DE60310055T2

DE60310055T2 - Wässrige beschichtungszusammensetzungen für leiterplatte

Info

Publication number: DE60310055T2
Application number: DE60310055T
Authority: DE
Inventors: Richard Donald Havre De Grace BAUGHMAN; Christopher Jon Scotia KLEIN; Dennis James Salem LEONARD; Joseph Gary Niskayuna ROBIDEAU
Original assignee: SI Group Inc
Current assignee: SI Group Inc
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: AU2003222042A8; EP1493313A2; ES2278155T3; DE60310055D1; TW200304933A; WO2003087937A2; EP1493313B1; DK1493313T3; WO2003087937A3; AU2003222042A1; ATE347248T1; US20030219656A1

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung steht mit der vorläufigen US-Anmeldung 60/371,498 in Beziehung, die am 11. April 2002 eingereicht wurde.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft wässrige Zusammensetzung zum Beschichten von Leiterplatten.
Allgemeiner Stand der Technik
Photoabbildbare und/oder wärmegehärtete Zusammensetzungen, die organische Lösungsmittel wie Photoresists und Lötresists umfassen, die bei der Herstellung von Leiterplatten (printed circuit boards = „PCBs") benutzt werden, sind eine bewährte Technologie. Beispiele sind zum Beispiel in US-Patentschrift 4,933,259 und US-Patentschrift 5,009,982 offenbart. Diese herkömmlichen Zusammensetzungen weisen jedoch eine wesentliche Menge organisches Lösungsmittel auf.
Versuche zur Verbesserung der Arbeitersicherheit und der Umweltbedingungen durch Verringern und/oder Beseitigen der Verwendung der organischen Lösungsmittelträgersubstanz aus den photoabbildbaren und/oder wärmehärtbaren Zusammensetzungen haben keine umsetzbare Alternative zu den Zusammensetzungen hervorgebracht, die organische Lösungsmittel enthalten. Die US-Patentschriften 5,093,223 und 5,439,779 analysieren die Verwendung von wässrigen photoabbildbaren und wärmegehärteten Systemen, die für die Herstellung von PCBs charakteristisch sind, allerdings sind diese Materialien durch langsame Verarbeitungszeiten gekennzeichnet. US-Patentschrift 4,548,890 erwähnt ein wässriges photoabbildbares und wärmegehärtetes System, das nicht für die Herstellung von PCBs charakteristisch ist. Die US-Patentschriften 5,501,942, 5,925,499 und 5,656,411 erläutern beispielhaft wässrige photoabbildbare PCBs, benutzen jedoch herkömmliche Tenside und/oder neutralisierte acrylartige Bindeharze. Das Dokument GB-A-2 261 664 offenbart eine Beschichtungszusammensetzung für Leiterplatten, die auf einem Epoxyharz und Polyethertensid basiert. Die Verwendung herkömmlicher Tenside und/oder Neutralisierung zum Stabilisieren von wässrigen photoabbildbaren und/oder wärmegehärteten Zusammensetzungen kann zu einer schlechten Materialstabilität sowie zu einer mangelhaften Aufbringung und Endeigenschaften führen.
Spezifisch hängen herkömmliche Tenside und/oder die Neutralisierung von der inhärent schwachen hydrophoben Interaktion zwischen dem Tensid und der organischen Phase ab. Diese Interaktion kann durch die Lagerung, eine hohe Scherkraft, ionische Spezies, pH-Veränderungen und Temperaturveränderungen negativ beeinflusst werden. Herkömmliche Tenside erhöhen die Feuchtigkeitsempfindlichkeit der Endschicht aufgrund der Phasentrennung des Tensids aus der Polymermatrix während der Schichtkoaleszenz. Die resultierenden tensidreichen Stellen können schlechte Leistungseigenschaften wie das Weißanlaufen und eine hohe Wasseraufnahme erzeugen, was die Beschichtung während der Bildentwicklung und/oder der Heißluftlöt-Nivellierungsschritte der PCB-Herstellung negativ beeinflussen würde.
Herkömmliche Tenside und/oder die Neutralisierung können den Glanz der trockenen Schicht verringern, die Aufnahme von Schmutz erhöhen und die Endschicht bei feuchten Bedingungen weißen. Die Unvermischbarkeit des hydrophoben Polymers und des hydrophilen Tensids bewirkt die Tensidwanderung an die Schichtoberfläche, was zu einem schlechtem Glanz und Oberflächenklebrigkeit führt. Das Nivellieren der Schichtoberfläche wird behindert und eine raue, kraterartige Oberfläche bildet sich heraus, sobald das Tensid abgespült ist. Ein schnelles Weißen oder Weißanlaufen der trockenen Schicht bei feuchten Bedingungen aufgrund der Wasserabsorption in Mikroporen in der Masse der Schicht kann auftreten. Schließlich kann die Tensidwanderung an die Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat einen Haftungsausfall und eine Beschichtungsablösung bewirken, während das Wasser die Endschicht aufquillt und sich durch die Beschichtung verteilt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wässrige Beschichtungszusammensetzungen für Leiterplatten bereitzustellen, die eines oder mehrere der oben erwähnten Probleme überwinden, die mit herkömmlichen wässrigen Zusammensetzungen und herkömmlichen Tensiden in Verbindung gebracht werden.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt wässrige Beschichtungszusammensetzungen für Leiterplatten bereit, die Polyethertenside umfassen, welche in dem Polymernetzwerk gebunden werden können, das sich beim Härten der Beschichtungszusammensetzungen für Leiterplatten bildet. Zum Beispiel stellt die vorliegende Erfindung wässrige Zusammensetzungen für Leiterplatten bereit, die ein oder mehrere Polyethertenside umfassen, welche eine photoreaktive Gruppe, eine wärmehärtende Gruppe und/oder eine Gruppe umfassen, die dazu fähig ist, mit einem der photoreaktiven oder wärmehärtenden Bestandteile zu reagieren, die in der Leiterplattenzusammensetzung vorhanden sind. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung selbstemulgierbare wärmehärtende Bestandteile und selbstemulgierbare photoreaktive Bestandteile, vorzugsweise zum Gebrauch in wässrigen Beschichtungszusammensetzungen für Leiterplatten bereit.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung wässrige Beschichtungszusammensetzungen bereit, die einen oder mehrere der folgenden Bestandteile (1) bis (3) umfassen:

(1) einen wärmehärtenden Bestandteil, umfassend eine oder mehrere wärmehärtende Gruppen; und ein Polyethertensid;
(2) einen photoreaktiven Bestandteil, umfassend mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen; und ein Polyethertensid.

Zum Beispiel stellt die vorliegende Erfindung wässrige Beschichtungszusammensetzungen für Leiterplatten bereit, umfassend:

(a) einen wärmehärtenden Bestandteil, der ein Polyethertensid umfasst, das auf das Grundgerüst des Bestandteils gepfropft ist;
(b) einen photoreaktiven Bestandteil, der mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen und ein Polyethertensid umfasst, das auf das Grundgerüst des Bestandteils gepfropft ist;
(c) einen oder mehrere Photoinitiatoren; und
(d) Wasser.

Ein anderes Beispiel einer Beschichtungszusammensetzung für Leiterplatten, die von der Erfindung bereitgestellt wird, ist eine Zusammensetzung, die Folgendes umfasst:

(a) einen wärmehärtenden Bestandteil;
(b) einen photoreaktiven Bestandteil;
(c) einen oder mehrere Photoinitiatoren;
(d) Wasser; und
(e) ein Polyethertensid, das eine oder mehrere epoxyreaktive Gruppen umfasst.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Definitionen/Einleitende Bemerkungen:
Beschichtungszusammensetzungen für Leiterplatten ("PCB") beziehen sich hierin auf Lötresists und Ätzresists für Leiterplattenanwendungen.
Das „Gesamtgewicht der Feststoffe" bezieht sich hierin auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung minus dem Wassergewicht, das in der Zusammensetzung gegenwärtig ist.
„(Meth)acrylat" bezieht sich hierin auf „Methacrylat und/oder Acrylat".
Die Bestandteile für die vorliegende Zusammensetzung können in einem einteiligen System oder in mehrteiligen Systemen bereitgestellt werden. Mehrteilige Systeme, zum Beispiel zweiteilige Systeme werden bevorzugt. Mehrteilige Systeme sind zum Beispiel vorteilhaft, um die Lagerfähigkeit zu verbessern, indem reaktive Bestandteile getrennt werden. Wenn die Zusammensetzungen zum Beispiel sowohl epoxyfunktionelle Bestandteile als auch Epoxyhärtungsmittel umfassen, ist es oft vorteilhaft, die Bestandteile für die Zusammensetzung als ein zwei- (oder mehr-) teiliges System zu lagern, wobei ein Teil den epoxyfunktionellen Bestandteil und der andere Teil das Epoxyhärtungsmittel umfasst. Die Beschichtungszusammensetzung kann dann durch Vermischen der Teile kurz vor der Benutzung gebildet werden.
Die vorliegende Erfindung stellt wässrige Leiterplatten-Beschichtungszusammensetzungen bereit, die vorzugsweise mindestens einen der folgenden Bestandteile umfassen:

(1) einen wärmehärtenden Bestandteil, umfassend: eine oder mehrere wärmehärtende Gruppen; und ein Polyethertensid;
(2) ein photoreaktives Polymer, umfassend: mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen; und ein Polyethertensid.

In einer Ausführungsform umfasst die vorliegende Zusammensetzung mindestens die folgenden Bestandteile:

(a) einen oder mehrere wärmehärtende Bestandteile, einschließlich zum Beispiel den oben erwähnten wärmehärtenden Bestandteil (1);
(b) einen oder mehrere photoreaktive Bestandteile, einschließlich zum Beispiel den oben erwähnten photoreaktiven Bestandteil (2);
(c) einen oder mehrere Photoinitiatoren;
(d) Wasser;
(e) optional, ein Polyethertensid, umfassend eine oder mehrere epoxyreaktive Gruppen; und
(f) optional, Zusatzstoffe.

(a) Wärmehärtende Bestandteile
Die vorliegende Erfindung umfasst vorzugsweise einen oder mehrere wärmehärtende Bestandteile. Vorzugsweise umfassen die vorliegenden Zusammensetzungen einen epoxyfunktionellen Bestandteil (das heißt, einen Bestandteil, der eine Epoxygruppe umfasst), mehr bevorzugt einen Polyepoxidbestandteil (das heißt, einen Bestandteil, der durchschnittlich mindestens zwei Epoxygruppen umfasst, zum Beispiel mindestens drei Epoxygruppen).
Epoxide, die benutzt werden können, weisen zum Beispiel die Glycidylether sowohl von mehrwertigen Phenolen als auch mehrwertigen Alkoholen, epoxidierte Fettsäuren oder trocknende Ölsäuren, epoxidierte Diolefine, zweifach ungesättigte epoxidierte Säureester, Epoxide, die eine oder mehrere (vorzugsweise 2) Cyclohexenoxidgruppen umfassen, und ungesättigte epoxidierte Polyester auf.
Bevorzugte Epoxide weisen diejenigen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von mindestes 500 g/Mol, zum Beispiel mindestens 750 g/Mol oder mindestens 1.250 g/Mol auf. Im Allgemeinen liegt das durchschnittliche Molekulargewicht unter 30.000 g/Mol. In bestimmten Ausführungsformen wird auch bevorzugt, dass die Epoxyharze mindestens einen aromatischen Ring, zum Beispiel mindestens zwei aromatische Ringe oder mindestens 4 aromatische Ringe umfassen.
Besonders bevorzugte Epoxyharze weisen Bisphenol-A-Epoxyharze, Bisphenol-F-Epoxyharze, Tetraphenolethan-Epoxyharze, Phenolnovolac-Epoxyharze, Bisphenol-A-Novolac-Epoxyharze, Cresol (zum Beispiel O-Cresol) -Epoxynovolac-Epoxyharze, Trisphenolnovolac-Epoxyharze und zykloaliphatische Epoxyharze auf.
Am meisten bevorzugt werden die oben erwähnten Epoxynovolacbestandteile. Vorzugsweise umfassen Epoxynovolace durchschnittlich 3 bis 15 Epoxygruppen pro Molekül, mehr bevorzugt 3 bis 10 Epoxygruppen und am meisten bevorzugt 4 bis 8 Epoxygruppen.
(a1) Wärmehärtendes Polymer, umfassend ein Polyethertensid
Es wird bevorzugt, dass die vorliegenden Zusammensetzungen mindestens einen epoxyfunktionellen Bestandteil umfassen, der mindestens ein Polyethertensid aufweist, das auf den Bestandteil gepfropft ist. Zum Beispiel wird bevorzugt, dass die Zusammensetzungen einen Epoxynovolac umfassen, der mindestens ein Polyethertensid aufweist, das auf das Novolac-Grundgerüst gepfropft ist. Die Bindung eines oder mehrerer Polyethertenside an das Epoxy gewährleistet, dass das Tensid bei Aushärtung Teil des Polymernetzwerks wird, wodurch eine Tensidwanderung an die Oberfläche eines gehärteten Produkts vermieden werden kann. Außerdem kann das Epoxy mit einem oder mehreren Polyethertensiden, die auf das Epoxy gepfropft sind, selbstemulgierbar werden (das heißt, das Epoxy benötigt kein zusätzliches „freies" Tensid, um emulgiert oder in einer Lösung fein verteilt zu werden).
Es wird bevorzugt, dass die Polyethertenside auf den Epoxybestandteil gepfropft werden, indem das Tensid mit einer der Epoxygruppen des Epoxybestandteils umgesetzt wird. Dementsprechend sind die Polyethertenside, die zum Pfropfen benutzt werden, vorzugsweise epoxyreaktive Tenside.
Bevorzugte epoxyreaktive Tenside sind polymere epoxyreaktive Polyethertenside. Bevorzugte Polyethertenside weisen diejenigen auf, die zu mindestens 60 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens 75 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 90 Gew.-% aus Ethereinheiten bestehen.
Die epoxyreaktiven Polyether können Homopolymere oder Copolymere sein. Bevorzugte Homopolymere weisen Polyethylenoxid, Polypropylenoxid und Polybutylenoxid auf. Die epoxyreaktiven Polyethercopolymere können auch statistische Copolymere oder Blockcopolymere sein. Bevorzugte Copolymere weisen Poly(ethylenoxid-Propylenoxid)- und Poly(ethylenoxid-Polybutylenoxid)-Copolymere auf. Vorzugsweise sind die epoxyreaktiven Polyethercopolymere Blockcopolymere.
Vorzugsweise umfasst das Polyethertensid mindestens einen Endpunkt mit einer Isocyanat-, Hydroxyl-, Methoxy- und/oder Carbonsäurefunktionalität, mehr bevorzugt mindestens eine Carbonsäure-Endgruppe oder Isocyanatgruppe. Der Polyether kann zum Beispiel an beiden Enden der Polyetherkette mit einer Carbonsäuregruppe abgeschlossen sein. Dementsprechend weisen geeignete Polyethertenside diejenigen auf, für welche die folgende Formel (I) steht: HOOC-(O-R¹)_n-(O-R²)_m-COOH (I), worin
R¹ und R² jeweils für eine substituierte oder nichtsubstituierte C₁-C₁₀-, vorzugsweise C₂-C₄-Alkylgruppe stehen;
R¹ und R² nicht für die gleiche Gruppe stehen;
n für eine ganze Zahl von 0 bis 1.000 steht;
m für eine ganze Zahl von 0 bis 1.000 steht; und
n+m = mindestens 20, vorzugsweise mindestens 50, mehr bevorzugt mindestens 100 ist.
Mehr bevorzugt werden Polyethertenside mit nur einer epoxyreaktiven Gruppe, mehr bevorzugt einer epoxyreaktiven Endgruppe wie einer Carbonsäure- oder Isocyanat-Endgruppe auf. Geeignete Polyether, die nur eine epoxyreaktive Säuregruppe umfassen, können zum Beispiel durch Umsetzen eines Polyetherdiols mit einem Carbonsäureanhydrid (zum Beispiel Tetrahydrophthalsäureanhydrid) oder einem Polyisocyanat (zum Beispiel Isophorondiisocyanat oder Toluoldiisocyanat) erhalten werden. Ein Beispiel geeigneter im Handel erhältlicher Diole ist zum Beispiel Pluronics F-88 (ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer, das im Handel bei BASF erhältlich ist und ein Molekulargewicht von 11.000 g/Mol aufweist).
Das durchschnittliche Molekulargewicht der Polyethertenside (vor dem Pfropfen auf den epoxyfunktionellen Bestandteil) liegt vorzugsweise im Bereich von 500 bis 50.000 g/Mol, mehr bevorzugt von 1.000 bis 20.000 g/Mol, zum Beispiel von 1.000 bis 15.000 g/Mol oder 5.000 bis 20.000 g/Mol.
Vorzugsweise umfassen die vorliegenden Zusammensetzungen bezüglich des Gesamtgewichts der Feststoffe 5 bis 60 Gew.-% der Bestandteile, die eine oder mehrere Epoxygruppen aufweisen, mehr bevorzugt 5 bis 40 Gew.-% und am meisten bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%.
(b) Photoreaktiver Bestandteil
Die vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen einen oder mehrere photoreaktive Bestandteile. Vorzugsweise weisen der eine oder die mehreren photoreaktiven Bestandteile einen photoreaktiven Bestandteil auf, der mindestens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe, mehr bevorzugt mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen umfasst. Die Anzahl der ethylenisch ungesättigten Gruppen ist im Allgemeinen weniger als 12. Bevorzugte ethylenisch ungesättigte Gruppen weisen (Meth)acrylatgruppen, mehr bevorzugt Acrylatgruppen auf. Ferner wird bevorzugt, dass die Zusammensetzungen mindestens einen photoreaktiven Bestandteil umfassen, der ein Molekulargewicht von mindestens 500 g/Mol, zum Beispiel mindestens 750 g/Mol oder mindestens 1.250 g/Mol aufweist. Im Allgemeinen liegt das durchschnittliche Molekulargewicht unter 30.000 g/Mol. In bestimmten Ausführungsformen wird auch bevorzugt, dass der photoreaktive Bestandteil mindestens einen aromatischen Ring, zum Beispiel mindestens zwei aromatische Ringe oder mindestens 4 aromatische Ringe aufweist.
Bevorzugte photoreaktive Bestandteile weisen (Meth)acrylatepoxybestandteile auf, das heißt, Bestandteile, die durch das (Meth)acrylieren einiger oder aller Epoxygruppen erhalten werden, die in einem epoxyfunktionellen Bestandteil vorhanden sind, zum Beispiel durch (Meth)acrylieren von Epoxygruppen, die in einem der oben genannten epoxyfunktionellen Bestandteile vorhanden sind (zum Beispiel Epoxynovolace und Epoxybisphenole). Die (meth)acrylierten Epoxybestandteile können durch Umsetzen eines epoxyfunktionellen Bestandteils mit einer ethylenisch ungesättigten Säure, zum Beispiel mit einer ungesättigten Monocarbonsäure wie Acrylsäure, Krotonsäure oder Zimtsäure hergestellt werden. Bevorzugte Säuren weisen Methacrylsäure und Acrylsäure auf. Um den (meth)acrylierten Epoxybestandteil zu erhalten, werden vorzugsweise mindestens 20 Mol-%, mehr bevorzugt mindestens 60 Mol-% und am meisten bevorzugt mindestens 90 Mol-% der Epoxygruppen in dem epoxyfunktionellen Bestandteil mit einer ethylenisch ungesättigten Säure umgesetzt. In einer Ausführungsform werden im Wesentlichen alle Epoxygruppen mit einer ethylenisch ungesättigten Säure umgesetzt. In einer weiteren Ausführungsform werden die (meth)acrylierten Epoxybestandteile durch Umsetzen von 0,5 bis 1,1 (zum Beispiel 0,8 bis 1,1) Äquivalenten einer ungesättigten Monocarbonsäure mit 1,0 Äquivalenten eines Epoxybestandteils umgesetzt, der mindestens zwei Epoxygruppen umfasst.
Besonders bevorzugte (meth)acrylierte Epoxybestandteile weisen (meth)acrylierte Epoxynovolacbestandteile wie acrylierte Phenolepoxynovolace und acrylierte Cresolepoxynovolace auf.
In bestimmten Ausführungsformen, zum Beispiel in Ausführungsformen, in denen die Zusammensetzung zu einer wässrigen Zusammensetzung entwickelt werden können soll (zum Beispiel durch wässrige alkalische Lösungen), wird bevorzugt, den (meth)acrylierten Epoxybestandteil anzusäuern, zum Beispiel indem der (meth)acrylierte Epoxybestandteil mit einer Dicarbonsäure oder einem Anhydrid umgesetzt wird. Bevorzugte Anhydride weisen gesättigte oder ungesättigte mehrbasische Säureanhydride, zum Beispiel zweibasische Säureanhydride auf. Beispiele sind Maleinsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, Endomethylentetrathydrophthalsäureanhydrid, Methylendomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Chlorendicanhydrid und Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid; aromatische Polycarbonsäureanhydride wie Trimellithsäureanhydrid, Pyromellithsäureanhydrid und Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid; und Polycarbonsäureanhydridderivate wie 5-(2,5-Dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid; Trimellithsäureanhydrid und Pyromellithsäureanhydrid und Mischungen der oben erwähnten Anhydride. Besonders bevorzugte Anhydride weisen Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid und Mischungen davon auf. Vorzugsweise wird der acrylierte Epoxybestandteil mit 0,5 bis 1.0 stöchiometrischen Äquivalenten von Anhydrid, zum Beispiel 0,50 bis 0,75 stöchiometrischen Äquivalenten von Anhydrid umgesetzt.
Vorzugsweise umfassen die vorliegenden Zusammensetzungen einen angesäuerten (meth)acrylierten Epoxynovolac mit einer Säuerzahl von vorzugsweise mindestens 50 mgKOH/g, mehr bevorzugt mindestens 80 mgKOH/g, sogar noch mehr bevorzugt mindestens 100 mgKOH/g und am meisten bevorzugt mindestens 120 mgKOH/g. Die vorliegenden Zusammensetzungen umfassen vorzugsweise einen angesäuerten (meth)acrylierten Epoxynovolac mit einer Säurezahl von höchstens 200 mgKOH/g, mehr bevorzugt höchstens 175 mgKOH/g, sogar noch mehr bevorzugt höchstens 150 mgKOH/g und am meisten bevorzugt höchstens 140 mgKOH/g.
(b1) Photoreaktiver Bestandteil, umfassend ein Tensid
Es wird bevorzugt, dass die vorliegenden Zusammensetzungen mindestens einen photoreaktiven Bestandteil umfassen, der mindestens ein Polyethertensid aufweist, das auf den Bestandteil gepfropft ist. Bevorzugte photoreaktive Bestandteile, die ein Polyethertensid umfassen, weisen diejenigen auf, die durch (Meth)acrylieren eines epoxyfunktionellen Bestandteils, der ein Polyethertensid umfasst, mehr bevorzugt durch (Meth)acrylieren eines der epoxyfunktionellen Bestandteile, die oben in Abschnitt (a1) beschrieben sind, hergestellt werden. Bevorzugte Verfahren, Bereiche und Bestandteile zum (Meth)acrylieren des epoxyfunktionellen Bestandteils, der ein Polyethertensid umfasst, sowie die optionale Ansäuerung des (meth)acrylierten Bestandteils sind denjenigen ähnlich, die oben in Abschnitt (b) beschrieben sind.
(c) Photoinitiatoren
Die Zusammensetzungen umfassen vorzugsweise ein Photoinitiatorsystem, das freie Radikale in Gegenwart einer aktinischen Strahlung erzeugt. Beispiele chemischer Photoinitiatorsysteme sind Benzophenon, Benzoinether, Benzilketale, Acetophenone, phosphinoxidfunktionelle Photoinitiatoren und ihre Derivate. Andere geeignete Systeme sind zum Beispiel in den US-Patentschriften Nr. 3,469,982, 4,451,523 und 4,358,477 beschrieben. Spezifische Beispiele von Photoinitiatoren sind Benzoin, Benzoinmethylether, Benzoinethylether und Benzoinisopropylether; Acetophenon,2-2-dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2,2-Diethoxy-2-phenylacetophenon, 1,1-Dichloroacetophenon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und 2-Methyl-1-(4-(methylthio)phenyl-2-morpholinpropan-1on; Anthraquinone wie 2-Methylanthraquinon, 2-Ethylanthraquinon, tertiäres 2-Butylanthraquinon, 1-Chloroanthraquinon und 2-Amylanthraquinon; Thioxanthone wie 2,4-Dimethylthioxanthon, 2,4-Diethylthioxanthon, 2-Chlorothioxanthon und 2,4-Diisopropylthioxanthon; Acetophenondimethylketal und Benzildimethylketal; Benzophenon und Xanthone; Acylphosphinoxid-Photoinitiatoren; 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid und Mischungen davon. Die vorliegenden Zusammensetzungen umfassen vorzugsweise mindestens einen Photoinitiator, der eine Phosphinoxideinheit aufweist.
Die vorliegenden Zusammensetzungen umfassen vorzugsweise bezüglich des Gesamtgewichts der Feststoffe von 0,1 bis 20 Gew.-%, mehr bevorzugt von 0,5 bis 15 Gew.-%, am meisten bevorzugt von 6 bis 12 Gew.-% einen oder mehrere Photoinitiatoren.
(d) Wasser
Die vorliegenden Zusammensetzungen umfassen Wasser. Vorzugsweise umfassen die vorliegenden Zusammensetzungen bezüglich des Gesamtgewichts der Zusammensetzung mindestens 10 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, am meisten bevorzugt mindestens 30 Gew.-% Wasser. Ferner wird bevorzugt, dass die vorliegenden Zusammensetzungen im Hinblick auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung mindestens 80 Gew.-% Wasser, mehr bevorzugt weniger als 60 Gew.-% Wasser, noch mehr bevorzugt weniger als 50 Gew.-% Wasser und am meisten bevorzugt weniger als 40 Gew.-% Wasser umfassen.
In zweiteiligen Systemen wird bevorzugt, dass jeder Teil bezüglich des Gesamtgewichts beider Teile zusammen mindestens 3 Gew.-% Wasser umfasst. Ferner wird bevorzugt, dass mindestens ein Teil bezüglich des Gesamtgewichts beider Teile zusammen mindestens 20 Gew.-% Wasser umfasst.
In zweiteiligen Systemen muss nicht das gesamte Wasser für die Beschichtungszusammensetzung bereits in dem zweiteiligen System vorhanden sein. Zum Beispiel kann Wasser bei oder nach dem Vermischen des zweiteiligen Systems hinzugegeben werden. Vorzugsweise werden bezüglich des Gesamtgewichts von Wasser in der Beschichtungsendzusammensetzung während oder nach dem Vermischen des zweiteiligen Systems 10 Gew.-% Wasser, mehr bevorzugt mindestens 25 Gew.-%, am meisten bevorzugt mindestes 40 Gew.-% hinzugegeben.
(e) Polyethertenside, umfassend eine oder mehrere epoxyreaktive Gruppen
Die vorliegenden Zusammensetzungen umfassen ein Polyethertensid, das eine oder mehrere epoxyreaktive Gruppen, zum Beispiel eine oder mehrere Carbonsäuregruppen aufweist. Einer der Vorteile der Gegenwart von epoxyreaktiven Gruppen ist, dass das Polyethertensid durch die Reaktion mit einem der epoxyfunktionellen Bestanteile in das Polymernetzwerk eingebunden werden kann, das bei der Härtung gebildet wird. Zum Beispiel können sich die epoxyreaktiven Polyethertenside während des Wärmehärtungsschritts binden.
Geeignete epoxyreaktive Polyethertenside sind polymere epoxyreaktive Polyethertenside. Bevorzugte Polyethertenside weisen diejenigen auf, die zu mindestens 60 Gew.-%, mehr bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 95 Gew.-% aus Ethereinheiten bestehen.
Die epoxyreaktiven Polyether können Homopolymere oder Copolymere sein. Bevorzugte Homopolymere weisen Polyethylenoxid, Polypropylenoxid und Polybutylenoxid auf. Die epoxyreaktiven Polyethercopolymere können auch statistische Copolymere oder Blockcopolymere sein, Bevorzugte Copolymere sind Poly(ethylenoxid-Propylenoxid)- und Poly(ethylenoxid-Polybutylenoxid)-Copolymere. Vorzugsweise sind die epoxyreaktiven Polyethercopolymere Blockcopolymere.
Vorzugsweise umfasst das Polyethertensid mindestens einen Endpunkt mit einer Isocyanat-, Hydroxyl-, Methoxy- und/oder Carbonsäurefunktionalität, mehr bevorzugt mindestens eine Carbonsäure-Endgruppe oder Isocyanatgruppe. Der Polyether kann zum Beispiel an beiden Enden der Polyetherkette mit einer Carbonsäuregruppe abgeschlossen sein. Dementsprechend weisen geeignete Polyethertenside diejenigen auf, für welche die folgende Formel (I) steht: HOOC-(O-R¹)_n-(O-R²)_m-COOH (I),worin
R¹ und R² jeweils für eine substituierte oder nichtsubstituierte C₁-C₁₀-, vorzugsweise C₂-C₄-Alkylgruppe stehen;
R¹ und R² nicht für die gleiche Gruppe stehen;
n für eine ganze Zahl von 0 bis 1.000 steht;
m für eine ganze Zahl von 0 bis 1.000 steht; und
n+m = mindestens 20, vorzugsweise mindestens 50, mehr bevorzugt mindestens 100 ist.
Auch geeignet sind Polyethertenside, die nur eine epoxyreaktive Gruppe, mehr bevorzugt eine epoxyreaktive Endgruppe wie eine Carbonsäure- oder Isocyanatendgruppe aufweisen. Geeignete Polyether, die nur eine epoxyreaktive Säuregruppe aufweisen, können zum Beispiel durch Umsetzen eines Polyetherdiols mit einem Carbonsäureanhydrid (zum Beispiel Tetrahydrophthalsäureanhydrid) oder einem Polyisocyanat (zum Beispiel Isophorondiisocyanat oder Toluoldiisocyanat) erhalten werden. Ein Beispiel geeigneter im Handel erhältlicher Diole ist zum Beispiel Pluronics F-88 (ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer, das im Handel bei BASF erhältlich ist und ein Molekulargewicht von 11.000 g/Mol aufweist).
Das durchschnittliche Molekulargewicht der Polyethertenside (vor dem Pfropfen auf das epoxyfunktionelle Polymer) liegt vorzugsweise im Bereich von 500 bis 50.000 g/Mol, mehr bevorzugt von 1.000 bis 20.000 g/Mol, zum Beispiel von 1.000 bis 15.000 g/Mol oder 5.000 bis 20.000 g/Mol.
Vorzugsweise umfassen die vorliegenden Zusammensetzungen bezüglich des Gesamtgewichts der Feststoffe zu 0,1 bis 15 Gew.-% das epoxyreaktive Polyethertensid, mehr bevorzugt 0,5 bis 8 Gew.-% und am meisten bevorzugt 2 bis 6 Gew.-%.
(f) Zusatzstoffe
Die vorliegenden Zusammensetzungen können beliebige geeignete Zusatzstoffe umfassen. Zum Beispiel können die Zusammensetzungen einen oder mehrere geeignete Füllstoffe umfassen, zum Beispiel Bariumsulfat, Siliziumdioxid, Talk, Tonerde, Kalziumcarbonat, Silica, Bentonit, Kaolin, Glasfaser, Kohlefaser oder Glimmer; einen oder mehrere Farbstoffe oder Farbpigmente, zum Beispiel Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün, Titandioxid oder Ruß. Die vorliegenden Zusammensetzungen können auch einen oder mehrere Antischäumungsmittel, Flammschutzmittel, weitere Tenside, haftungsverleihende Mittel (zum Beispiel Mercaptosilane); Nivellierungsmittel, Polymerisationsinhibitoren (zum Beispiel Hydroquinon, Hydroquinonmonomethylethylether, Pyrogallo, t-Butylcatechin oder Phenothiazin), Photosensibilisatoren, thixotrope Mittel, Wasserverdickungsmittel, Vernetzungsmittel und/oder Härtungsmittel, geringe Mengen eines organischen Lösungsmittels usw. umfassen.
Bevorzugte Wasserverdickungsmittel sind Polyvinylalkohole. Polyvinylalkohole können im Wesentlichen verseifte Polyvinylacetate sein, von denen mindestens etwa 70 %, mehr bevorzugt mindestes 80 %, noch mehr bevorzugt mindestens 90 und am meisten bevorzugt mindestens 93 % hydrolysiert sind. Vorzugsweise umfassen die vorliegenden Zusammensetzungen bezüglich des Gesamtgewichts der Feststoffe 0 bis 10 Gew.-% Wasserverdickungsmittel, mehr bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt weniger als 3 Gew.-% und am meisten bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, zum Beispiel weniger als 0,5 Gew.-%.
Die Zusammensetzungen können eine oder mehrere oder eine Mischung aus zwei oder mehr Epoxyharz-Härtungsaktivatoren und/oder Vernetzungsmitteln umfassen. Beispiele sind zum Beispiel blockierte Polyisocyanate, Imidazol und Imidazolderivate wie 2-Methylimidazol, 2-Ethylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol, 2-Phenylimidazol, 4-Phenylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-phenylimidazol und 1-(2-Cyanoethyl)-2-ethyl-4-methylimidazol; Guanamine wie Guanamin, Acetoguanamin und Benzoguanamin; und Aminverbindungen wie Dicyandiamid, Benzyldimethylamin, 4-(Dimethylamino)-N,N-dimethylbenzylamin, 4-Methoxy-N,N-dimethylbenzylamin, 4-Methyl-N,N-dimethylbenzylamin und Melamin.
Bevorzugte Vernetzungsmittel/Härtungsmittel weisen Imidazol und Imidazolderivate auf. Ein Vorteil von Imidazolen ist, dass sie im Allgemeinen in Wasser löslich sind und folglich weniger dazu neigen, sich mit reaktiven Feststoffteilchen zu vereinigen, die in den Zusammensetzungen vorliegen können. Dies kann insbesondere in einteiligen Systemen zu einer verbesserten Lagerfähigkeit der Zusammensetzung führen. Bevorzugte thermische Vernetzungsmittel weisen auch Aldehydkondensationsprodukte wie zum Beispiel Melaminformaldehydharze auf. Geeignete Melaminformaldehydharze sind zum Beispiel in den US-Patentschriften 5,536,620 und 4,247,621 beschrieben. Vorzugsweise sind die Melaminformaldehydharze acryliert. Ferner wird bevorzugt, dass die Melaminformaldehydharze verethert sind.
In zweiteiligen Systemen wird bevorzugt, Epoxyhärtungsmittel und/oder Vernetzungsmittel (falls verwendet) in einem anderen Teil als den (nicht acrylierten) epoxyfunktionellen Bestandteilen bereitzustellen.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen vorzugsweise nur vergleichsweise kleine Mengen organischer Lösungsmittel und weisen am meisten bevorzugt sogar gar keine organischen Lösungsmittel auf. Dementsprechend weisen bevorzugte Zusammensetzungen bezüglich des Gesamtgewichts der Zusammensetzung weniger als 10 Gew.-% organische Lösungsmittel, mehr bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, sogar noch mehr bevorzugt weniger als 2 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 0 Gew.-% organisches Lösungsmittel auf.
In zweiteiligen Systemen wird bevorzugt, dass jeder Teil bezüglich des Gesamtgewichts beider Teile zusammen weniger als 5 Gew.-% organische Lösungsmittel, mehr bevorzugt weniger als 3 Gew.-% organische Lösungsmittel umfasst. Ferner wird bevorzugt, dass mindestens ein Teil bezüglich des Gesamtgewichts beider Teile zusammen weniger als 1 Gew.-% organische Lösungsmittel umfasst.
Vorzugsweise umfassen die vorliegenden Zusammensetzungen bezüglich des Gesamtgewichts der Feststoffe 10 bis 50 Gew.-% Zusatzstoffe, mehr bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%. Vorzugsweise umfassen die Zusammensetzungen bezüglich des Gesamtgewichts der Feststoffe 10 bis 40 Gew.-% Füllstoffe, mehr bevorzugt 15 bis 30 Gew.-%.
Dispersionen und Emulsionen
Bevorzugte Zusammensetzungen weisen Emulsionen und Dispersionen auf, wobei Dispersionen besonders bevorzugt werden. Dementsprechend können die vorliegenden Zusammensetzungen die Form von festen Teilchen in einer flüssigen Phase aufweisen. Zum Beispiel können die Zusammensetzungen feste Teilchen epoxyfunktioneller Bestandteile und/oder acrylierter epoxyfunktioneller Bestandteile in Wasser umfassen. Vorzugsweise beträgt die durchschnittliche Teilchengröße von festen Teilchen in den Dispersionen 0,1 bis 10 μm, mehr bevorzugt 0,5 bis 5 μm und am meisten bevorzugt 0,5 bis 1,0 μm.
Anwendungen
Die vorliegenden Zusammensetzungen sind auf dem Gebiet der Lötresists und Ätzresists zum Beschichten von Leiterplattensubstraten geeignet.
Die vorliegenden Zusammensetzungen können auf Leiterplatten durch jedes beliebige geeignete Verfahren aufgebracht werden. Geeignete Verfahren sind zum Beispiel die Siebbeschichtung, Vorhangbeschichtung, Sprühbeschichtung, Walzenbeschichtung, elektrostatische Sprühbeschichtung, Tauchbeschichtung und Spinnbeschichtung.
Nach dem Aufbringen auf das Substrat werden die Zusammensetzungen im Allgemeinen getrocknet, zum Beispiel durch Wärme und/oder ein Vakuum, bevor sie einer aktinischen Strahlung ausgesetzt werden, um das Wasser zu entfernen, das in der Zusammensetzung vorhanden ist. Vorzugsweise werden die Zusammensetzungen durch Wärme bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 100 °C, zum Beispiel 75 bis 90 °C getrocknet.
Eine geeignete Strahlung zum Härten der Zusammensetzungen ist eine aktinische Strahlung, zum Beispiel eine ultraviolette (UV-) Strahlung. Besonders auf dem Gebiet der Beschichtung von Leiterplatten kann bevorzugt werden, nur bestimmte Bereiche der Zusammensetzung auszusetzen. Da nur bestimmte Bereiche eine wesentliche Polymerisation und Härtung durchmachen, können die nicht ausgesetzten Bereiche relativ leicht getrennt (entfernt) werden, zum Beispiel durch Spülen/Auswaschen der Zusammensetzung mit einem Lösungsmittel, zum Beispiel einem wässrigen Lösungsmittel wie einer wässrigen alkalischen Lösung. Nach der Entfernung der nicht ausgesetzten Bereiche der Zusammensetzung umfasst das Substrat ein Muster, das durch die ausgesetzten Bereiche der Zusammensetzung gebildet wird.
Außerdem können die Zusammensetzungen durch Wärme gehärtet werden. Vorzugsweise werden die Zusammensetzungen einem Wärmehärtungsschritt unterzogen, nachdem sie einer aktinischen Strahlung ausgesetzt worden sind (und nach der Entfernung sämtlicher nicht ausgesetzter Bereiche). Die Wärmehärtung kann durch die Aussetzung der Zusammensetzung einer beliebigen geeigneten Temperatur ausgeführt werden, zum Beispiel durch die Aussetzung von Temperaturen im Bereich von 100 bis 300 °C, zum Beispiel im Bereich von 125 bis 200 °C oder im Bereich von 135 bis 150 °C.
Beispiele
Die folgenden Beispiele werden als bestimmte Ausführungsformen der Erfindung und zur Darlegung der Umsetzung und der Vorteile davon gegeben. Man muss verstehen, dass die Beispiele zur Erläuterung gegeben werden und die Beschreibung oder die folgenden Ansprüche in keiner Weise einschränken sollen. Glossar:
Beispiele 1 bis 9: Synthesen
Beispiel 1: angesäuerter acrylierter Epoxybestandteil
Ein photoaktives, alkalisch lösliches O-Cresolepoxynovolac-Oligomer wurde durch Auflösen von 900,0 g DPS-164 und 1,0 g MEHQ in 482,2 g Toluol in einem 3-Liter-Glasreaktionskolben unter Schütteln bei 80 °C hergestellt. 275,7 g Acrylsäure und 6,1 g TPP wurden hinzugegeben. Die Reaktion wurde 6 Stunden bei 117 °C unter Rückfluss ablaufen gelassen. Die Säurezahl wurde von 190,6 mg·KOH/g auf 1,5 meq·KOH/g reduziert, was eine Reaktionsvollendung von 99 % anzeigte. Die Temperatur wurde auf 90 °C verringert und 263,0 g zusätzliches Toluol wurden hinzugegeben. 287,2 g THPA wurden in das Gefäß gegeben und die Ansäuerungsreaktion wurde 3 Stunden lang bei 90 °C ablaufen gelassen, bis eine Säureendzahl von 128,3 meq·KOH/g erreicht wurde. Die Reaktion brachte 2.212,7 g einer Lösung mit 70 Feststoffen eines photoaktiven alkalisch löslichen O-Cresolepoxynovolacs hervor.
Beispiel 2: angesäuerter acrylierter Epoxybestandteil
In ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 wurde ein photoaktives, alkalisch lösliches O-Cresolepoxynovolac-Oligomer durch Auflösen von 842,4 g DPS-164 und 1,0 g MEHQ in 482,2 g Toluol in einem 3-Liter-Glasreaktionskolben unter Schütteln bei 80 °C hergestellt. 275,7 g Acrylsäure und 6,1 g TPP wurden hinzugegeben. Die Reaktion wurde 6 Stunden bei 117 °C unter Rückfluss ablaufen gelassen. Die Säurezahl wurde von 190,6 mg·KOH/g auf 1,5 meq·KOH/g reduziert, was eine Reaktionsvollendung von 99 % anzeigte. Die Temperatur wurde auf 90 °C verringert und 410,3 g zusätzliches Toluol wurden hinzugegeben. 287,2 g THPA wurden in das Gefäß gegeben und die Ansäuerungsreaktion wurde 3 Stunden lang bei 90 °C ablaufen gelassen, bis eine Säureendzahl von 75,0 meq·KOH/g erreicht wurde. Die Reaktion brachte 1.940,0 g einer Lösung mit 70 % Feststoffen eines photoaktiven alkalisch löslichen O-Cresolepoxynovolacs hervor.
Beispiel 3: reaktives Tensid
Eine reaktive Gruppe wurde auf ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymertensid gegeben, indem 1.200 Gramm Pluronics F-88 (2 Hydroxyläquivalente; Molekulargewicht = 11.000) und 16,6 Gramm THPA (2 Äquivalente) 2 Stunden lang bei 100 °C in einem 3-Liter-Glasreaktionskessel umgesetzt wurden. Die Säureendzahl war 10,3.
Beispiel 4: Epoxybestandteil mit Tensid, das auf sein Grundgerüst gepfropft ist
Ein mit einem Tensid gepfropftes Epoxyphenolnovolac-Oligomer wurde durch Umsetzen von 1.200 Gramm Pluronics F-88 (2 Hydroxyläquivalente; Molekulargewicht = 11.000) und 16,6 Gramm THPA (1 Äquivalent; Molekulargewicht = 152) 2 Stunden lang bei 100 °C in einem 3-Liter- Glasreaktionskessel (Säurezahl = 5,6) hergestellt. Zu diesem Produkt wurden 80,7 Gramm DEN 439 hinzugegeben und 2 Stunden lang bei 120 °C gehalten. Die Säurezahl wurde im Laufe der Reaktion von 5,6 auf 0,4 verringert.
Beispiel 5: Epoxybestandteil mit Tensid, das auf sein Grundgerüst gepfropft ist
Ein mit einem Tensid gepfropftes Epoxycresolnovolac-Oligomer wurde durch Umsetzen von 1.200 Gramm Pluronics F-88 (2 Hydroxyläquivalente; Molekulargewicht = 11.000) und 16,6 Gramm THPA (1 Äquivalent) 2 Stunden lang bei 100 °C in einem 3-Liter-Glasreaktionskessel (Säurezahl = 5,1) hergestellt. Zu diesem Produkt wurden 120,2 Gramm DPS-164 hinzugegeben und 3 Stunden lang bei 100 °C gehalten. Die Säurezahl wurde im Laufe der Reaktion von 5,1 auf 0,2 verringert.
Beispiel 6: Epoxybestandteil mit Tensid, das auf sein Grundgerüst gepfropft ist
Zuerst wurde eine mit einem Tensid gepfropfte Epoxyphenolnovolac-/Epoxycresolnovolac-Oligomermischung durch Umsetzen von 350,0 Gramm Pluronics F-88 mit 11,0 Gramm 2,4-Toluoldiisocyanat (2,4-TDI) 1 Stunde lang bei 90 °C in einem 2-Liter-Glasreaktionskessel hergestellt. 146 Gramm des resultierenden geschmolzenen wächsernen Materials wurden dann mit DPS 164 und DEN 439 gemischt und ½ Stunde lang bei 88 °C gehalten. Die FTIR-Analyse der resultierenden, mit einem Tensid gepfropften Epoxyprenolnovolac-/Epoxycresolnovolac-Oligomermischung zeigte die Gegenwart von Urethangruppen an. Die Bestimmung des Molekulargewichts durch GPC zeigte ein durchschnittliches Molekulargewicht (Mw) von 22.823 g/Mol und eine mittlere Molmasse (Mn) von 1.218 g7Mol an.
Beispiel 7: Epoxybestandteil mit Tensid, das auf sein Grundgerüst gepfropft ist
Auf ähnliche Weise wie in Beispiel 6 wurde ein mit einem Tensid gepfropftes Epoxycresolnovolac-Oligomer durch Umsetzen von 871,6 Gramm DPS-164, 126,3 Gramm Pluronics F-88 und 2,1 Gramm Toluoldiisocyanat (TDI) 1,5 Stunde lang bei 90 °C in einem 2-Liter-Glasreaktionskessel hergestellt.
Beispiel 8: angesäuerter acrylierter Epoxybestandteil mit Tensid, das auf sein Grundgerüst gepfropft ist
4.000 g DPS-164, 592 g DPS-164 gepfropft mit Pluronics F-88 (aus Beispiel 5) und 5 g MEHQ wurden in 2.536 g Toluol in einem 5-Gallonen-Reaktionskessel unter Schütteln bei 80 °C aufgelöst. 1.298 Gramm Acrylsäure und 22 Gramm Triphenylphosphin wurden in den Kessel gegeben und die Acrylisierungsreaktion wurde 6 Stunden lang bei 117 °C unter Rückfluss ablaufen gelassen. Die Säurezahl wurde in dem 6stündigen Verfahren auf 2,2 verringert. Das acrylierte, mit einem Tensid gepfropfte Epoxycresolnovolac-Oligomer wurde in 587 Gramm zusätzlichem Toluol mit 1.371 Gramm THPA 3 Stunden lang bei 90 °C auf eine Säurezahl von 78,3 weiter umgesetzt.
Beispiel 9: angesäuerter acrylierter Epoxybestandteil mit Tensid, das auf sein Grundgerüst gepfropft ist
550,0 g DPS-164, 81,0 g DPS-164 gepfropft mit Pluronics F-88 (aus Beispiel 6) und 0,7 g MEHQ wurden in 314,4 g Toluol in einem 3-Liter-Reaktionskolben unter Schütteln bei 80 °C aufgelöst. 174,5 Gramm Acrylsäure und 4,1 Gramm Triphenylphosphin wurden in den Kolben gegeben und die Acrylisierungsreaktion wurde 6 Stunden lang bei 117 °C unter Rückfluss ablaufen gelassen. Die Säurezahl verringerte sich von 190,6 auf 1,5. Das acrylierte, mit einem Tensid gepfropfte Epoxycresolnovolac-Oligomer wurde in 151,3 Gramm zusätzlichem Toluol mit 350,2 Gramm THPA 3 Stunden lang bei 100 °C weiter umgesetzt. Die Säureendzahl betrug 128,3.
Beispiele 10 bis 14: Dispersionen
Beispiel 10
432,5 Gramm Toluol aus 1.441,7 Gramm der selbstemulgierbaren angesäuerten O-Cresolepoxynovolacacrylat-Oligomer/Toluol-Mischung, die in Beispiel 8 hergestellt wurde, wurden mit Hilfe einer Vakuumdestillation entfernt. Die resultierenden 1.009,2 Gramm festes Produkt wurden mit 69,6 Gramm PnP, 50,4 Gramm Modaflow-Harz, 151,2 Gramm Santolink AM-129, 50,4 Gramm Sarbox SB 520E35, 75,6 Gramm SR 399, 2,0 Gramm Surfynol DF-75, 201,6 Gramm Irgacure 907 und 50,4 Gramm Firstcure ITX 1 Stunde lang bei 90 °C unter Schütteln in einem 3-Liter-Glasreaktionskolben vermischt. Die resultierende Mischung wurde mit Hilfe eines Phasenumkehrverfahrens in Wasser dispergiert, in dem 297,0 Gramm 10%ige wässrige Airvol-425-Lösung und 121,8 Gram entionisiertes Wasser langsam bei 100 U/Min. zu der Mischung hinzugegeben wurden. Die Temperatur wurde langsam auf 48 °C reduziert, an welchem Punkt die Mischung in eine wasserkontinuierliche Dispersion umgekehrt wurde. Die resultierende Dispersion wurde zusätzliche 17 Stunden lang gemischt, um eine mittlere Teilchengröße von 1,35 Mikrometer zu erhalten, die von einem Coulter-LS-Teilchengrößen-Analysiergerät gemessen wurde. Die Temperatur der Dispersion wurde im Laufe der zusätzlichen 17 Stunden langsam auf eine Endtemperatur von 32 °C verringert, wobei 2.669,5 Gramm einer wasserkontinuierlichen, stabilen photoaktiven und alkalisch löslichen Dispersion hervorgebracht wurden.
Beispiel 11
445,9 Gramm Toluol aus 1.486,4 Gramm der selbstemulgierbaren angesäuerten O-Cresolepoxynovolacacrylat-Oligomer/Toluol-Mischung, die in Beispiel 9 hergestellt wurde, wurden mit Hilfe einer Vakuumdestillation entfernt. Die resultierenden 1.040,5 Gramm festes Produkt wurden mit 78,1 Gramm PnP, 30,7 Gramm Modaflow-Harz, 121,0 Gramm Santolink AM-129, 48,9 Gramm Sarbox SB 520E35, 2,0 Gramm Surfynol DF-75, 169,9 Gramm Irgacure 907, 21,1 Gramm Irgacure 819 und 41,8 Gramm Firstcure ITX 1 Stunde lang bei 90 °C unter Schütteln in einem 3-Liter-Glasreaktionsgefäß vermischt. Die resultierende Mischung wurde mit Hilfe eines Phasenumkehrverfahrens in Wasser dispergiert, in dem 267,2 Gramm 10%ige wässrige Airvol-425-Lösung und 121,8 Gram entionisiertes Wasser langsam bei 100 U/Min. zu der Mischung hinzugegeben wurden. In ähnlicher Weise wie in Beispiel 10 wurde die Mischung in eine wasserkontinuierliche Dispersion umgekehrt, die 2.451,0 Gramm einer wasserkontinuierlichen, stabilen photoaktiven und alkalisch löslichen Dispersion mit einer mittleren Teilchengröße von 1,2 Mikrometern hervorbrachte, die mit Hilfe eines Coulter-LS-Teilchengrößen-Analysiergerät gemessen wurde.
Beispiel 12:
424,7 Gramm Toluol aus 1.415,5 Gramm der angesäuerten O-Cresolepoxynovolacacrylat-Oligomer-/Toluol-Mischung, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, wurden mit Hilfe einer Vakuumdestillation entfernt. Die resultierenden 990,9 Gramm festes Produkt wurden mit 74,8 Gramm des carboxylterminierten EO-/PO-Blockcopolymers, der in Beispiel 3 hergestellt wurde, 74,4 Gramm PnP, 23,7 Gramm Modaflow-Harz, 124,5 Gramm Santolink AM-129, 49,9 Gramm Sarbox SB 520E35, 1,0 Gramm Surfynol DF-75, 174,4 Gramm Irgacure 907, 24,7 Gramm Irgacure 819 und 42,8 Gramm Firstcure ITX eine Stunde lang bei 90 °C in einem 3-Liter-Glasreaktionsgefäß vermischt. Die resultierende Mischung wurde mit Hilfe eines Phasenumkehrverfahrens in Wasser dispergiert, in dem 267,2 Gramm 10%ige wässrige Airvol-425-Lösung und 121,8 Gram entionisiertes Wasser langsam bei 100 U/Min. zu der Mischung hinzugegeben wurden. In ähnlicher Weise wie in Beispiel 10 wurde die Mischung in eine wasserkontinuierliche Dispersion umgekehrt, die 2.471,1 Gramm einer wasserkontinuierlichen, stabilen photoaktiven und alkalisch löslichen Dispersion mit einer mittleren Teilchengröße von 1,3 Mikrometern hervorbrachte, die mit Hilfe eines Coulter-LS-Teilchengrößen-Analysiergeräts gemessen wurde.
Beispiel 13:
494,0 Gramm Toluol aus 1.646,6 Gramm der angesäuerten O-Cresolepoxynovolacacrylat-Oligomer-/Toluol-Mischung, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, wurden mit Hilfe einer Vakuumdestillation entfernt. Die resultierenden 1.152,6 Gramm festes Produkt wurden mit 34,2 Gramm des carboxylterminierten EO-/PO-Blockcopolymers, der in Beispiel 3 hergestellt wurde, 40,8 Gramm Butylcarbitol, 47,9 Gramm EEP, 336,2 Gramm 21%ige wässrige Airvol-205-Lösung, 153,7 Gramm Irgacure 907, 51,4 Gramm Irgacure 1700 und 17,1 Gramm Firstcure ITX 1 Stunde lang bei 90 °C in einem 3-Liter-Glasreaktionsgefäß vermischt. Die resultierende Mischung wurde mit Hilfe eines Phasenumkehrverfahrens in Wasser dispergiert, in dem 550,9 Gramm entionisiertes Wasser langsam bei 100 U/Min. zu der Mischung hinzugegeben wurden. In ähnlicher Weise wie in Beispiel 10 wurde die Mischung in eine wasserkontinuierliche Dispersion umgekehrt, die 2.451,0 Gramm einer wasserkontinuierlichen, stabilen photoaktiven und alkalisch löslichen Dispersion mit einer mittleren Teilchengröße von 2,0 Mikrometern hervorbrachte, die mit Hilfe eines Coulter-LS-Teilchengrößen-Analysiergeräts gemessen wurde.
Beispiel 14:
500,9 Gramm Toluol aus 1.669,5 Gramm der angesäuerten O-Cresolepoxynovolacacrylat-Oligomer-/Toluol-Mischung, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, wurden mit Hilfe einer Vakuumdestillation entfernt. Die resultierenden 1.168,6 Gramm festes Produkt wurden mit 93,4 Gramm PnP, 87,6 Gramm Pluronics F-88, 145,9 Gramm Santolink AM-129, 43,8 Gramm Sarbox SB 520E35, 2,5 Gramm Surfynol DF-75, 203,2 Gramm Irgacure 907, 29,2 Gramm Irgacure 819 und 50,2 Gramm Firstcure ITX 1 Stunde lang bei 90 °C in einem 3-Liter-Glasreaktionsgefäß vermischt. Die resultierende Mischung wurde mit Hilfe eines Phasenumkehrverfahrens in Wasser dispergiert, in dem 321,4 Gramm 10%ige wässrige Airvol-425-Lösung und 510,8 Gramm entionisiertes Wasser langsam bei 100 U/Min. zu der Mischung hinzugegeben wurden. In ähnlicher Weise wie in Beispiel 10 wurde die Mischung in eine wasserkontinuierliche Dispersion umgekehrt, die 2.003,1 Gramm einer wasserkontinuierlichen, stabilen photoaktiven und alkalisch löslichen Dispersion mit einer mittleren Teilchengröße von 1,3 Mikrometern hervorbrachte, die mit Hilfe eines Coulter-LS-Teilchengrößen-Analysiergeräts gemessen wurde.
Beispiele 15 bis 17: Füllstoffbreie
Beispiel 15:
Ein 1,2-Liter-Edestahlmischgefäß wurde mit 110,5 Gramm GHD-9006 Sunsperse Green, 289,5 Gramm entionisiertem Wasser, 17,1 Gramm Tego Dispers 740W, 13,2 Gramm Tego Dispers 735W, 3,9 Gramm Surfynol 420 (Air Products) beladen und bei 600 U/Min mit Hilfe eines Mischers mit hoher Scherkraft mit einem Hockmeyer-Mischblatt des Typs G bis zur Homogenität gemischt. 88,2 Gramm Silysia 440, 350,0 Gramm Micral 932, 350,0 Gramm Zircopax Plus und 350,0 Gramm Sparmite F wurden langsam unter Mischen bis zur vollständigen Dispergierung hinzugegeben. Die Mischgeschwindigkeit wurde auf 1.300 U/Min. erhöht, während die Materialien eingeführt wurden, um eine kontinuierliche Dispergierung zu gewährleisten. Nach der Zugabe der Füllstoffe wurde die Mischung 20 Minuten lang gemischt, um die Dispergierung zu gewährleisten. 9,2 Gramm Curezol 2MA-OK und 9,2 Gramm Surfynol DF-75 wurden langsam hinzugegeben und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 1.300 U/Min. bis zur Homogenität gemischt. 131,6 Gramm 15%ige wässrige Airvol-425-Lösung wurden hinzugegeben und die Endmischung wurde bei 600 U/Min. 15 Minuten lang gerührt, um eine vollständige Homogenität zu gewährleisten. Der resultierende Brei wurde durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert und brachte 1.470,9 Gramm gefilterten Brei hervor.
Beispiel 16:
Ein 1,2-Liter-Edestahlmischgefäß wurde mit 113,8 Gramm GHD-9006 Sunsperse Green, 221,4 Gramm entionisiertem Wasser, 17,3 Gramm Tego Dispers 740W, 7,4 Gramm Tego Dispers 735W, 3,7 Gramm Surfynol 420 (Air Products) beladen und bei 600 U/Min mit Hilfe eines Mischers mit hoher Scherkraft mit einem Hockmeyer-Mischblatt des Typs G bis zur Homogenität gemischt. 22,3 Gramm Aerosil 200, 350,0 Gramm Micral 932, 350,0 Gramm Zircopax Plus und 350,0 Gramm Sparmite F wurden langsam unter Mischen bis zur vollständigen Dispergierung hinzugegeben. Die Mischgeschwindigkeit wurde auf 1.300 U/Min. erhöht, während die Materialien eingeführt wurden, um eine kontinuierliche Dispergierung zu gewährleisten. Nach der Zugabe der Füllstoffe wurde die Mischung 20 Minuten lang gemischt, um die Dispergierung zu gewährleisten. 13,6 Gramm Curezol 2MA-OK und 5,0 Gramm Surfynol DF-75 wurden langsam hinzugegeben und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 1.300 U/Min. bis zur Homogenität gemischt. 288,2 Gramm 15%ige wässrige Airvol-425-Lösung wurden hinzugegeben und die Endmischung wurde bei 600 U/Min. 15 Minuten lang gerührt, um eine vollständige Homogenität zu gewährleisten. Der resultierende Brei wurde durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert und brachte 1.416,8 Gramm gefilterten Brei hervor.
Beispiel 17:
Ein 1,2-Liter-Edestahlmischgefäß wurde mit 113,8 Gramm GHD-9006 Sunsperse Green, 221,6 Gramm entionisiertem Wasser, 17,6 Gramm Tego Dispers 740W, 7,6 Gramm Tego Dispers 735W, 3,8 Gramm Surfynol 420 (Air Products) beladen und bei 600 U/Min. mit Hilfe eines Mischers mit hoher Scherkraft mit einem Hockmeyer-Mischblatt des Typs G bis zur Homogenität gemischt. 22,7 Gramm Aerosil 200, 350,0 Gramm Micral 932, 350,0 Gramm Zircopax Plus und 350,0 Gramm Sparmite F wurden langsam unter Mischen bis zur vollständigen Dispergierung hinzugegeben. Die Mischgeschwindigkeit wurde auf 1.300 U/Min. erhöht, während die Materialien eingeführt wurden, um eine kontinuierliche Dispergierung zu gewährleisten. Nach der Zugabe der Füllstoffe wurde die Mischung 20 Minuten lang gemischt, um die Dispergierung zu gewährleisten. 13,8 Gramm Curezol 2MA-OK und 5,0 Gramm Surfynol DF-75 wurden langsam hinzugegeben und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 1.300 U/Min. bis zur Homogenität gemischt. 287,1 Gramm 15%ige wässrige Airvol-425-Lösung wurden hinzugegeben und die Endmischung wurde bei 600 U/Min. 15 Minuten lang gerührt, um eine vollständige Homogenität zu gewährleisten. Der resultierende Brei wurde durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert und brachte 1.430,5 Gramm gefilterten Brei hervor.
Beispiel 18: Aerosil-Dispersion
Ein Mischgefäß wurde mit 92,1 Gramm entionisiertem Wasser, 0,2 Gramm Tego Dispers 740W, 0,5 Gramm Tego Dispers 735W und 0,3 Gramm Rhodoline 6681 beladen. 12,4 Gramm Aerosil 200 wurden hinzugegeben und die Materialien wurden bei 600 U/Min. mit Hilfe eines Mischers mit hoher Scherkraft mit einem Hockmeyer-Mischblatt des Typs G bis zur Homogenität vermischt. 0,2 Gramm Rheolate 210 wurden hinzugegeben und die Endmischung wurde bei 600 U/Min. 15 Minuten lang gemischt, um eine vollständige Homogenität zu gewährleisten. Die resultierende Dispersion wurde durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert.
Beispiel 19: Monomerbrei
Ein Edelstahlmischgefäß wurde mit 18,7 Gramm entionisiertem Wasser, 10,9 Gramm GHD-9006 Sunsperse Green, entionisiertem Wasser, 3,2 Gramm Tego Dispers 740W und 2,6 Gramm Rhodoline 6681 beladen und die Materialien wurden bei 600 U/Min. mit Hilfe eines Mischers mit hoher Scherkraft mit einem Hockmeyer-Mischblatt des Typs G vermischt. In das Gefäß wurden dann 2,9 Gramm Dyhard 1005, 24,8 Gramm Micral 932, 24,8 Gramm Zircopax Plus und 24,8 Gramm Sparmite F langsam unter Mischen bei 1.300 U/Min. 20 Minuten lang hinzugegeben. 0,6 Gramm Rheolate 310, 26,8 Gramm AM 129, 4,0 Gramm SR399 und 11,9 Gramm EB 230 wurden dann langsam in das Gefäß gegeben und die resultierende Mischung wurde bei 1.300 U/Min. 15 Minuten lang bis zur Homogenität gemischt. 40,8 Gramm 21%ige wässrige Airvol-205-Lösung wurden hinzugegeben und die Endmischung wurde bei 600 U/Min. 15 Minuten lang gerührt, um die Homogenität zu gewährleisten. Der resultierende Brei wurde durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert und brachte 1.430,5 Gramm gefilterten Brei hervor.
Beispiel 20: Füllstoffbrei
Ein Mischgefäß wurde mit 1,08 Pfund GHD-9006 Sunsperse Green, 2,12 Pfund entionisiertem Wasser, 0,15 Pfund Tego Dispers 740W, 0,05 Pfund Tego Dispers 735W, 0,26 Pfund Surfynol 104DPM (Air Products) beladen und die Materialien wurden bei 600 U/Min. mit Hilfe eines Mischers mit hoher Scherkraft mit einem Hockmeyer-Mischblatt des Typs G bis zur Homogenität vermischt. 0,20 Pfund Aerosil 200, 3,38 Pfund Micral 932, 3,38 Pfund Zircopax Plus und 3,38 Pfund Sparmite F wurden unter Mischen bis zur kompletten Dispergierung langsam in das Gefäß gegeben. Die Mischgeschwindigkeit wurde auf 1.300 U/Min. erhöht, während die Materialien eingeführt wurden, um eine kontinuierliche Dispergierung zu gewährleisten. Nach der Zugabe der Füllstoffe wurde die Mischung 20 Minuten lang vermischt, um die Dispergierung zu gewährleisten. 0,12 Pfund Curezol 2MA-OK und 0,31 Pfund Surfynol DF-75 wurden dann langsam in das Gefäß gegeben und die Mischung wurde 15 Minuten lang bei 1.300 U/Min. bis zur Homogenität gemischt. 3,01 Pfund 15%ige wässrige Airvol-425-Lösung wurden hinzugegeben und die Endmischung wurde 15 Minuten lang bei 600 U/Min. gemischt, um die Homogenität zu gewährleisten.
Der resultierende Brei wurde durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert und brachte 1.430,5 Gramm gefilterten Brei hervor.
Beispiel 21: Epoxydispersion
Ein 3-Liter-Glasreaktionskessel wurde mit 900 Gramm DEN 439,300 Gramm DPS 164, 90 Gramm epoxy-gepfropftem Tensid (Beispiel 4), 24,0 Gramm Modaflow, 8,0 Gramm Surfynol DF-75 und 41,3 Gramm PnP beladen. Die Materialien wurden unter Vermischen bei 60 U/Min. auf 90 °C erwärmt und 1 Stunde lang dabei gehalten. Das Erwärmen des Kessels wurde gestoppt und 262 Gramm entionisiertes Wasser wurden über einen Zeitraum von 30 Minuten hineingetröpfelt, während der Kessel abkühlte. Bei Vollendung der Zugabe des entionisierten Wassers wurden 159,0 Gramm 10%ige wässrige Airvol-425-Lösung über einen Zeitraum von 15 Minuten hineingetröpfelt. Die Mischung, die auf natürliche Weise auf 50 °C abgekühlt wurde, wurde in eine wasserkontinuierliche Dispersion umgekehrt. Nach 12stündigem Mischen wurde eine monomodale Teilchenverteilung mit einer mittleren Teilchengröße von 1,523 μm erhalten. Die Dispersion wurde mit 270,0 Gramm entionisiertem Wasser und 1,8 Gramm Kathon-LX-Lösung (1,5 %) weiter abgelassen.
Die resultierende Dispersion wies bei 10 U/Min. eine Viskosität von 24.600 cP und bei 1 U/Min. eine Viskosität von 78.000 cP auf, die durch einen Brookfield-RVT-Viskositätsmesser mit einer #6-Spindel bei 25 °C bestimmt wurde.
Beispiel 22: Epoxydispersion
Ein 3-Liter-Glasreaktionskessel wurde mit 751 Gramm DEN 439,248 Gramm DPS 164, 145,9 Gramm epoxy-gepfropftem Tensid (Beispiel 6) und 42,0 Gramm PnP beladen. Die Materialien wurden unter Vermischen bei 60 U/Min. auf 90 °C erwärmt und 1 Stunde lang dabei gehalten. Das Erwärmen des Kessels wurde gestoppt und 233,9 Gramm entionisiertes Wasser wurden über einen Zeitraum von 30 Minuten hineingetröpfelt, während der Kessel abkühlte. Bei Vollendung der Zugabe des entionisierten Wassers wurden 111,0 Gramm 10%ige wässrige Airvol-425-Lösung über einen Zeitraum von 15 Minuten hineingetröpfelt. Die Mischung, die auf natürliche Weise auf 50 °C abgekühlt wurde, wurde in eine wasserkontinuierliche Dispersion umgekehrt. Nach 12stündigem Mischen wurde eine mittlere Teilchengröße von 0,787 μm erhalten. Die Dispersion wurde mit 348 Gramm entionisiertem Wasser und 1,8 Gramm Kathon-LX-Lösung (1,5 %) weiter abgelassen.
Beispiel 23: Epoxydispersion
Ein 3-Liter-Glasreaktionskessel wurde mit 900 Gramm DEN 439, 300 Gramm DPS 164, 90 Gramm carboxylterminiertem EO-/PO-Blockcopolymer (Beispiel 2), 7,1 Gramm Surfynol DF-75 und 40,9 Gramm PnP beladen. Die Materialien wurden unter Vermischen bei 60 U/Min. auf 90 °C erwärmt und 1 Stunde lang dabei gehalten. Das Erwärmen des Kessels wurde gestoppt und 262 Gramm entionisiertes Wasser wurden über einen Zeitraum von 30 Minuten hineingetröpfelt, während der Kessel abkühlte. Bei Vollendung der Zugabe des entionisierten Wassers wurden 166,0 Gramm 10%ige wässrige Airvol-425-Lösung über einen Zeitraum von 15 Minuten hineingetröpfelt. Die Mischung, die auf natürliche Weise auf 50 °C abgekühlt wurde, wurde in eine wasserkontinuierliche Dispersion umgekehrt. Nach 12stündigem Mischen wurde eine monomodale Teilchenverteilung mit einer mittleren Teilchengröße von 0,976 μm erhalten. Die Dispersion wurde mit 304,0 Gramm entionisiertem Wasser und 1,8 Gramm Kathon-LX-Lösung (1,5 %) weiter heruntergelassen.
Die Dispersion wies bei 10 U/Min. eine Viskosität von 66.300 cP und bei 1 U/Min. eine Viskosität von 300.000 cP auf, die durch einen Brookfield-RVT-Viskositätsmesser mit einer #6-Spindel bei 25 °C bestimmt wurde.
Beispiel 24 bis 28: Leiterplatten-Beschichtungszusammensetzungen
Beispiel 24:
In ein Ein-Gallonen-Mischgefäß wurden 1.391,9 Gramm Oligomerdispersion (Beispiel 10) geladen. Unter Mischen mit hoher Scherung bei 600 U/Min. mit Hilfe eines Dispergierers des Cowles-Typs wurden 423,1 Gramm Füllstoffbrei (Beispiel 15), 60,5 Gramm Silysia 440 und 124,5 Gramm entionisiertes Wasser in das Gefäß gegeben. Die resultierende Mischung wurde 30 Minuten lang bei 600 U/Min. gerührt, um die Homogenität zu gewährleisten, und durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert. Die gefilterte Mischung wurde per Hand mit 313,3 Gramm Epoxydispersion (Beispiel 21) vermischt und mit 593,7 Gramm entionisiertem Wasser abgelassen.
Beispiel 25:
In ein Ein-Gallonen-Mischgefäß wurden 1.411,4 Gramm Oligomerdispersion (Beispiel 11) geladen. Unter Mischen mit hoher Scherung bei 600 U/Min. mit Hilfe eines Dispergierers des Cowles-Typs wurden 406,8 Gramm Füllstoffbrei (Beispiel 15), 59,0 Gramm Silysia 440 und 122,8 Gramm entionisiertes Wasser in das Gefäß gegeben. Die resultierende Mischung wurde 30 Minuten lang bei 600 U/Min. gerührt, um die Homogenität zu gewährleisten, und durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert.
Die gefilterte Mischung wurde per Hand mit 374,9 Gramm Epoxydispersion (Beispiel 22) vermischt und mit 631,8 Gramm entionisiertem Wasser abgelassen.
Beispiel 26:
In ein Ein-Gallonen-Mischgefäß wurden 1.414,8 Gramm Oligomerdispersion (Beispiel 12) geladen. Unter Mischen mit hoher Scherung bei 600 U/Min. mit Hilfe eines Dispergierers des Cowles-Typs wurden 420,5 Gramm Füllstoffbrei (Beispiel 16), 62,9 Gramm Silysia 440 und 101,8 Gramm entionisiertes Wasser in das Gefäß gegeben. Die resultierende Mischung wurde 30 Minuten lang bei 600 U/Min. gerührt, um die Homogenität zu gewährleisten, und durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert.
Die gefilterte Mischung wurde per Hand mit 354,9 Gramm Epoxydispersion (Beispiel 23) vermischt und mit 682,6 Gramm entionisiertem Wasser abgelassen.
Beispiel 27:
In ein Ein-Gallonen-Mischgefäß wurden 1.463,9 Gramm Oligomerdispersion (Beispiel 13) geladen. Unter Mischen mit hoher Scherung bei 600 U/Min. mit Hilfe eines Dispergierers des Cowles-Typs wurden 326,8 Gramm Aerosil-200-Dispersion (Beispiel 18) und 608,7 Gramm Monomerbrei (Beispiel 19) in das Gefäß gegeben. Die resultierende Mischung wurde 30 Minuten lang bei 600 U/Min. gerührt, um die Homogenität zu gewährleisten, und durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert. Die gefilterte Mischung wurde per Hand mit 189,6 Gramm Epirez 5003-W-55, 63,2 Gramm Epirez 6006-W-70 vermischt und mit 631,8 Gramm entionisiertem Wasser abgelassen.
Beispiel 28
In ein Ein-Gallonen-Mischgefäß wurden 706,8 Gramm Oligomerdispersion (Beispiel 14) geladen. Unter Mischen mit hoher Scherung bei 600 U/Min. mit Hilfe eines Dispergierers des Cowles-Typs wurden 250,4 Gramm Füllstoffbrei (Beispiel 20) und 30,1 Gramm Aerosil K-315 in das Gefäß gegeben. Die resultierende Mischung wurde 30 Minuten lang bei 600 U/Min. gerührt, um die Homogenität zu gewährleisten, und durch ein 75-μm-Filtermedium gefiltert.
Die gefilterte Mischung wurde per Hand mit 150,3 Gramm Epoxydispersion (Beispiel 23) vermischt und mit 337 Gramm entionisiertem Wasser abgelassen.
Prüfung
Probenherstellung:
Eine 3 mm dicke Schicht der Zusammensetzung gemäß Beispiel 24 wurde auf ein kupferkaschiertes Epoxylaminatsubstrat von 6'' × 6'' aufgebracht und nachfolgend 35 Minuten lang bei 185 °Fahrenheit (85 °C) an der Luft getrocknet. Die getrocknete Beschichtung wurde mit einem diazo-beschichteten Mylar-Photowerkzeug in nahen Kontakt gebracht und einem UV-Licht von 500 mJ unter einem Vakuum von 22 ''Hg ausgesetzt. Das Mylar-Photowerkzeug wurde entfernt und die ausgesetzte Schicht wurde in einem standardgemäßen kommerziellen Entwickler durch 60sekündiges Waschen bei 95 °Fahrenheit (35 °C) mit einer wässrigen alkalischen 1%igen Na₂CO₃-Lösung entwickelt. Die entwickelte Schicht wurde schließlich 60 Minuten lang bei 300 °Fahrenheit (149 °C) wärmegehärtet.
Das gleiche Verfahren wurde zur Herstellung von Proben mit den Zusammensetzungen der Beispiele 25 bis 28 eingesetzt. Die Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzungen für Leiterplatten gemäß Beispiel 24 bis 28 sind in Tabelle 1 dargelegt (für Prüfverfahren sie weiter unten): Tabelle 1: Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzungen für Leiterplatten

(O) = akzeptabel; (X) = schlecht

Testverfahren:
Klebrigkeitstrockenhärte
Eine Beschichtung wurde als klebrigkeitsfrei betrachtet, wenn nach der oben erwähnten Aussetzung eines UV-Lichts von 500 mJ das diazo-beschichtete Mylar-Photowerkzeug von der Schicht entfernt werden konnte, ohne zu kleben oder die nicht ausgesetzten Bereiche der Beschichtung zu entfernen.
Alkalische Widerstandsfähigkeit
Nach dem Entwicklungsschritt während der Probenherstellung wurde die Schicht mit dem bloßen Auge auf Schäden und Defekte (zum Beispiel Krater in der Oberfläche) untersucht. Wenn die Schicht unklar war und/oder eine wesentliche Menge Defekte enthielt, wurde die alkalische Widerstandsfähigkeit für schlecht gehalten. Wenn die Schicht im Wesentlichen klar war und im Wesentlichen keine Defekte aufwiese, wurde die alkalische Widerstandsfähigkeit als akzeptabel betrachtet.
Photosensibilität: Stouffer-Stufe
Die Einschätzung der Photosensibilität wurde durch Aussetzen eines Teils der Zusammensetzung durch einen Stouffer-Stufenkeil der Stufe 21 vorgenommen. Das Ergebnis wurde nach dem Entwicklungsschritt ausgewertet.
Heißluftlötnivellierung
Nach dem Wärmehärtungsschritt wurde ein Teil des beschichteten Kupfersubstrats bei 460 °F (238 °C) 5 Sekunden lang in Lötmetall getaucht. Das beschichtete Substrat wurde dann von dem Lötmetall entfernt und die Oberfläche der gehärteten Schicht wurde mit dem bloßen Auge auf Schäden analysiert. Wenn die Oberfläche wesentliche Beschädigungen aufwies, wurde die Heißluftlötnivellierung für schlecht gehalten, wenn die Oberfläche im Wesentlichen keine Beschädigungen aufwies, dann wurde die Heißluftlötnivellierung für akzeptabel gehalten.
Oberflächenanomalien
Nach dem Wärmehärtungsschritt wurde die Oberfläche der Schicht mit bloßem Auge auf Anomalien (zum Beispiel Löcher, Krater und Grübchen) untersucht. Wenn die Oberfläche im Wesentlichen keine Anomalien aufwies, wurde die Menge der Oberflächenanomalien für akzeptabel gehalten. Wenn die Oberflächen eine wesentliche Menge Anomalien (zum Beispiel mehr als 10 Löcher/Krater/Grübchen) enthielt, wurde die Menge der Oberflächenanomalien für schlecht gehalten.
Bleistifthärte
Die Bleistifthärte der wärmegehärteten Schicht wurde gemäß TM 2.4.27.2 des IPC-TM-650 bestimmt und gemäß den Kriterien ausgewertet, die in IPC-SM-840C, 3.5.1 definiert sind.
Haftung
Die Haftung der wärmegehärteten Schicht an dem Kupfersubstrat wurde gemäß TM 2.4.28.1 des IPC-TM-650 bestimmt und gemäß den Kriterien ausgewertet, die in IPC-SM-840C, 3.5.2 definiert sind.
Nachdem die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, wird man verstehen, dass viele Modifikationen davon für den Fachmann offensichtlich sind, und deshalb wird beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt ist.

Claims

Beschichtungszusammensetzung für Leiterplatten, umfassend: (a) einen oder mehrere wärmehärtende Bestandteile; (b) einen oder mehrere photoreaktive Bestandteile; (c) einen oder mehrere Photoinitiatoren; (d) Wasser; und mindestens einen der folgenden Bestandteile (1) bis (2) (1) einen wärmehärtenden Bestandteil, umfassend einen oder mehrere wärmehärtende Gruppen, und ein Polyethertensid; (2) einen photoreaktiven Bestandteil, umfassend: mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen, und ein Polyethertensid.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der wärmehärtende Bestandteil von Bestandteil (1) durch Umsetzen eines oder mehrerer Polyethertenside, die eine epoxyreaktive Gruppe aufweisen, mit einem Epoxyharz mit einem oder mehreren Epoxiden hergestellt wird.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der photoreaktive Bestandteil von Bestandteil (2) hergestellt wird durch (i) Umsetzen eines oder mehrerer Polyethertenside, die eine epoxyreaktive Gruppe aufweisen, mit einem Epoxyharz mit einem oder mehreren Epoxiden, um einen epoxyfunktionellen Bestandteil zu bilden, der ein Tensid umfasst; (ii) (Meth)acrylieren des epoxyfunktionellen Bestandteiles, der in Schritt (i) erhalten wird, mit einer ethylenisch ungesättigten Säure; und (iii) optional, Säuern des (meth)acrylierten epoxyfunktionellen Bestanteils, der in Schritt (ii) erhalten wird, mit einer Dicarbonsäure oder einem Anhydrid.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der eine oder die mehreren wärmehärtenden Bestandteile den Bestandteil (1) aufweisen.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der eine oder die mehreren photoreaktiven Bestandteile den Bestandteil (2) aufweisen.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Bestandteil (1) ein Molekulargewicht von mindestens etwa 500 g/Mol aufweist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Bestandteil (2) durch ein Verfahren hergestellt wird, das Folgendes umfasst: (i) zuerst das Umsetzen eines epoxyfunktionellen Bestandteils, der mindestens zwei Epoxygruppen umfasst, mit einem Polyethertensid, das mindestens eine epoxyreaktive Gruppe umfasst; (ii) nach Schritt (i) das Umsetzen des epoxyfunktionellen Bestandteils mit einer ungesättigten Monocarbonsäure; und (iii) nach Schritt (ii) das Umsetzen des erhaltenen ungesättigten Bestandteils mit einem gesättigten oder ungesättigten mehrbasischen Anhydrid.
Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei der Epoxybestandteil, der mindestens zwei Epoxygruppen umfasst, ein Epoxyharz ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Bisphenol-A-artigem Epoxyharz, Bisphenol-F-artigem Epoxyharz, tetraphenolethanartigem Epoxyharz, Phenolnovolac-Epoxyharz, Bisphenol-A-Novolac-Epoxyharz, O-Cresolepoxynovolac-Epoxyharz, Trisphenolnovolac-Epoxyharzen und zykloaliphatischen Epoxyharzen.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei das Polyethertensid, das mindestens eine epoxyreaktive Gruppe umfasst, ein Polyethertensid ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus statistischen oder Blockcopolymer-Ethylenoxid-Propylenoxid-Tensiden, die auf mindestens einem Endpunkt mit Isocyanat, Hydroxyl, einer Methoxy- und/oder Carboxyfunktionalität abgeschlossen sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Polyethertensid ein durchschnittliches Molekulargewicht von 500 bis 50.000 g/Mol aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei das Molekulargewicht im Bereich von 5.000 bis 20.000 g/Mol liegt.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die ungesättigte Monocarbonsäure ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Acrylsäure Methacrylsäure.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der epoxyfunktionelle Bestandteil in Schritt (ii) mit 0,5 bis 1,1 Äquivalenten der ungesättigten Monocarbonsäure umgesetzt wird.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das gesättigte oder ungesättigte mehrbasische Säureanhydrid ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Phthalsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, und/oder Tetrahydrophthalsäureanhydrid.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei der erhaltende ungesättigte Bestandteil in Schritt (iii) mit 0,5 bis 1,0 Äquivalenten des gesättigten oder ungesättigten mehrbasischen Säureanhydrids umgesetzt wird.
Verfahren zum Beschichten einer Leiterplatte, umfassend: (i) Aufbringen der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 auf eine Leiterplatte; (ii) Aussetzen von Bereichen der Zusammensetzung einer Strahlung, um ein durch Strahlung gehärtetes Muster zu bilden; (iii) Entfernen der nicht ausgesetzten Bereiche der Zusammensetzung von der Leiterplatte; und (iv) Wärmeaussetzen des durch Strahlung gehärteten Musters.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Entfernen des Wassers von der Zusammensetzung nach Aufbringen der Zusammensetzung auf die Leiterplatte.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Wasser bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 90 °C entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die nicht ausgesetzten Bereiche mit einer wässrigen alkalischen Lösung entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die durch Strahlung gehärtete Beschichtung einer Temperatur im Bereich von 125 bis 200 °C ausgesetzt wird.
Leiterplatte, umfassend eine Beschichtung, die durch ein Verfahren erhalten wird, welches das Härten der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.
Leiterplatte, umfassend eine Beschichtung, die mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20 erhalten wird.