NO148190B - Fotopolymeriserbar trykkfarge for silketrykk. - Google Patents

Abstract

otopolymeriserbar trykkfarge for silketrykk.

Description

Denne oppfinnelsen vedrører fotopolymeriserbare trykkfarger

for bruk ved dannelse av avrivbare motstandsmaterialer på substrater som trykte kretsbord.

Ved fremstilling av trykte kretser inngår flere viktige prosesstrinn. Disse omfatter etsing, elektroplettering og strømløs plettering. Slike prosesstrinn utføres konvensjon-

elt ved hjelp av fremkallbare fotomotstander som vist f.eks. i US-patent 3.469.982. Kort sammenfattet krever en slik prosess belegging av en kobberbelagt glassfiberplate med en fotopolymeriserbar film, eksponering av filmen med aktinisk bestråling, avvasking av det ueksponerte området og levning av ■ fotomotstand-mønsteret på platen. Deretter blir det eksponerte området modifisert som ønsket, f.eks. ved et etsemiddel. Motstanden kan fjernes ved hjelp av en kom-binasjon av et løsningsmiddel og mekanisk fjerning.

Den forannevnte prosessen har mange ulemper. Først er det

under dannelsen av den fotopolymeriserbare filmen nødvendig å tørke det organiske løsningsmidlet. Tørkingen er tidskrevende og løsningsmiddeldampene forurenser atmosfæren. Dernest må den eksponerte fotomotstanden bli fremkalt.

Dette er igjen tidskrevende og kostbart p.g.a. bruken og gjenvinningen av løsningsmidler som igjen er en kilde til atmosfærisk forurensning. Til slutt er det vanskelig å

rive av disse fotomotstandene, et trinn som ofte er nød-

vendig før videre tilvirkning er mulig.

I overensstemmelse med oppfinnelsen er det nå oppdaget at forannevnte ulemper ken. overvinnes ved å bruke fotopolymeriserbare silketrykksfarger ifølge oppfinnelsen.

Silketrykk har blitt kommersielt benyttet i over 60 år. Prinsipielt omfatter teknikken pressing av trykksverte

gjennom de åpne maskene av et strukket stykke duk, opp-

rinnelig bestående av silke på et substrat egnet for trykking. For å danne mønsteret på overflaten dekkes duken delvis med

et maskeringsmateriale. Maskeringsmaterialet kan ganske

enkelt være en stensil eller en tørket lakk, skjellakk eller lim. Når duken har fått et mønster holdes den stramt på

en ramme og anbringes over substratet. Trykkfargen helles på duken og presses gjennom de åpne områdene med en gurnmi-valse. Deretter fjernes rammen og det trykte substratet tørkes.

Konvensjonelle silketrykksverter inneholder fra 40-50 % løsningsmiddel, en fullstendig negativ faktor. På den annen side må tapet av løsningsmiddel i løpet av trykkeprosessen unngås fordi det fører til en drastisk økning i viskositet og tetning i porene i .duken. På den annen side, når sverten er applisert på substratet kreves mye energi og tid for tørking. Således er en stilt overfor det dilemma å søke et løsningsmiddelsystem som ikke tørker før påføring, men som uten videre tørker deretter. Ytterligere problemer for-årsakes av nærværet av løsningsmidler, særlig lukt, giftighet, brennbarhet, eksplosivitet, løselighet, omkostninger og tilgjengelighet. Disse problemene er nå forsterket av offi-sielle bestemmelser som pålegger sterke begrensninger av utslippet av løsningsmidler i atmosfæren. Dertil p.g.a. løs-ningsmiddelomkostningene trengs dyrt gjenvinningsutstyr.

P.g.a. de forannevnte ulemper ved nærværet av et løsnings-middel i trykkfargen generelt, er det blitt foreslått i US-patentene 3.673.135 og 3.510.340 å bruke polymeriserbare blandinger som trykksverter. Slike polymeriserbare materialer er fri for løsningsmidler og trenger bare herding for å bli harde. Uheldigvis har slike blandinger som beskrevet i forannevnte patenter, ikke funnet anvendelse ved etsing og plettering av trykte kretser fordi slike blandinger ikke kan brukes ved silketrykk, og heller ikke er motstandsmateriale formet derav lett avrivbare. Videre er det, for å polymerisere trykkfarger i de nevnte patenter nødvendig å tilsette trykkfargen en katalysator i et sparat prosesstrinn. Ikke bare kompliserer dette trinnet prosessen, men fordi katalysatoren må løses opp, er løsningsmiddeltørking og gjenvinning nødvendig.

Foreliggende fotopolyireriserbare trykkfarge for silketrykk uten innhold av ureaktivt fortynningsmiddel og med en viskositet i området 5.000 - 200.000 cP, et syretall i området 0 - 120 og en tiksotropiindeks i området 1 - 4, og inneholdende

20 - 60 vekt-% av et polyesterbindemiddel,

25 - 50 vekt-% av en fotopolymeriserbar monomer ,og 5-10 vekt-% av et fri-radikalgivende fotopolymeri-seringsinitiatorsystem, fortrinnsvis en acyloin- eller benzoineter samt eventuelt en mindre mengde av en karboksylsyre, er særpreget - ved at minst 35 vekt-% av den f otopolymeriserbare monomer er et 'hydroksyakrylat eller -metakrylat med formelen

hvor R er hydrogen eller metyl og n er 2 eller 3, og at polyesterbindemidlet har en molekylvekt i området 500 - 50.000, og har et syretall i området 60 - 90.

En silketrykksprosess tilpasset trykkfargen ifølge oppfinnelsen kan beskrives som følger: 1. Silketrykk på overflaten av et substrat med flytende fotopolymeriserbar trykkfarge hvorved på overflaten av nevnte substrat levnes et mønster av en fotopolymeriserbar film som er minst 0.01 mm tykk. 2. Eksponering av den fotopolymeriserbare filmen på nevnte substrat med aktinisk bestråling for å danne en motstand på dette. 3. Permanent modifisering av tilstøtende områder på substratet som er ubeskyttet av motstanden ved å etse nevnte områder eller avsette materiale på dem. 4. Avrivning av motstanden fra overflaten av substratet.

Denne metoden overvinner ulempene i US-patent 3.469.982 angitt foran. Ifølge dette patentet dekkes hele overflaten av substratet med fotopolymeriserbart materiale. Etter eksponering fremkalles motstanden ved behandling med et løsningsmiddel for å oppløse den ueksponerte delen. Dette medfører tap av fotopolymeriserbar blanding og er særlig ufordelaktig hvor substratet behandles før belegning med fotopolymeriserbart materiale. F.eks. i tilfelle strømløs plettering, er det nødvendig å aktivere substratet før behandlingen i kobberløsningen; ellers kunne motstanden som selv er en polymer bli aktivert.

Denne aktiveringen kan påvirkes ufordelaktig av først den nødvendige varme ved lamineringen av det fotopolymeriserbare sjikt og deretter kontakt med fremkallingsløsningen. Derimot ved utføring av forannevnte metode påføres det fotopolymeriserbare sjiktet bare på utvalgte deler av substratet. Intet materiale går tapt. Silketrykksoperasjonen finner sted ved romtemperatur og det er ingen kontakt overhodet med de deler av substratet som skal behandles. Deretter trengs ingen fremkalling fordi intet av det fotopolymeriserbare materiale forblir uherdet. Følgelig unngås denne neste kilden til mulig ødeleggelse av det forbehandlede substratet.

En særlig fordel ved å bruke blandingen ifølge oppfinnelsen

i motsetning til de flyktige løsningsmiddelholdige silke-trykksvertene som er tidligere kjent, er at trykkfargene er 100 % faste (ikke-flyktige) før herdingen. Finere maske-størrelser kan derfor brukes for å gi tunge belegg, hvorved oppløsningsevnen økes. Arbeid med linjer og mellomrom under 0.025 mm blir mulig. I tillegg er det, fordi sverten kan etterlates i lang tid på duken uten noen herding eller fortykning, unødvendig å rense dukene under kortere still-stansperioder, og det spares tid og energi fordi herding av materialet kan utføres med eksponeringstider mindre enn 5 sekunder. Eliminering av tørkingen sparer opptil 90 %

av den elektriske energien siden ultra-fiolett herding er-statter den infrarøde tørkingen.

Det er særlig overraskende at motstandene som dannes ved hjelp av trykkfargen ifølge oppfinnelsen kan rives av under relativt milde betingelser, samtidig som de motstår de sure og alkaliske løsningene som er nødvendig for etsing og elektroplettering. Mens varigheten av motstandene varierer i overensstemmelse med den valgte sammensetningen, vil de alkaliske motstandene, som foretrekkes ifølge oppfinnelsen, forbli uberørt ved behandling i et alkalisk kobberpyrofos-fatpletteringsbad i 60 minutter ved en temperatur på 55° C. Lignende kan visse blandinger ifølge, oppfinnelsen tåle sur-heten av et kobbersulfat-elektropletteringsbad med en pH

på 0,2 i en periode på 3 0 minutter ved 2 5°C.

Lett fjerning er særlig viktig siden fremstilling med korroderende materialer kan påvirke substratet ufordelaktig og er generelt dyrere og farligere å behandle.

Hvor det er ønskelig å vaske substratet med en fortynnet alkalisk løsning skulle syretallet hos den opprinnelige sverten være fra 3 5-7 5. Dette syretallet kan oppnås enten ved å kontrollere polymerisasjonen i dannelsen av polyester-binderen eller ved å tilsette ytterligere karboksylsyrer, slik som i det senere beskrevne. De alkali-vaskbare motstandene ifølge oppfinnelsen er løselige i en løsning av 3 % natriumhydroksyd ved en temperatur på 6 0°C på mindre enn 2 minutter. De organisk-vaskbare motstandene oppløses i metylenklorid på mindre enn 1 minutt ved en temperatur

o

på 25 C.

Fortrinnsvis inneholder de fotopolymeriserbare blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse følgende andeler av essensielle komponenter: Det fotopolymeriserbare materialet ifølge oppfinnelsen inneholder som nevnt minst 3 5 vekt-% av et hydroksyalkyl-(met) akrylat som er angitt ved formelen

hvori R er hydrogen eller metyl og n er 2 eller 3. Denne generelle formelen omfatter monomerene hydroksyetyl-met7.

akrylat, hydroksyetyl-akrylat, hydroksypropyl-metakrylat og hydroksypropyl-akrylat. Akrylatene er mer fotoaktive,

men metakrylatene har den fordel at de er mindre toksiske.

De forannevnte materialene er særlig brukbare for dannelsen

av fotopolymeriserbare silketrykkfarger ifølge oppfinnelsen, siden de har den nødvendige ikke-flyktighet og polymerløslighet.

Mengden av hydroksyalkyl-(met)akrylat i det polymeriserbare materialet avhenger av den endelige anvendelse. F.eks.

der hvor motstanden skal brukes under konvensjonell sur etsing og pletteringsbad, kan hydroksyalkyl-(met)akrylatkonsen-trasjonen være fra 75-100 % av det polymeriserbare materiale.

På den annen side hvor anvendelse for generelle formål

er ønsket, omfattende alkalisk etsing og plettering, er det ønskelig å innbefatte polyfunksjonelle monomere, og i dette tilfelle er mengden av hydroksyalkyl-(met)akrylat fortrinnsvis fra 35-85 % av det polymeriserbare materialet.

I tillegg til hydroksyalkyl-akrylatet kan også små mengder av andre mono-funksjonelle monomerer tilsettes.

Det forutdannede polyesterbindemidlet må være løslig eller dispergerbart i den polymeriserbare monomerblandinqen.

Uten denne evnen ville det være praktisk umulig å fremstille

en trykkfarge som var egnet for silketrykk. Disse polyester-bindemidlene er et reaksjonsprodukt av en polykarboksyl-

syre og en flerverdig alkohol. Polykarboksylsyrene kan enten være mettede eller unettede. De foretrukne forbind-eisene er adipinsyre, maleinsyre, ftalsyre eller deres tilsvarende anhydrider. Andre polykarboksylsyrer omfatter fumarsyre, akonittsyre, mesakonsyre, citrakonsyre, itakon-

syre og halo- og alkylderivater av de forannevnte syrene.

Også her kan anhydridene brukes hvor de foreligger. Mettede dikarboksylsyrer slik som ravsyre, adipinsyre, suberinsyre, azelainsyre, sebacinsyre; aromatiske dikarboksylsyrer,

slik som ftalsyre, isoftalsyre, teraftalsyre og tetraklor-ftalsyre; og polykarboksylsyre, slik som trimellittsyre,

kan brukes.

De flerverdige alkoholene som kan brukes i fremstillingen

av polyesterne omfatter etylenglykol, dietylenglykol, tri-etylenglykol, polyetylenglykol, propylenglykol, dipropylen-glykol, polypropylenglykol, glyserol, neo.pentylglykol, pentaeryltritol, trimetylolpropan, trimetyloletan og butandiol.

De foretrukne polyoler har en molekylvekt på mindre enn

rundt 2,000 og består hovedsakelig av karbon, hydrogen og oksygen. De flerverdige alkoholene brukes generelt i et ekvimolart forhold til syrekomponentene eller svakt over-

skudd som f.eks. 5 mol % overskudd. Hvor et mer varig motstandsmateriale søkes er det fordelaktig å bruke minst noen tri- eller tetrafunksjonelle polyoler. Den tilnærmete andelen og valget av slike materialer kan lett bestemmes av fagmannen.

Et vidt spektrum av polyfunksjonelle materialer kan tilsettes som del av det polymeriserbare materialet. Foretrukne forbindel ser. er 1,6-heksandiol-diakrylat, trimetylolpropan-triakrylat, pentaerytritol-triakryiat og tetra-akrylat, og bis-2,2-[4- (be-ta -hydroksyetyl)-fenyl]-propan-diakrylat og dimetakrylat. Andre forbindelser, omfatter umettede estere av polyoler, særlig

estere av metylenkarboksylsyrer, f. eks. etylen-diakrylat^ dietylenglykol-diaktylat} glyserol-diakrylat5 glyserol-triakrylat:, etylen-dimetakrylat^ 1,3-propylen-dimetakrylat^ 1,2,4-butantriol-trimetakrylat; 1,4-benzen-diol-dimetakrylat; pentaerytritol-tetrametakrylat^ 1,3-propandiol-diakrylat:, 1,5-pentandiol-dimetakrylat$ bis-akrylatene og metakrylatene med molekylarvekt 200-500^ umettede amider, særlig av metylenkarboksylsyrer og spesielt av alfa,omega-diaminer og oksygen-avbrutte omega-diaminer, slik som metylen-bis-akrylamid^ me-

tylen-bis-metakrylamid; 1,6-heksametylen-bis-akrylamid. di-etylentriamin-tris-metakrylamid; bis- (metakrylamidopropoksy) etan; bis-metakrylamidoetyl.-metakrylat N-[ (beta-hydroksyetyl-oksy)etyl] akrylamid; vinylestere slik somdlvinylsuccinat, divinyladipat, divinylftalat, divinyltereftalat, divinylben-zen-l,3-disulfonat og divinylbutan-1,4-disulfonat; og umettede aldehyder slik som sorbaldehyd (heksadienal).

Fotoinitiatorene som brukes i blandingene er fortrinnsvis de som

er aktiverbare ved aktinisk lys og termisk inaktive ved

o

185 C og lavere.

De mest foretrukne initiatorene er acyloineterne slik som benzoinetere, særlig benzoin-isobutyleter. Slike initiatorer kan ikke bare lett blandes i monomerløsningen, men de er også billige og tjener som plastinfiseringsmidler. Andre i og for seg kjente initiatorer kan også anvendes..

De følgende fotoinitiatorene beskrevet i US-patent 2.760.863, hvorav noen kan være termisk aktive ved temperaturer så

lavt som 85°C, kan også brukes: vicinalketaldonyl-forbindelser, slik som diacetyl og benzil; alfaketaldonyl-akoholer, slik som benzoin og pivaloin; alfahydrokarbon-substituerte aromatiske acyloiner; alfa-metylbenzoin; alfa-allylbenzoin og alfa-fenylbenzoin.

Sølvpersulfat kan også brukes som en fri-radkial fremkallende initiator som er aktiverbar ved aktinisk bestråling. Visse aromatiske ketoner, f.eks. benzofenon og 4,4'-bis-dialkyl-amino-benzofenoner, er også brukbare.

Tabell A viser andre komponenter som kan tilsettes for å

oppnå de ønskede egenskaper hos silketrykkfargene og motstandsmaterialet som derav dannes. Valget av materialene og mengden som brukes kan lett bestemmes av fagfolk.

Termiske polymerisasjoninhibitorer er generelt også tilstede

i de foretrukne komposisjonene. Disse materialene tjener som antioksydanter og stabilisatorer og omfatter para-metoksy enol, bydrokinon og alkyl og aryl-substituerte hydrokxnoner og kx-noner, tertiær-butyl-katekol, pyrogallol, kobberresxnat, nalyUner, beta-naf tol, kobber (1) klorid , 2 ,6-di-tert iær-butyl para-kresol, 2,2-metylenbis-(4-etyl-6-t-butylfenol), fenotxa-zin pyridin, nitrobenzen, dinitrobenzen, para-tolukxnon,

kloranxl, arylfosfitter og aryl-alkyl-fosfxtter.

For å oppnå en brukbar silketrykkfarge er det vesentlig at blandingen ifølge oppfinnelsen har den rette viskositet og tiksotropiske egenskaper. Mens brukbare blandinger kan oppnås fra utvalaet av polymeriserbart materiale og bin-demidlene i de gitte relative mengder, er det generelt ønskelig å tilsette tiksotrope midler, flytmidlerog antiskummidler for å oppnå en viskositet på fra 10,000-200,000 cP og en tiksotropiindeks på fra 1,00-4,00.

De tiksotropiske reagensene som kan brukes er velkjente for fagmannen. Eksempler på slike materialer er "Bentone"(et organisk basesalt av et leiremineral (f.eks. montmorillonitt) og andre silikattypematerialer.) Andre tiksotropiske reagenser er aluminium-, kalsium- og. sinksalter av fettsyrer,

~_ slik som 1 aur i-n- eller .stearinsyre, - f . eks. "Z.iiak Soap # 26"

og sammensmeltede siliciumoksyder slik som "Cab-o-Sil" og "Santocel".

Flytmidlene og skummidlene som brukes omfatter "Modaflow" og "Multiflow". Andre flytmidler omfatter aluminiumstearat, kalsiumstearat, sukrosebenzoat og høymolekylarvekt ikke-ioniske overflateaktive reagenser.

I tillegg kan karboksylsyre tilsettes til blandingen for å lette den alkaliske fjerningen av motstanden. Slike karboksylsyrer omfatter fortrinnsvis itakonsyre og oleinsyre selv om andre karboksylsyrer som inneholder fra 2-36 karbon-atomer også kan tilsettes. Mengden av slik syre bestemmes ved det ønskede syretall av den totale blanding. Som beskrevet i tabell A, kan opptil 10 vektdeler basert på 100 deler trykkfarge tilsettes. Dette bestemmes igjen av den endelige anvendelse av motstandsmaterialet som dannes fra den fotopolymeriserbare polymerblandingen. De langkjedede karboksylsyrene er særlig anvedbare da de også tjener til å virke som plastifiseringsmidler for motstandsmaterialet.

I sin alminnelighet er det funnet at syretallet for trykkfargen bør være 35-75 for å ha en god balanse mellom motstand og lett fjerning. Det egnede syretall oppnås ved å velge et tilstrekkelig surt polyesterbindemiddel eller ved å tilsette en passende mengde karboksylsyre. Polyesterne som generelt anvendes har et syretall i området 60-90.

Andre bestanddeler kan også tilsettes. Disse omfatter plastifiseringsmidler, pigmenter eller fargestoffer, fyll-materialer og antioksydanter. Fagmannen kan lett bestemme mengden av slike ønskelige materialer.

Ved benyttelse av trykkfargen ifølge oppfinnelsen kan enhver velkjent silketrykktekniikk anvendes. Den fotopolymeriserbare sverte påføres ved å helle en målt mengde på duken. Valsen dras regelmessig og med jevnt trykk for å valse trykkfargen over hele dukens overflate, hvorved trykkfargen overføres til substratet under. Deretter løftes duken og substratet fjernes. Filmtykkelser varierende fra 0,006 mm-0,130 mm oppnås ved denne fremgangsmåte. Fi.lmtykkelsen kan måles ved hjelpemidler som .mikrometer eller beta-stråle til-bakespredning.

Etter at trykket er fullført føres det våte substrat til en ultra-fiolett bestrålingskilde. Sådanne kilder omfatter bue-lamper, kvikksølvdamp-lamper, fluoriserende lamper med ultra-fiolett emisjonsbestrålende fosfor, argongløde-lamper, elektroniske flashenheter, f1omlys-lamper o.l.

Av disse er mellomtrykk-kvikksølvdamplampene de mest egnede. Eksponeringtiden, som det uten videre vil forstås av fagfolk , vil være avhengig av filmtykkelsen, lysintensiteten, distansen fra lyskilden til trykkfargen og temperaturen.

En typisk eksponeringstid når det brukes en 80 watt pr. lineær cm middeltrykk-kvikksølvdamplampe på 10 cm avstand er rundt 5 sekunder. Etter eksponeringen herdes trykkfargen fullstendig og kan føres direkte til neste prosesstrinn for å modifisere den ueksponerte delen av substratet.

Ved de fleste trykte kretser som anvendes er substratet metallbelagt plast. Skjønt metallet normalt er kobber, kan også andre metaller brukes slik som magnesium, sink, nikkel, aluminium, stål, stållegeringer og beryllkobberlegeringer. Plastplatene kan være enhver type som vanligvis brukes i

faget slik som epoksy/glassfiber eller en glassfiberim-pregnert polyester. De kan belegges med kobber ved enhver konvensjonell metode som benyttes av fagmannen. Modifi-sieringen av den ueksponerte delen av substratet kan gjøres mekanisk eller kjemisk. I tilfelle etsing kan mekaniske hjelpemidler slik som børsting eller sandblåsing brukes for å fjerne den metalliske filmen fullstendig eller fremkalle en kornet eller avslitt finish.

Kjemisk etsing av metaller er velkjent for fagmannen. Det enkelte etsemiddel som brukes er naturligvis avhengig av overflaten som skal behandles. I tilfelle en kobberoverflate kan jernklorid, kobberklorid, ammoniumpersulfat, krom-svovelsyre eller ammoniakka1ske oksydasjonslosninger brukes. De forannevnte etselosningene kan enten være sure eller alkaliske.

Hvor det er ønskelig å elektroplettere den eksponerte delen

av substratet kan det brukes sure og alkaliske bad som er velkjente for fagmannen. Motstandsmaterialet vil ikke bli uheldig påvirket ved konvensjonelle elektropletteringsbad.

Visse av motstandsmaterialene ifølge oppfinnelsen kan også brukes i sammenheng med strømløse pletteringsbad som beskrevet i US-patent 3.790.392. og 3.424.597. Det først-

nevnte patentet viser et representativt alkalisk strømløst kobberpletteringsbad som har en pH på 13,3 for bruk ved romtemperatur. US-patent 3.424.597 viser et surt strøm-

løst nikkelpletteringsbad som har en pH på 4,5 for bruk

o

ved ca. 90 c.

P.g.a. basisiteten av noen av de ikke-elektrolytiske plet-teringsbadene er det foretrukket å bruke silketrykksfarger med en stor mengde av polyfunksjonelt polymeriserbart materiale.

Etter at behandlingen av det ueksponerte området av substratet er ferdig, fjernes motstandsmaterialet. I sin alminnelighet kan disse materialene fjernes ved behandling

med fortynnede vandige alkaliske løsninger. Disse løsningene inneholder generelt fra 0.01-10 vekt-% av en vannløselig

base. Fjerningen kan utføres ved påsprutning fra en sprøyte-pistol, neddykning eller gnidning.

Egnede baser omfatter vannloselige basiske metallsalter slik

som karbonatene og bikarbonatene av alkali og jordalkali-metaller. Også alkalimetallfosfater og pyrofosfater, f.eks. trinatrium og trikaliumfosfater og natrium og kaliumpyrofos-fater og organiske baser kan brukes. Sterkere baser kan naturligvis også brukes for å fjerne motstandsmaterialene ifølge oppfinnelsen; imidlertid er disse vanligvis ikke nodvendige.

At svake opplosninger kan brukes er særlig fordelaktig, siden mange av substratene som behandles kan bli uheldig påvirket ; av sterkt alkaliske løsninger. Følgelig er det foretrukket å fjerne sjiktet med en alkalisk løsning som har en pH fra 12-13. I visse tilfeller velges sammensetningen av motstandsmaterialene ifølge oppfinnelsen slik at det muligjør enkel fjening med et organisk løsningsmiddel slik som metylenklorid. Andre løsningsmidler som er generelt egnet omfatter tri-kloretylen, 1,1,1-trikloretan, metyl-etylketon, monoklor-benzen, etylenglykol-monobutyleter, dimetylformamid og N-metylpyrrolidon. Organisk løselighet er særlig ønskelig hvor substratet er ømfintlig overfor alkaliske løsnings-midler slik som i tilfelle av et aluminiumbelagt substrat. Andre tilfeller hvor dette kan være nødvendig er hvor modi-fikasjonen av den eksponerte overflaten krever sterk basi-sitet. Sjiktene som brukes i disse applikasjonene er heller nøytrale enn sure.

For å illustrere oppfinnelsen fremstilles forskjellige silketrykkfarger som beskrevet i de følgende eksemplene. Hver av silketrykkfargene påføres flere substrater og herdes. Motstandsmaterialet som dannes utsettes for ett eller flere behandlingsbad for å modifisere den delen av substratet som er ubelagt. Behandlingsprosedyrene som anvendes beskrives nedenfor.

Jernkloridetsing:

Etsemidlet er en 40 %-ig vandig løsning av jernklorid som

har en pH mindre enn 0,5. Platen utsettes for en resirkulerende sprut av etsemidlet i en periode på 3-5 minutter ved en temperatur på rundt 50°C.

Alkalisk etsing:

Etsemidlet "Alkaline Etchant A System" inneholder 100-200 gram pr. liter av kobber (II) klorid, ammoniumhydroksyd og ammoniumklorid og har en pH på 8,1-8,5. Platen utsettes for en resirkulerende sprut av dette etsemidlet i 3-5 minutter ved en temperatur pa ca. 55 oC. Bruken av et slikt etsemiddel beskrives videre i US-patent 3.705.061.

Strømløst kobberpletteringsbad:

Dette badet inneholder 9,25 gram pr. liter kobbersulfat, 16 gram pr. liter natriumhydroksyd, 5 gram pr. liter natrium- karbonat, 30 gram pr. liter 37 %-ig formaldehyd og 33 gram pr. liter gelatiseringsreagens. Det har en pH på 13,3. Platene utsettes for neddykking i dette badet i 10 minutter ved 25 oc. Bruken av dette badet beskrives videre i US-patent 3.790.392.

Strømløst nikkelpletteringsbad:

Dette badet inneholder 20 gram pr. liter nikkelsulfat, 30 gram pr. liter natriumhypofosfitt, 28 gram pr. liter hydroksyeddik- syre og tilstrekkelig ammoniumhydroksyd til å justere pH til 4,5-5,0. Bordet utsettes for neddykking i dette badet i 10 minutter ved en temperatur på rundt 90°C.

Bruken av denne komposisjonen beskrives videre i U.S. Patent 3.424.597. ~

Kobbersulfat- elektropletteringsbad:

Dette badet inneholder 120 gram pr. liter kobbersulfat, 215 gram pr. liter svovelsyre og 40 gram pr. liter lysgjørings-middel og har en pH på 0,2. Platen neddykkes i badet i

o 2

30 minutter ved 2 5 C med påtrykt strøm pa 2,7 9 A/m .

Kobber- pyrofosfat- elektropletteringsbad:

Dette badet inneholder 22,5 gram pr. liter kobber (2) ion,

1,2 gram pr. liter ammoniakk, 175 gram pr. liter pyrofos-forsyre og 1 gram pr. liter lysgjøringsmiddel. pH er 8,1-8,5. Platene neddykkes i badet i 45-60 minutter ved 55°C

med en påtrykt strøm pa 2,79 A/cm 2.

Kobber f iuobor at- el ekt ropi etter ingsbad:

Dette badet inneholder 56 gram pr. liter kobberfluoborat og 340 gram pr. liter fluorborsyre og har en pH på 0,6. Platene neddykkes i badet i 30 minutter ved 25 oC med en påtrykt strøm på 2,7 9 A/cm <2>

Tinn- bly ( 60/ 40) fluoborat- elektropletteringsbad:

Dette badet inneholder 52 gram pr. liter tinnion, 30 gram

pr. liter blyion, 100 gram pr. liter fluoborsyre, 25 gram pr. liter borsyre og 5 gram pr. liter pepton. pH er 0,2.

Platen neddykkes i badet i 15 minutter ved 25 C med en påtrykt strøm på 0,14 A/cm 2•

Eksempel I

En trykkpasta som er egnet for silketrykk, og som danner en resist som kan brukes i alkaliske og sure etsebad, har følgende sammensetning r.

Denne pasta har et syretall på 75, en viskositet på 65.000 centipoise og en tiksotropi indeks på 1,03. På en kobberbelagt epoksy/glassfiber-plate blir det festet en silketrykks-duk. Pastaen overføres til duken og spres på denne med en rulle på vanlig måte. Den polymeriserbare pasta dekker overflaten jevnt, idet den danner et 0,025 mm tykt skikt. Deretter fjernes duken fra platen. Det fastslås at ingen maskemerker opptrer, og at bildet er reprodusert med fremragende nøyaktighet.

Avtrykket, bestående av den våte fotopolymeriserbare trykksverte, utsettes i 5 sekunder for belysning fra en middelstrykks kvikksølvdamplampe (200 v/att pr. lineær tomme) på en avstand av 10 cm. Etter eksponeringen er trykksverten fullstendig herdet og danner en resist.

Platen behandles derpå med jernklorid-etsemidlet, som ovenfor beskrevet, hvorpå den inspiseres.

Inspeksjonen viser at resisten er intakt og etter rensning og tørking fremdeles i alt vesentlig den samme som før etseope-rasjonen. Den er fortsatt hard og ikke-klebende. Deretter vaskes resisten av med en 3% natriumhydroksydløsning ved 55°C i løpet av 2 minutter. Den ferdige flate har fremragende.detaljer, og bildet tilsvarer nøyaktig silketrykkbildet.

Eksempel II

En trykkfarge for silketrykk fremstilles med følgende sammensetning :

Ovenstående blanding har et syretall på 7-10, en viskosi-

tet på 38,000 cP og en tiksotropiindeks på 1,23.

Ved å bruke fremgangsmåten som beskrevet i eksempel I fremstilles en kobberbelagt epoksy/glassfiber-plate med en resist. Observasjoner viser at silketrykkfargen dekket overflaten jevnt slik at ingen maskemerker viste seg på substratet. Trykket er skarpt avtegnet. De således fremstilte platene behandles etter eksponeringen med ett av de følgende bad: jernkloridetsemiddel, alkalisk etsemiddel, kobbersulfat-elektropletteringsbad, kobberpyrofosfat-elektropletteringsbad, kobberfluoborat-elektroplettering og tinn-bly-fluoborat-elektropletteringsbad som ovenfor beskrevet.

Etter at hver plate er fjernet fra de respektive badene inspiseres resisten omhyggelig. Inspeksjonen viser at resisten er intakt. Etter rensning og tørking er det ingen synlig forskjell fra utseendet før behandlingsoperasjonen. Resisten' forblir hard og ikke-klebende i alle tilfeller. Deretter vaskes resisten av med metylen-

klorid ved romtemperatur i en periode på 30 sekunder. Det behandlede område undersøkes og finnes å ha fremragende detaljrikdom og skarp avtegning sammenlignet med silketrykk-mønsteret.

Eksempel III

En fotopolymeriserbar silketrykksverte som er brukbar ved sur etsing og elektroplettering fremstilles med følgende sammensetning:

Den forannevnte fotopolymeriserbare trykkfargen har et syretall på 52, en viskositet på 28,000 cP og en tiksotropiindeks på 1,04.

Trykkfargene appliseres på serier av kobberbelagte epoksy/ glassfiber-plater og deretter som beskrevet i eksempel I. Ingen maskemerker viser seg på substratet og mønsteret på

duken reproduseres med fremragende nøyaktighet.

Således fremstil^e^later behandles med ett av de følgende bad: jernklorid-etsemiddel, kobbersulfat-elektropletteringsbad, kobberfluoborat-elektropletterinsbad og tinn-bly-fluoborat-elekt^opletteringsbad. Etter at hvert substrat er fjernet fra det respektive bad inspiseres resisten omhyggelig. Inspeksjonen viser at resisten er intakt og viser etter rensning og tørking i alt vesentlig ingen forskjell i forhold til utseendet før behandlingsoperasjonen. Resisten forblir hard og ikke-klebrig i alle tilfeller. Deretter vaskes resisten av som beskrevet i eksempel I. Det behandlede område undersøkes og gjengivelsen av trykkmønsteret viser seg å være utmerket.

Eksempel IV

En fotopolymeriserbar silketrykkfarge, som kan motstå sure etsinger og er lett vaskbar med mild alkali, fremstilles med følgende sammensetning:

Den forannevnte fotopolymeriserbare blandingen har et syretall på 64, en viskositet på 34,000 cP og en tiksotropiindeks på 2,72.

Ovenstående blanding ble påført som beskrevet i eksempel I på en polyester/glassfiber-plate. Observasjon viser at den polymeriserbare blanding dekket overflaten jevnt. Etter påføring av den fotopolymeriserbare blandingen, fjernes duken fra substratet. Ingen maskemerker vises på substratet og trykket er skarpt avtegnet. Den våte silketrykkfargen eksponeres 5 sekunder under en 90 watt pr. lineær cm mellom-trykks kvikksølvlampe i en avstand på 10 cm. Etter eksponeringen er det trykte belegget fullstendig herdet .

Platen behandles så med jernklorid-etsemiddel som ovenfor beskrevet. Etter at platen er fjernet fra etsebadet, renset og trøket, viser inspeksjon at det herdete belegg er fullstendig intakt. Belegget forblir hardt og ikke-klebrig.

Deretter vaskes belegget fra den etsede plate i en 2 %-løs-ning av trinatriumfosfat som har en pH på ca. 12,6 ved en temperatur på 25°C i en periode på 2 minutter. Det etsede område undersøkes og finnes å ha fremragende detaljer.

Den billige polyester/glassfiber-platen angripes ikke ved denne milde alkaliske løsning. Skjønt denne blandingen ikke varig motstår konvensjonelle elektropletteringsløsninger eller alkaliske etsemidler, er den sælig effektiv ved sure etsemidler og meget lett vekkvaskbar etter bruk.

Eksempel V

Dette eksempel viser en trykkfarge som er egnet for silketrykk og som danner en resist som kan brukes for additive kretser. Den har følgende sammensetning:

Den forannevnte blanding har et syretall på 3, en viskositet på 182,000 cP og en tiksotropiindeks på 1,03. En epoksy/ glassfiber-plate blir palladiumaktivert med en løsning beskrevet i US-patent 3.011.920. Den sensibiliserte platen silketrykkes med den ovenstående blanding med fremgangsmåten som beskrevet i eksempel I. Den fotopolymerbare blanding dekker overflaten jevnt og ingen maskemerker opptrer på substratet. Mønsteret på duken reproduseres fremragende. Den våte fotopolymeriserbare trykkfargen blir herdet som beskrevet i eksempel I. Etter eksponeringen er det trykte sjiktet hardt. Platen behandles påfølgende med strømløst kobberpletteringsbad, kobbersulfat-elektropletteringsbad og tinn-bly-fluoborat-elektropletteringsbad. Etter at substratet er fjernet fra badet, blir resist-materialet omhyggelig undersøkt. Undersøkelsen viser at det er intakt og har uendret utseende. Resist-materialet forblir hardt og ikke-klebende i alle tilfeller. Deretter vaskes resist-materialet vekk med metylenklorid ved en temperatur pa 25 oC i en 30 sekunders periode, hvorved den trykte kretsen er ferdig fremstilt. Ved bruk av addi-tive kretser er det unødvendig fullstendig å dekke platen med et ledende belegg og deretter oppløse de resistbelagte delene. Det er høyst uventet at resist-materialet som motstår de forskjellige elektropletteringsbadene som er beskrevet ovenfor, så lett kan fjernes ved det organiske løsningsmidlet. Denne silketrykkfargen inneholder i tillegg til hydroksyetyl-metylakrylat, en trifunksjonell monomer. Dette trifunksjonelle materiale frembringer resister med fremragende motstandsevne med hensyn til strømløse kobberpletteringsbad uten å forstyrre løseligheten av resist i metylenklorid.

Eksempel VI

Dette eksempelet viser en annen fremstilling av en ferdig trykt krets. Resist-materialet som dannes er løselig i fortynnet vandig kaustiksoda, samtidig med at den er tilstrekkelig holdbar til å forbli intakt i nærværav alle etse- og pletteringsbad som ovenfor beskrevet. Disse badene varierer i pH fra 0,2-13,3. Den fotopolymeriserbare trykkfargen har følgende sammensetning:

Den ovenstående blanding har et syretall på 72, en viskositet på 28,000 cP og en tiksotropiindeks på 1,25.

Trykkfargen påføres et kobberbelagt substrat og herdes som beskrevet i eksempel I. Trykkfargen dekker overflaten jevnt og ingen maskemerker synes på substratet. Mønsteret på duken reproduseres fremragende. Etter herdingen er

resistmaterialet hardt.

Den således fremstilte platen blir påfølgende utsatt for kobberpyrofosfat-elektropletteringsbadet og tinn-bly-fluoborat-elektropletteringsbadet. Etter behandlingen blir substratet omhyggelig undersøkt og resist-materialet blir funnet å være hardt og ikke-klebende. Deretter blir resist-materialet lett vasket av med en 3 %-løsning av natrium-hydroksyd ved en termperatur på 55°C i et tidsrom på 2 minutter. Etter at resisten er fjernet blir den pletterte kretsplaten behandlet i det alkaliske etsebadet som ovenfor beskrevet. Denne løsningen oppløser kobberfolien som forut var dekket av resist-materialet og former derved en ferdig trykt krets. Det alkaliske etsemidlet angriper ikke tinn-bly-belegget.

Denne silketrykkfargen inneholder bis-2,2-[4-(beta-hydroksyetyl)-fenyl]-propan-diakrylat. Dette difunksjonelle materi-alet tjener til å øke varigheten av resistmaterialet, særlig med hensyn til elektropletteringsbadene. Overraskende påvirker tilsetningen av en slik bifunksjonell forbindelse ikke løseligheten i den fortynnede vandige kaustiksodaen.

Claims (3)

1. Fotopolymeriserbar trykkfarge for silketrykk uten innhold av ureaktivt fortynningsmiddel og: med en viskositet i området 5.000 - 200.000 cP, et syretall i området 0 - 120 og en tiksotropiindeks i området 1 - 4, og inneholdende 20 - 60 vekt-% av et polyesterbindemiddel, 25 - 50 vekt-% av en fotopolymeriserbar monomer, og 5-10 vekt-% av et fri-radikalgivende fotopoly-meriseringsinitiatorsystem, fortrinnsvis en acyloin-eller benzoineter samt eventuelt en mindre mengde av en karboksylsyre, karakterisert ved at minst 3 5 vekt-% av den fotopolymeriserbare monomer er et- hydroksyalkylakrylat eller -metakrylat med formelen hvor R er hydrogen eller metyl og n er 2 eller 3, og at polyesterbindemidlet har en molekylvekt i området 500 - 50.000, og har et syretall i området 60 - 90.

2. Fotopolymeriserbar trykkfarge ifølge krav 1, karakterisert ved at polyesterbindemidlet er et kondensasjonsprodukt av propylenglykol og ftalsyre-anhydrid.

3. Fotopolymeriserbar trykkfarge ifølge kravene 1-2, karakterisert ved at polyesterbindemidlet er et kondensasjonsprodukt av propylenglykol og en 1:1 blanding av malein- og isoftalsyre.