CN117015140A - 一种可用于电路板印刷的特种热转印碳带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其由基膜、涂布于基膜一面的耐热背涂层、以及顺次涂布于基膜另一面的助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层组成；所述助焊绝缘层的厚度为1.5~2.0µm；助焊绝缘层中各物料配比为：粘结剂70~85%、蜡15~30%；导电线路层中各物料配比为：粘结剂20~35%、导电浆料65~80%；所述绝缘粘结层的厚度控制在0.5~0.7µm之间。本发明产品使用方便，印刷成品能满足电路板布线需求，并可根据布线设计直接在印刷成品上进行元器件焊接，省去了制版过程中复杂的制作步骤，同时避免了化学试剂的使用和污染，具有噪音低、涂层无掉粉、印刷成品导电性优异、且与绝缘基板有着很好的附着性等优良特性，具有较好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于热转印碳带技术领域，具体涉及一种可用于电路板印刷的特种热转印碳带及其制备方法。
背景技术
通常的印刷电路板线路制作有干膜和湿膜两种方法。干膜工艺流程首先为贴膜，然后经过曝光、显影等湿法工艺将线路图形影像转移至覆铜板上，最后通过蚀刻、褪膜完成线路图形的制作。湿膜工艺流程则首先通过丝网印刷涂覆油墨覆铜基材上，亦经过曝光、显影等湿法工艺实现转移，最后也通过蚀刻、褪膜完成线路图形的制作。这两种方法均需预先制作菲林底片以供图像转移之用，而菲林底片的制作工艺中又包括曝光、显影、定影等湿法工艺，不仅步骤繁杂，同时会用到化学试剂，产生化学废液，会对环境产生一定破环。另外，湿膜的丝网印刷还会造成大量的油墨浪费，随着现在对环境问题越来越重视，使得采用这些方法对环境保护的压力也越来越大。
而热转印技术以其迅速、简洁、高效且清洁等特点被广泛应用于各行各业，其因打印设备普及，经济门槛降低，不仅可满足不同行业和部门的不同打印需求，还可以根据特定需求进行特殊定制，被越来越多的应用于我们的生活当中，与我们日常紧密相连。
虽然，国内针对热转印带的制备研究已经相当成熟，但是将热转印技术与电路板印刷需求相结合，并将热转印带的设计应用于电路板印刷的开发和生产还属于空白，主要原因在于受到热转印色料的配方研究、涂布工艺技术的攻关、电路板的高性能要求以及先进的批量生产设备工艺和质量过程控制等行业共性的关键技术难题的制约。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种可用于电路板印刷的特种热转印碳带，使用全数字化图形处理印刷电路板线路的设计图，通过热转印打印设备，直接在绝缘基板上打印出所需的导线线路。其过程完全不需要制作菲林底片，也无需经过曝光、显影等湿法工序，从而达到节约成本和保护环境的目的，产生良好的社会经济效果。
本发明还提供了上述可用于电路板印刷的特种热转印碳带的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其由基膜、耐热背涂层、助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层组成，其中，基膜的一面涂布耐热背涂层，基膜的另一面顺次涂布助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层；即该特种热转印碳带由基膜、涂布于基膜一面的耐热背涂层、以及顺次涂布于基膜另一面的助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层组成。使用特定打印机按电脑已设定电路图，转印于未覆铜箔绝缘基板上，即得到所需的导线线路，可直接用于进一步的元器件焊接。
其中，所述助焊绝缘层主要含粘结剂和蜡，助焊绝缘层的厚度为1.5～2.0μm；以质量百分比计，所述助焊绝缘层中各物料配比为：粘结剂70～85％、蜡15～30％。例如，粘结剂在助焊绝缘层中所占比例(w/w％)为70～85％之间。实验检测发现：粘结剂占比如果小于70％，转印线路的助焊性能将变差且易从转印后的导电线路层上脱落，而占比如果大于85％，不利于导电线路层的热转印；且对于助焊绝缘层厚度也有一定要求，当助焊绝缘层厚度小于1.5μm时，转印后，不能起到助焊绝缘的保护作用，而当助焊绝缘层厚度大于2.0μm时，涂层与基膜的附着力变差，从而增加引起掉片和打印质量变差的风险。助焊绝缘层的作用主要在于使导电线路层在打印受热情况下与基膜分离彻底，并对打印线路提供一定的助焊绝缘的保护作用，因而助焊绝缘层最佳的厚度范围为1.5～2.0μm，此时会确保良好的打印质量。
具体的，所述导电线路层主要由粘结剂和导电浆料组成，导电线路层的厚度控制在17.0～20.0μm之间；以质量百分比计，所述导电线路层中各物料配比为：粘结剂20～35％、导电浆料65～80％。由于导电线路层主要用于打印布线，因而对于其导电浆料的使用占比要求较为严格，当导电浆料占比小于65％时，打印线路的导电性能较低，不能有效的应用于线路板的再加工；而当导电浆料占比大于80％时，会产生储存过程中碳带掉片和打印线路脱落的风险。
进一步的，所述绝缘粘结层由粘结剂组成，即绝缘粘结层的物料为粘结剂。绝缘粘结层的厚度控制在0.5～0.7μm之间。由于绝缘粘结层主要用于导电线路层与绝缘基板的粘结，当绝缘粘结层厚度小于0.5μm时，打印的导电线路在绝缘基板上的牢度差，易脱落，而当隔离层厚度大于0.7μm时，会产生打印质量差的风险。
进一步的，助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层中，所述的粘结剂可以为EVA树脂(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、聚酯树脂、SEBS树脂(聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段式共聚物)、环氧树脂、萜烯树脂、石油树脂、松香树脂、丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂等中的一种或两种以上任意比例的混合物。
具体的，助焊绝缘层中，所述的蜡可以为棕榈蜡、聚乙烯蜡、费托蜡、聚酰胺蜡、聚四氟乙烯蜡和聚丙烯蜡等中的一种或两种以上任意比例的混合物。
进一步的，导电线路层中，所述导电浆料可以为导电铜浆或导电银浆等中的一种。
具体的，所述基膜为厚3～12μm的聚酯薄膜，优选厚8μm的聚酯薄膜。
进一步的，所述耐热背涂层可以为聚酯改性有机硅树脂，涂布量控制在0.3～0.5g/m2，具体涂布量例如0.3g/m2、0.4g/m2、0.5g/m2。耐热背涂层主要作用在于润滑和防止碳带高温反粘的作用。
所述的可用于电路板印刷的特种热转印碳带，一种较优的选择为，
耐热背涂层涂布量为0.4g/m2；
助焊绝缘层厚度为1.7μm，由松香树脂、聚乙烯蜡按75：25的质量比制成；
导电线路层厚度为18μm，以质量百分比计，各物料具体为：环氧树脂30％、导电银浆70％；
绝缘粘结层厚度为0.6μm，由单一物料丙烯酸树脂制成。
上述的可用于电路板印刷的特种热转印碳带，另一种较优选择为，
耐热背涂层涂布量为0.5g/m2；
助焊绝缘层厚度为2.0μm，由石油树脂、聚四氟乙烯蜡按80：20的质量比制成；
导电线路层厚度为19μm，以质量百分比计，各物料具体为：聚酯树脂28％、导电银浆72％；
绝缘粘结层厚度为0.7μm，由单一物料聚氨酯树脂制成。
制备本发明所述热转印碳带产品时，首先通过网辊印刷的方式在基膜的一面涂布耐热背涂层，然后在基膜的另一面依次涂布助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层即可。但需要说明的是，涂布耐热背涂层、助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层时，需要先将各物料用有机溶剂(例如丁酮、或甲苯与丁酮的混合物等)进行溶解或稀释，然后才能进行涂层。具体而言，本发明提供了一种上述可用于电路板印刷的特种热转印碳带的制备方法，其包括以下步骤：
(1)首先将各层的物料溶解：
耐热背涂层的聚酯改性有机硅树脂采用丁酮进行溶解，以质量比计，聚酯改性有机硅树脂：丁酮＝4：6；
助焊绝缘层中，粘结剂使用甲苯与丁酮的混合物，采用加热方式进行辅助溶解，溶解完全，冷却后再加入蜡，高速分散均匀，备用；以质量比计，甲苯：丁酮：固体料(助焊绝缘层各物料，即粘结剂和蜡)＝3：4：3；
导电线路层中，粘结剂使用甲苯与丁酮的混合物，采用加热方式进行辅助溶解，溶解完全，冷却后再加入导电浆料，高速分散均匀，备用；以质量比计，甲苯：丁酮：固体料(导电线路层各物料，即粘结剂和导电浆料)＝2：2：6；
绝缘粘结层中，粘结剂使用甲苯与丁酮的混合物，采用加热方式进行辅助溶解，溶解完全，冷却后，备用；以质量比计，甲苯：丁酮：固体料粘结剂＝4：2：4；
(2)涂布耐热背涂层：采用凹版涂布机，在基膜的一面涂布耐热背涂层，110℃～120℃条件下烘干，涂布量控制在0.3～0.5g/m2；
(3)涂布助焊绝缘层：采用凹版涂布机，物料均匀涂布在基膜的另一面，70℃～90℃条件下烘干，厚度控制在1.5～2.0μm；
(4)涂布导电线路层：采用凹版涂布机，在烘干后的助焊绝缘层上涂布，90℃～110℃条件下烘干，厚度控制在17.0～20.0μm。
(5)涂布绝缘粘结层：采用凹版涂布机，在烘干后的导电线路层上涂布，60℃～70℃烘干，厚度控制在0.5～0.7μm。
和现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种针对条码打印机所专用的可用于电路板印刷的特种热转印碳带产品，并对该产品中的涂层结构进行了针对性优化设计。本发明产品不仅具有使用方便，且印刷成品能满足电路板布线需求，并可根据布线设计直接在印刷成品上进行元器件焊接。实验检测表明：本发明用于电路板印刷的特种热转印碳带具有较好的印刷性能，同时打印出的线路具有较好的导电性能和耐候性能。总体而言，本发明填补了将热转印技术应用于电路板印刷的开发和使用的空白领域，使得电路板印刷与热转印技术相结合，满足了热转印技术在电路板印刷方面的应用。此外，印刷成品能满足电路板布线需求，并可根据布线设计直接在印刷成品上进行元器件焊接，省去了制版过程中复杂的制作步骤，同时避免了化学试剂的使用和污染，具有噪音低、涂层无掉粉、印刷成品导电性优异、且与绝缘基板有着很好的附着性等优良特性，具有较好的推广应用价值。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
介绍具体实施例前，对本发明所提供的一种可用于电路板印刷的特种热转印碳带的具体制备过程简要介绍如下：本发明所提供的可用于电路板印刷的特种热转印碳带在结构上主要分为五层，分别为耐热背涂层、基膜、助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层。制备时，通过网辊印刷的方式在基膜的一面涂布耐热背涂层，在基膜的另一面依次涂布助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层制备而成。
需要说明的是，为便于比较和说明本发明所提供的可用于电路板印刷的特种热转印碳带的具体技术效果，下述各实施例中，所采用的基膜均为焦作卓立膜材料股份有限公司所生产的一种8μm BOPET聚酯薄膜产品，导电线路层所用导电浆料均为导电银浆。
还需要说明的是，下述各实施例中配比均为质量配比。
下述实施例中，所涉及到的各原料及厂家信息列举如下：
蜡：聚乙烯蜡(H102)购自上海合才化工原料有限公司；
费托蜡(DY-05)购自石家庄多亿化工科技有限公司；
棕榈蜡(BLK-B 3#)购自北京丽康伟业科技有限公司；
聚丙烯蜡(1604)、聚酰胺蜡、聚四氟乙烯蜡购自广州市创锦鑫化工科技有限公司；
粘结剂：EVA树脂(18-3)、聚苯乙烯树脂(PG-22)、SEBS树脂均购自青岛中新华美塑料有限公司；
聚酯树脂、松香树脂(138)、萜烯树脂、聚氨酯树脂均购自河北顺至化工科技有限公司；
石油树脂(C9)、环氧树脂、丙烯酸树脂均购自济南澳兴化工有限公司；
聚酯改性有机硅树脂(SJ-106)购自枞阳县三金颜料有限责任公司；
导电银浆：T220，购自惠州市腾辉科技有限公司。
实施例1～6
各实施例中具体物料配比情况如下表1所示。
表1实施例1至6碳带各层中具体物料配比
下面对耐热背涂层、助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层的具体制备方法简要介绍如下。一种可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其具体包括如下制备过程：
1)耐热背涂层的制备：
将聚酯改性有机硅树脂与丁酮一起混合搅拌均匀(质量比计，树脂：丁酮＝4：6)，采用凹版涂布机，在基膜的一面涂布耐热背涂层，110℃～120℃条件下烘干，涂布量控制在0.3～0.5g/m2(具体涂布量参见各实施例)。
2)助焊绝缘层的制备：
助焊绝缘层中物料粘结剂使用甲苯与丁酮的混合物，采用加热方式进行辅助溶解，溶解完全，冷却后再加入蜡，高速分散均匀，备用，以质量比计，甲苯：丁酮：固体料(助焊绝缘层各物料)＝3：4：3。采用凹版涂布机，物料均匀涂布在基膜的另一面，70℃～90℃条件下烘干，厚度控制在1.5～2.0μm(具体厚度参见各实施例)。
3)导电线路层的制备：
导电线路层中物料粘结剂使用甲苯与丁酮的混合物，采用加热方式进行辅助溶解，溶解完全，冷却后再加入导电浆料，高速分散均匀，备用，以质量比计，甲苯：丁酮：固体料(导电线路层各物料)＝2：2：6。采用凹版涂布机，在烘干后的助焊绝缘层上涂布，90℃～110℃条件下烘干，厚度控制在17.0～20.0μm(具体厚度参见各实施例)。
4)绝缘粘结层的制备：
绝缘粘结层中物料粘结剂使用甲苯与丁酮的混合物，采用加热方式进行辅助溶解，溶解完全，冷却后，备用，以质量比计，甲苯：丁酮：固体料＝4：2：4。采用凹版涂布机，在烘干后的导电线路层上涂布，60℃～70℃条件下烘干，厚度控制在0.5～0.7μm(具体厚度参见表1各实施例)。
对比例1～6
为证明本发明所提供的各物料配比是优化后的技术方案，发明人特意设置了如下对比例作为对照，具体如下：
对比例1与对比例2是针对助焊绝缘层中粘结剂占比情况所设置对照，其中对比例1所设置粘结剂占比仅有50％(占比过低)，而对比例2粘结剂占比为90％(占比过高)；
对比例3与对比例4是针对导电线路层中导电浆料占比情况所设置对照，其中对比例3所设置导电浆料占比仅有60％(占比过低)，而对比例4导电浆料占比为85％(占比过高)；
对比例5与对比例6针对绝缘粘结层中厚度情况所设置对照，其中对比例5所设置绝缘粘结层厚度仅有0.2μm(厚度过低)，对比例6绝缘粘结层厚度为0.9μm(厚度过高)；
具体各对比例物料配比情况如下表2所示。
需要说明的是，对比例热转印带与上述实施例1～6采用相同方法制备而成，各物料配比同样以质量配比计。对比例1～6物料配比情况见下表2。
表2对比例1至6碳带各层中具体物料配比
性能检测
下面，对上述各实施例所制备的可用于电路板印刷的特种热转印碳带，采用条码打印机在绝缘基板上打印已设定电路图，对其转印性进行实际检测；采用飞针测试机对其导电性进行实际检测；采用耐磨试验机对其耐刮擦性进行评价；采用掉粉测试仪对其涂层的掉粉性能进行评价。
所涉及到的各机器型号及检测方法列举如下：
条码打印机：Zebra ZC10L按2inch/s速度以合适打印温度进行打印；
飞针测试机：A7-16 XW将打印好的电路板置于指定位置；
耐磨试验机：DED-004-A确定耐磨的位置，固定待测电路板，以压力200N，速度60次/min、行程60mm进行摩擦测试，以摩擦后字迹开始模糊为结束；
掉粉测试仪：掉粉仪将10cm×10cm的条码打印碳带固定，在固定高度以500N重力冲击，根据掉粉情况由轻到重分1-4级(1级：不掉粉；2级：轻微掉粉；3级：明显掉粉；4级：严重掉粉)。
条码打印机实际打印结果表明：在2IPS条件下，绝缘基板表面打印已设定电路图，具备可应用性。对导电性、耐刮擦性、涂层附着性等性能的具体检测结果如下表所示。
表中“○”表示符合要求，“×”表示不符合要求。
从上表结果可以看出：实施例1～6由于各物料配比合适，因而各项性能均能满足检测要求，其中实施例1、实施例2在实际使用过程中，效果较好；而对比例由于物料配比不够合适，因而在部分性能检测中效果欠佳，不适于实际生产使用，此也充分说明本申请碳带各涂层原料配比的特殊性，超出适宜范围，则使用效果较差。
需要说明的是，上述实施例仅是本发明的部分较优的技术方案，并非对于技术方案的穷举，本领域技术人员根据发明内容部分所描述内容，对于相关物料的选择及用量基于本领域常规方式进行适当选择和替换即可得到多种组合方式，而这些组合应当视为本发明技术方案的一部分，在此不再重复列举及说明。
Claims (9)
1.一种可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其特征在于，由基膜、涂布于基膜一面的耐热背涂层、以及顺次涂布于基膜另一面的助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层组成；其中，以质量百分比计，所述助焊绝缘层中各物料配比为：粘结剂70~85%、蜡15~30%。
2.如权利要求1所述可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其特征在于，以质量百分比计，所述导电线路层中各物料配比为：粘结剂20~35%、导电浆料65~80%。
3.如权利要求1所述可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其特征在于，所述绝缘粘结层的物料为粘结剂。
4.如权利要求1所述可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其特征在于，助焊绝缘层、导电线路层和绝缘粘结层中所述的粘结剂为EVA树脂、聚酯树脂、SEBS树脂、环氧树脂、萜烯树脂、石油树脂、松香树脂、丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂和聚氨酯树脂中的一种或两种以上任意比例的混合物。
5.如权利要求1所述可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其特征在于，助焊绝缘层中，所述的蜡为棕榈蜡、聚乙烯蜡、费托蜡、聚酰胺蜡、聚四氟乙烯蜡和聚丙烯蜡中的一种或两种以上任意比例的混合物。
6.如权利要求1所述可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其特征在于，导电线路层中，所述导电浆料为导电铜浆或导电银浆中的一种。
7.如权利要求1所述可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其特征在于，所述基膜为厚3~12 µm的聚酯薄膜。
8.如权利要求1所述可用于电路板印刷的特种热转印碳带，其特征在于，所述的耐热背涂层为聚酯改性有机硅树脂，涂布量控制在0.3~0.5g/m2。
9.权利要求1至8任一所述可用于电路板印刷的特种热转印碳带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先将各层的物料溶解：
耐热背涂层的聚酯改性有机硅树脂采用丁酮进行溶解；
助焊绝缘层中，粘结剂使用甲苯与丁酮的混合物，采用加热方式进行辅助溶解，溶解完全，冷却后再加入蜡，分散均匀，备用；
导电线路层中，粘结剂使用甲苯与丁酮的混合物，采用加热方式进行辅助溶解，溶解完全，冷却后加入导电浆料，分散均匀，备用；
绝缘粘结层中，粘结剂使用甲苯与丁酮的混合物，采用加热方式进行辅助溶解，溶解完全，冷却后，备用；
（2）涂布耐热背涂层：采用凹版涂布机，在基膜的一面涂布耐热背涂层，110℃~120℃条件下烘干，涂布量控制在0.3~0.5g/m2；
（3）涂布助焊绝缘层：采用凹版涂布机，物料均匀涂布在基膜的另一面，70℃~90℃条件下烘干，厚度控制在1.5~2.0µm；
（4）涂布导电线路层：采用凹版涂布机，在烘干后的助焊绝缘层上涂布，90℃~110℃条件下烘干，厚度控制在17.0~20.0µm；
（5）涂布绝缘粘结层：采用凹版涂布机，在烘干后的导电线路层上涂布，60℃~70℃烘干，厚度控制在0.5~0.7µm。
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