CN116806073A - 一种耐划痕的单面线路板及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电器元件领域，具体公开了一种耐划痕的单面线路板及其制备工艺，单面线路板，包括绝缘底板、连接导线、焊盘和阻焊层，阻焊层为阻焊油墨涂装于绝缘底板、连接导线表面得到，绝缘底板、连接导线先经表面处理再涂装阻焊层；表面处理为表面接触处理液反应处理，处理液为苯磺酸溶液或对甲苯磺酸溶液；处理液浓度为2.5~3.4wt%，表面处理中处理液接触密度为18.5~21.5g/m²，处理液处理绝缘底板和连接导线的表面，再涂装阻焊油墨固化形成阻焊层，阻焊层附着力强、硬度高，受到外界物体划拉时不易产生划痕，进而对线路板上的连接导线起到良好的保护、绝缘作用，适应户外或极端环境下的设备需求。

Description

一种耐划痕的单面线路板及其制备工艺

技术领域

本发明涉及电器元件领域，更具体地说，它涉及一种耐划痕的单面线路板及其制备工艺。

背景技术

线路板全称为印制线路板，具有导电线路和绝缘底板的双重作用，包括绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元件的焊盘，同时一般为保护连接导线，减少连接导线氧化、防止连接导线在焊接电子元件时误焊而短路，线路板上还刷有一层一般为绿色的阻焊层。

家具室内电器中的线路板，对线路板性能要求更多倾向绝缘阻燃，但在如野外生态监控、环境定点检测、河渠水位检测等部分户外器械中设备因外力导致外壳损坏是较为常见的故障事故，基于部分设备放置地点、损坏的时间不可控，派遣人员不便，而检测数据又较为重要，故要求设备线路板的恶劣环境/外壳损坏环境下具备一定期限的工作时间以及防护能力，以保持线路板正常使用和降低后续维修费用。

故本申请人根据需求进行研发了一种耐划痕的单面线路板。

发明内容

为满足户外设备/恶劣环境下设备使用要求，本申请第一方面提供一种耐划痕的单面线路板，线路板表面阻焊层具备良好的硬度和附着力，耐划痕，使线路板裸露在外时依据具备一定的防护能力，保障设备持续一定期限正常工作，第二方面提供本申请单面线路板的制备工艺。

本发明的第一个发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种耐划痕的单面线路板，包括绝缘底板、连接导线、焊盘和阻焊层，所述阻焊层为阻焊油墨涂装于绝缘底板、连接导线表面得到，

所述绝缘底板、连接导线先经表面处理再涂装阻焊层；

所述表面处理为表面接触处理液反应处理，所述处理液为苯磺酸溶液或对甲苯磺酸溶液；所述处理液浓度为2.5～3.4wt％，所述表面处理中处理液接触密度为18.5～21.5g/m²；

所述阻焊油墨为丙烯酸树脂光固化型涂料。

通过采用上述技术方案，本申请中绝缘底板表面和连接导线的表面与处理液溶质反应后因酸性腐蚀，粗糙度增加，加强了阻焊油墨对阻焊油墨与绝缘底板的结合力，提高固化后阻焊层的附着力；

另外，区别于绝缘底板上未覆盖连接导线的表面，铜制的连接导线表面在与处理液溶质反应表面粗糙化时，还生成反应产物苯磺酸铜或对甲苯磺酸铜，苯磺酸铜或对甲苯磺酸铜在高温下可促进阻焊油墨中丙烯酸树脂固化，强化阻焊层内固化强度，提升阻焊层硬度；

由此综上采用处理液处理绝缘底板和连接导线的表面，再涂装阻焊油墨固化形成阻焊层，最终得到申请的线路板，其上阻焊层附着力强、硬度高，受到外界物体划拉时不易产生划痕，进而对线路板上的连接导线起到良好的保护、绝缘作用，适应户外或极端环境下的设备需求。

优选的，所述处理液为对甲苯磺酸溶液。

通过采用上述技术方案，对甲苯磺酸溶液的酸性较好，对绝缘底板、连接导线的腐蚀深度可达到较好地增强附着力，同时又不造成绝缘底板表面瑕疵、连接导线电阻过量增大；此外对甲苯磺酸铜的稳定性、不吸潮性能优于苯磺酸铜，所得的阻焊层的耐划痕性能优于使用同浓度苯磺酸溶液的线路板。

优选的：所述对甲苯磺酸溶液浓度为2.9～3.4wt％，所述表面处理中处理液接触密度为18.5～21.5g/m²。

通过采用上述技术方案，过低浓度或过小的接触密度会使阻焊层附着力提升效果减弱，过高的浓度将对绝缘底板表面造成黑点、连接导线表面出现坏点的缺陷问题，过高的接触面积会对连接导线的腐蚀过高导致连接导线的阻抗增加，在合适的溶液浓度以及接触面积下可获得阻焊层良好的耐划痕性能提升的同时，还兼顾产品良率以及线路导电性能。

优选的：所述处理液采用静电喷涂的方式喷涂于绝缘底板和连接导线的表面。

通过采用上述技术方案，线路板的正常工作要求——作为承重基体的绝缘底板自身不断裂，电路连接的连接导线要保持自身不损坏断路、相互间不短路，由此连接导线的防护要求和重要性大于绝缘底板。

现有绝缘底板为基材浸泡树脂材料固化得到，绝缘底板在初始基础时与阻焊层的表面结合性便优于铜制的连接导线，连接导线的厚度为微米级，远小于毫末级的绝缘底板，连接导线的自身易损性、防护难度大于绝缘底板。

本申请中采用静电喷涂较直接喷涂而言，可获得更为均匀且薄(低接触密度)的溶液浸润层，便于处理液接触密度的控制；另一方面在静电喷涂的过程时线路板半成品即负载连接导线的绝缘底板带电荷，作为优良的导电体，连接导线上电荷更为集中，带异种电荷的处理液更易向连接导线附着，形成处理液对绝缘底板表面、连接导线表面两者的微调分配，连接导线表面粗化效果优于绝缘层表面，此外喷涂无法实现的。

规避采用较高浓度的处理液或高接触密度施加的处理，避免较高浓度的处理液或高接触密度施加对绝缘底板表面瑕疵出现率增加的负面影响，无需为保证连接导线表面充足粗化而使产品良率降低，即保证连接导线表面充足粗化、线路板耐划痕性能显著提高且维持良好的产品良率。

优选的：所述阻焊油墨中非溶剂非颜料组分包括羧基改性丙烯酸酯、光引发剂和酚醛树脂，所述酚醛树脂占非溶剂非颜料组分的13～20wt％，所述酚醛树脂为A型酚醛树脂和B型酚醛树脂复配，其中A型酚醛树脂在酚醛树脂中占比为54～62wt％。

通过采用上述技术方案，在酚醛树脂的A型、B型比例适当的情况下，加入酚醛树脂可保障焊盘正常洗脱的同时，提高阻焊层的硬度；

另一方面，本申请使用对甲苯磺酸溶液作为处理液时，产生的对甲苯磺酸铜在常温环境下可催化酚醛树脂固化，由此连接导线上涂装阻焊油墨后，表面较快且密实地固化酚醛树脂，以铜、酚醛树脂的混合界面与剩余的阻焊油墨进行固化结合，结合强度更高；

综上进一步提升线路板表面抗划痕性能。

优选的：所述酚醛树脂中A型酚醛树脂占比为59wt％。

通过采用上述技术方案，保证焊盘可正常洗脱的情况下，且线路板抗划痕性能较好。

优选的：所述对甲苯磺酸溶液的溶剂为乙二醇或正丁醇。

通过采用上述技术方案，减少溶剂中的含氧量，减少连接导线反应生产的铜离子被氧化的可能，提高线路板的耐划痕性能。

本发明的第二个发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

耐划痕的单面线路板的制备工艺，包括以下步骤：

将带有连接导线的绝缘底板表面与处理液接触，待反应完毕且处理液溶剂干燥后得到处理板；向处理板表面丝印阻焊油墨，经过曝光、烘干、洗脱、干燥，得到线路板。

通过采用上述技术方案，所用技术工艺较现有技术改动设备少，技改难度低，生产效率高。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本申请中采用处理液处理绝缘底板和连接导线的表面，再涂装阻焊油墨固化形成阻焊层，最终得到申请的线路板，其上阻焊层附着力强、硬度高，受到外界物体划拉时不易产生划痕，进而对线路板上的连接导线起到良好的保护、绝缘作用，适应户外或极端环境下的设备需求；2.本申请中采用静电喷涂较直接喷涂而言，可获得更为均匀且薄的溶液浸润层，便于处理液接触密度的控制；

3.在酚醛树脂的A型、B型比例适当的情况下，加入酚醛树脂可保障焊盘正常洗脱的同时，提高阻焊层的硬度；本申请使用对甲苯磺酸溶液作为处理液时，产生的对甲苯磺酸铜在常温环境下可催化酚醛树脂固化，由此连接导线上涂装阻焊油墨后，表面较快且密实地固化酚醛树脂，以铜、酚醛树脂的混合界面与剩余的阻焊油墨进行固化结合，结合强度更高。

具体实施方式

原料来源：

对甲苯磺酸为山东济创化工有限公司市售产品。

苯磺酸为中山市迪欣化工有限公司市售产品。

乙二醇、正辛醇为河北冀利化工有限公司市售产品。

羧基改性丙烯酸酯为ω-羧基-聚己酸内酯-丙烯酸酯。

光引发剂为2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。

A型酚醛树脂、B型酚醛树脂均为液体产品，为上海凯茵化工有限公司市售产品。

颜料可为酞菁绿、碘绿、二重氮黄、萘黑中的一种，本申请中选用常用绿色配色，颜料为酞菁绿。

有机溶剂为丙二醇二甲醚，为安徽立兴新材料有限公司市售产品。

阻焊油墨制备例1～11

阻焊油墨，为丙烯酸树脂光固化型涂料；阻焊油墨的制备例1～11组分具体如下表表1所示。

表1.阻焊油墨制备例1～11的阻焊油墨组分

羧基改性丙烯酸酯为ω-羧基-聚己酸内酯-丙烯酸酯；光引发剂为2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮；酚醛树脂为A型酚醛树脂、B型酚醛树脂复配；颜料为酞菁绿；有机溶剂为丙二醇二甲醚。

处理液制备例1～8

处理液为对甲苯磺酸或苯磺酸溶液，处理液的溶质、溶剂以及浓度如下表表2所示。

表2.处理液制备例1～8的处理液组分

	溶质	浓度/wt％	溶剂
				处理液制备例1	对甲苯磺酸	2.5	乙二醇
处理液制备例2	对甲苯磺酸	2.9	乙二醇
				处理液制备例3	对甲苯磺酸	3.4	乙二醇
处理液制备例4	苯磺酸	2.5	乙二醇
				处理液制备例5	苯磺酸	2.9	乙二醇
处理液制备例6	苯磺酸	3.4	乙二醇
				处理液制备例7	对甲苯磺酸	5	乙二醇
处理液制备例8	对甲苯磺酸	2.1	乙二醇
				处理液制备例9	对甲苯磺酸	2.9	正丁醇
处理液制备例10	对甲苯磺酸	2.9	水

实施例1～29

一种单面线路板，其包括绝缘底板、覆载在绝缘底板一侧的连接导线、阻焊层。

连接导线的形状布局根据电路设计而定。阻焊层将连接导线的表面、绝缘底板未覆盖连接导线的表面同时覆盖。

单面线路板制备方法如下：

将带有连接导线的绝缘底板连接电荷，采用静电喷涂的方式向绝缘底板覆载连接导线的表面喷涂的处理液，静置5min以上且处理液溶剂干燥后，得到处理板；

向处理板表面丝印阻焊油墨，经过曝光、烘干、洗脱、干燥，得到线路板。

实施例1～29单面线路板的制备方法中工艺参数如下表表3所示。

表3.实施例1～29单面线路板制备工艺参数

实施例28

一种单面线路板，与实施例6的区别在于制备方法不同。实施例28的制备方法如下：

将带有连接导线的绝缘底板连接电荷，采用喷涂的方式向绝缘底板覆载连接导线的表面喷涂的处理液，处理液为处理液制备例2，喷涂密度为21.5g/m²，静置5min以上且处理液溶剂干燥后，得到处理板；

向处理板表面丝印阻焊油墨，经过曝光、烘干、洗脱、干燥，得到线路板。

实施例29

一种单面线路板，与实施例6的区别在于制备方法不同。实施例29的制备方法如下：

将带有连接导线的绝缘底板浸泡入处理液中，处理液为处理液制备例2，浸泡时间为10s，取出后静置5min，待处理液溶剂干燥后，得到处理板；

向处理板表面丝印阻焊油墨，经过曝光、烘干、洗脱、干燥，得到线路板。

对比例1

一种单面线路板，与实施例6的区别在于以乙二醇替代处理液，进行单面线路板的制备。

对比例2

一种单面线路板，与实施例6的区别在于使用处理液制备例8的处理液，接触密度为21.5g/m²，使用阻焊油墨制备例1的阻焊油墨。

对比例3

一种单面线路板，与对比例1的区别在于以所用阻焊油墨中酚醛树脂用量为0。

对实施例1～29和对比例1～3进行耐划痕性能测试、aoi坏点检测、电路阻抗检测、焊盘洗脱结果合格率。

耐划痕测试分为阻焊层附着力测试和阻焊层硬度测试。

阻焊层附着力测试：附着力测试需进行对绝缘底板材料、铜基两者均进行测试，根据T CPCA JPCA 4306规定“与刚性印制板附着力”对阻焊层与裸铜、基材进行测试。测试过程根据T CPCAJPCA 4306规定绝缘底板材料制作的基材、裸铜板按制备方法过程进行处理液处理、干燥、阻焊油墨涂装以及固化，得到试样，由试样进行测试，以试样测试结果表现线路板上的阻焊层附着力性能，测试结果附着力等级为记，0～5级，级数越小，附着力越强。

阻焊层硬度测试：根据T CPCA JPCA 4306规定进行铅笔硬度测试，1H～6H和“≥6H”，“≥6H”硬度大于1H。

aoi坏点检测：批量检测样品，以相位相机摄像或人工检查阻焊层是否有未覆盖、非设计凸起、异色点，若有则为次品，若无为良品，结果以合格率表示。

电路阻抗检测：批量检测样品，对连接导线两端接电检测阻抗值，以衡量连接导线有断路、漏点，结果以合格率表示。

焊盘洗脱结果合格率：线路板在阻焊油墨涂装后，还需要经过干燥、遮挡板(对应焊盘位置)遮挡下光固化、在强碱溶液中洗去焊盘位置的阻焊油墨，以使焊盘外露。此处样品批量生产时，记录焊盘洗脱外露的结果，洗脱外露完全为合格，洗脱外露不完全的样品占比大于10％即为不合格。

对实施例1～30和对比例1测试结果如下表表4所示。

表4.实施例1～29和对比例1～3测试结果表

结合表4，对比实施例1～9和对比例1可知，本申请中采用处理液处理绝缘底板和连接导线的表面，再涂装阻焊油墨固化形成阻焊层，最终得到申请的线路板，其上阻焊层附着力强、硬度高，受到外界物体划拉时不易产生划痕，进而对线路板上的连接导线起到良好的保护、绝缘作用，适应户外或极端环境下的设备需求。

结合实施例10～12可知，本申请的处理液的溶质可选用对甲苯磺酸或苯磺酸，均可对实现对申请上述改进效果，其中选用对甲苯磺酸时所得的线路板耐划痕性能较优。

结合实施例27～28可知，本申请中处理液的溶质可选用乙二醇或正丁醇或水中的一种，其中选用乙二醇时所得的线路板耐划痕性能较优，选用水作为溶剂不利于本申请中处理液对线路板处理的耐划痕性能提升。

对比实施例6和实施例13～16可知，实施例13～16中处理液浓度过高，无论其处理密度变化，均表现出了对基板坏点检测良率降低和电路阻抗良率的降低，使成品率降低，故本申请中处理液的浓度不易过高。

对比实施例6和对比例2可知，实施例17中处理液浓度高、接触密度低，处理液的粗化深度和面积不足，导致耐划痕性能提升不明显。

对比对比例1、对比例3可知，

对比例1和对比例3均以乙二醇替代处理，其中对比例1的阻焊油墨中含酚醛树脂，对比例3的阻焊油墨中不含酚醛树脂，两者的附着力以及硬度检测结构相近，仅在阻焊油墨中加入酚醛树脂对线路板的耐划痕性能提升不明显；

同时结合实施例6和实施例18可知，实施例18中使用与实施例6相同的处理液，实施例18的线路板耐划痕性能优于对比例1～2；

实施例6较实施例18而言，其阻焊油墨中加入了酚醛树脂，实施例6的线路板耐划痕性能优于实施例18，故本申请中在使用处理液处理的情况下再在阻焊油墨中加入酚醛树脂，处理液的反应物与酚醛树脂协同作用，进一步提升线路板的耐划痕性能。

结合实施例6和实施例19～22可知，本申请的阻焊油墨中酚醛树脂选用A型酚醛树脂和B型酚醛树脂复配，其中A型酚醛树脂在酚醛树脂中占比为54～62wt％，过低或过高的A型酚醛树脂占比会使阻焊油墨洗脱焊盘困难或附着力降低。

结合实施例6和实施例23～26可知，本申请的阻焊油墨中酚醛树脂总含量为13～20wt％为佳。

对比实施例6和实施例29～30可知，本申请中处理液以静电喷涂方式向待连接导线的基板附载，其可获得更为均匀、可控的液膜，所得的线路板耐划痕性能提升优良。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种耐划痕的单面线路板，包括绝缘底板、连接导线、焊盘和阻焊层，所述阻焊层为阻焊油墨涂装于绝缘底板、连接导线表面得到，其特征在于，

所述绝缘底板、连接导线先经表面处理再涂装阻焊层；

所述表面处理为表面接触处理液反应处理，所述处理液为苯磺酸溶液或对甲苯磺酸溶液；所述处理液浓度为2.5~3.4wt%，所述表面处理中处理液接触密度为18.5~21.5g/m²；

所述阻焊油墨为丙烯酸树脂光固化型涂料。

2.根据权利要求1所述的一种耐划痕的单面线路板，其特征在于：所述处理液为对甲苯磺酸溶液。

3.根据权利要求2所述的一种耐划痕的单面线路板，其特征在于：所述对甲苯磺酸溶液浓度为2.9~3.4wt%，所述表面处理中处理液接触密度为18.5~21.5g/m²。

4.根据权利要求2所述的一种耐划痕的单面线路板，其特征在于：所述处理液采用静电喷涂的方式喷涂于绝缘底板和连接导线的表面。

5.根据权利要求2所述的一种耐划痕的单面线路板，其特征在于：所述阻焊油墨中非溶剂非颜料组分包括羧基改性丙烯酸酯、光引发剂和酚醛树脂，所述酚醛树脂占非溶剂非颜料组分的13~20wt%，所述酚醛树脂为A型酚醛树脂和B型酚醛树脂复配，其中A型酚醛树脂在酚醛树脂中占比为54~62wt%。

6.根据权利要求5所述的一种耐划痕的单面线路板，其特征在于：所述酚醛树脂中A型酚醛树脂占比为59wt%。

7.根据权利要求2所述的一种耐划痕的单面线路板，其特征在：所述对甲苯磺酸溶液的溶剂为乙二醇或正丁醇。

8.根据权利要求1~7任一一项的耐划痕的单面线路板的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

将带有连接导线的绝缘底板表面与处理液接触，待反应完毕且处理液溶剂干燥后得到处理板；

向处理板表面丝印阻焊油墨，经过曝光、烘干、洗脱、干燥，得到线路板。