脂可列举出HP-7200、HP-7200H等；联苯型酚醛树脂可列举出SH-5065、SH5075、SH5085、SH-5095、SH-5100、SH-5120等；萘型酚醛树脂可列举出ESN-190、ESN-360、HP-4032、EXA-4750、EXA-4700等。

作为上述封闭型异氰酸酯，可以列举出封端剂选自酚系封端剂、内酰胺系封端剂、醇系封端剂、活性亚甲基系封端剂、肟系封端剂、酸酰胺系封端剂、咪唑系封端剂、胺系封端剂和亚胺系封端剂的封闭型异氰酸酯。作为市售品，可列举出BL-3175、BL-1100、Y-311PM、BL7982、E-1070、TPA-B80X、17B-60PX、E402-B80T等。

作为上述光引发剂，可以列举出TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦)，或选用本领域技术人员熟知的市售产品也可。

作为上述助剂，可以根据需要选择分散剂、消泡剂、流平剂、表面活性剂等，均为油墨领域常用的品种，没有特殊要求。分散剂可以列举如Solsperse24000、Solsperse39000、Solsperse32500、Solsperse22000等；消泡剂可以列举如BYK1790、BYK1797、BYK1791等；流平剂可以列举如Tegorad 2100、BYK353、BYK352、BYK354、BYK355等；表面活性剂可以列举如Tegorad 2300、BYK 3510、BYK 307、BYK 330等。

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

一、UV喷墨打印用阻焊墨水

按表1所示质量百分比组成配制本发明实施例1-8的阻焊墨水。

表1

按表2所示质量百分比组成配制本发明对比例1-8的阻焊墨水。

表2

需要说明的是，对比例1中，丙烯酸异冰片酯含量不足，低于20％；对比例2中，丙烯酸异冰片酯含量过量，高于60％；对比例3中，只使用环氧树脂作为热固化树脂；对比例4中，只使用线性酚醛树脂作为热固化树脂；对比例5中，未使用任何含有功能性官能团的功能单体；对比例6中，未使用封闭型异氰酸酯；对比例7中，使用常规异氰酸酯替代封闭型异氰酸酯，其中，Desmodur VP LS 2394为芳香族/脂肪族聚异氰酸酯；对比例8中不使用任何除丙烯酸异冰片酯外的活性单体。

二、UV喷墨打印用阻焊墨水技术指标

实施例1-8和对比例1-8的UV喷墨打印用阻焊墨水的技术指标测试项目、方法及检测标准见下表3。

表3

三、UV喷墨打印用阻焊墨水性能测试

实施例1-8和对比例1-8的UV喷墨打印用阻焊墨水性能测试结果见下表4。

表4

需要说明的是，表4中的NG表示为不合格。

四、产品可靠性测试标准

实施例1-8和对比例1-8的UV喷墨打印用阻焊墨水可靠性测试项目、方法及检测标准见下表5。

表5

五、产品可靠性测试

实施例1-8和对比例1-8的UV喷墨打印用阻焊墨水可靠性测试结果见下表6。

表6

需要说明的是，表6中的NG表示为不合格。

通过上述测试结果可见，本发明实施例1-8的阻焊墨水包括20％～60％的丙烯酸异冰片酯，热固化树脂，含有功能性官能团的功能单体，封闭型异氰酸酯和活性单体；热固化树脂为环氧树脂和线性酚醛树脂，活性单体为除丙烯酸异冰片酯外的丙烯酸酯单体。从而具有良好的喷印稳定性和流畅性，可以很好地在印制电路的生产中使用。

本发明所描述的具体实施例只用于对该UV喷墨打印用阻焊墨水的具体实现过程的详细描述，而不是对其实现过程的限定。任何对此方法进行的修饰与改良，在专利范围或范畴内同类或相近物质的替代与使用，均属于本发明专利保护范围。

Claims (9)

1.一种UV喷墨打印用阻焊墨水，其特征在于：

所述UV喷墨打印用阻焊墨水包括20％～60％的丙烯酸异冰片酯，所述UV喷墨打印用阻焊墨水还包括热固化树脂、功能性单体、封闭型异氰酸酯、活性单体。

2.如权利要求1所述的一种UV喷墨打印用阻焊墨水，其特征在于：

所述热固化树脂包含环氧树脂和线性酚醛树脂。

3.如权利要求2所述的一种UV喷墨打印用阻焊墨水，其特征在于：

所述线性酚醛树脂选自苯酚甲醛型线性酚醛树脂、苯酚芳烷基型酚醛树脂、双环戊二烯型酚醛树脂、联苯型酚醛树脂、萘型酚醛树脂中的一种。

4.如权利要求1所述的一种UV喷墨打印用阻焊墨水，其特征在于：

所述功能性单体为含有功能性官能团的单体；

所述功能性官能团为羧基、羟基和胺基中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的一种UV喷墨打印用阻焊墨水，其特征在于:

所述封闭型异氰酸酯为异氰酸酯化合物与封端剂的加成反应产物。

所述封端剂选自酚系封端剂、内酰胺系封端剂、醇系封端剂、活性亚甲基系封端剂、肟系封端剂、酸酰胺系封端剂、咪唑系封端剂、胺系封端剂和亚胺系封端剂中的一种。

6.如权利要求1所述的一种UV喷墨打印用阻焊墨水，其特征在于:

所述活性单体为除丙烯酸异冰片酯外的丙烯酸酯单体；

所述丙烯酸酯单体选自双官能度丙烯酸单体或多官能度丙烯酸酯单体中的一种或两种。

7.如权利要求1至6任一项所述的一种UV喷墨打印用阻焊墨水，其特征在于：

按质量百分比计，包括1％～15％颜料、20％～60％所述丙烯酸异冰片酯、1％～15％所述功能性单体、10％～30％所述活性单体、1％～15％所述热固化树脂、0.5％～10％所述封闭型异氰酸酯、1％～10％光引发剂和0.1％～5％助剂。

8.如权利要求7所述的一种UV喷墨打印用阻焊墨水，其特征在于:

所述助剂为分散剂、消泡剂、流平剂、表面活性剂中的至少一种。

9.一种线路阻焊方法，其特征在于：

应用如权利要求1至8任一项的一种UV喷墨打印用阻焊墨水喷印到印刷线路板上。