TW201945478A

TW201945478A - 使用雙劑型防焊油墨在電路板上形成防焊層的方法

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Publication number: TW201945478A
Application number: TW108106587A
Authority: TW
Inventors: 丁榆軒; 李宗翰; 周詠昕
Original assignee: 鷹克實業有限公司
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2019-12-01
Also published as: CN110402035A; CN113271724A; TWI698502B; JP2019192891A

Abstract

本發明揭示一種在電路板上形成防焊層的方法，雙劑型防焊油墨的防焊主劑及硬化劑混合為防焊混合漿料後，被塗布於一表面平整的膜狀載體上，成為防焊薄膜，且防焊混合漿料被預先乾燥後，防焊薄膜才層合於電路板表面，所形成的防焊層具有極高的平整度。

Description

使用雙劑型防焊油墨在電路板上形成防焊層的方法

本發明是關於一種電路板的製程，特別是關於一種在電路板上形成防焊層的方法。

電路板表面一般塗布有防焊層，將不需要焊接的部分導體加以遮蓋。網版印刷是目前常用於在電路板表面塗布防焊層的方法，其利用網布將防焊油墨塗布在電路板表面，而後將防焊油墨加以烘乾，所使用的防焊油墨通常是雙劑型防焊油墨，其包括分開包裝的主劑及硬化劑，在塗布前，才將主劑與硬化劑混合，以免防焊油墨硬化過度而造成防焊層破裂或剝落。

由於防焊油墨塗布前，電路板表面已形成電路，這使得後續網版印刷、烘乾形成的防焊層的表面平整度不佳，其加工誤差可能高達±10 µm，且電路板不同部位的防焊層厚度仍可能有所不同，不同電路板的防焊層厚度也經常有所差異，而有穩定性不足的問題。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種能提高防焊層表面平整度的加工方法。

為了達成上述及其他目的，本發明提供一種使用雙劑型防焊油墨在電路板上形成防焊層的方法，其包括：

將含有光可成像防焊樹酯的防焊主劑、硬化劑及稀釋劑混合為一黏度為10-200 dPa‧s的防焊混合漿料；

將該防焊混合漿料塗布於一膜狀載體，成為一防焊薄膜；

將該防焊薄膜上的防焊混合漿料乾燥為一防焊層；

將該防焊薄膜貼覆於一載有線路層的電路板表面，該防焊層與該該電路板接觸；以及

移除該膜狀載體。

其中，該膜狀載體具有一與該防焊混合漿料相接觸的接觸面，該接觸面的中心線平均粗糙度（Ra）為200-600 nm。

本發明人發現，藉由將雙劑型油墨預先塗布於膜狀載體、使其乾燥，而後再將防焊薄膜貼覆於電路板表面，所形成的防焊層平整度可顯著提昇，加工誤差可大幅降低至±2 µm。

本發明的特徵在於，雙劑型防焊油墨（double liquid type solder mask ink）的防焊主劑及硬化劑（Hardener）混合為防焊混合漿料後，並不通過網版印刷、滾輪塗布或垂簾塗布等方式直接塗布在電路板表面，而是將防焊混合漿料塗布於一表面平整的膜狀載體上，成為防焊薄膜，且防焊混合漿料被預先乾燥後，防焊薄膜才層合於電路板表面，所形成的防焊層具有極高的平整度。

所述雙劑型防焊油墨可以是熱硬化防焊油墨、光硬化防焊油墨或其組合。

其中，所述的防焊主劑含有光可成像防焊樹酯，其以含羧基光可成像樹酯為佳，或者併用環氧樹酯與含羧基光可成像樹酯，或者併用其他熱硬化性樹酯、光硬化性樹酯與含羧基光可成像樹酯。舉例而言，光可成像防焊樹酯包能是不飽和羧酸與含不飽和基化合物的共聚物、或含羧基二醇化合物與二醇化合物的加成聚合物。含羧基光可成像樹酯的酸價可介於20-200 mgKOH/g，重量平均分子量可介於2000-150000。

防焊主劑除了光可成像防焊樹酯外，亦可能含有其他電子材料領域中習知的其他添加劑，例如有機溶劑、抗氧化劑、充填劑、分散劑、著色劑、可塑劑、抗靜電劑、抗老化劑、紫外線吸收劑、消泡劑、熱聚合防止劑、耦合劑、難燃劑、防黴劑、平坦劑、增黏劑、脫膜劑、表面改質劑、安定劑。

舉例而言，防焊主劑例如是台灣太陽油墨股份有限公司所販售的商品型號PSR-4000 EG23A、PSR-4000 AUS308或PSR-2000 WT500防焊主劑、或互應化學工業株式會社所販售的商品型號PSR-550RE HR3A或PSR-550D防焊主劑。

視雙劑型防焊油墨的熱硬化或光硬化特性，前述硬化劑可能包含光聚合起使劑、硬化助劑、硬化觸媒或其組合。防焊主劑與硬化劑混合後，雙劑型防焊油墨才開始硬化反應；在兩者混合前，防焊主劑及硬化劑不發生硬化反應。

所述光聚合起使劑例如為膦氧化物類光聚合起使劑。所述硬化助劑例如為多官能酚化物、聚羧酸及其酸酐、脂肪族或芳香族之一級胺或二級胺、聚醯胺樹酯或異氰酸酯化合物。所述硬化觸媒例如為環氧化合物、氧雜環丁烷化合物或其組合。

所述硬化劑也可能進一步含有其他電子材料領域中習知的其他添加劑，例如有機溶劑、抗氧化劑、充填劑、分散劑、著色劑、可塑劑、抗靜電劑、抗老化劑、紫外線吸收劑、消泡劑、熱聚合防止劑、耦合劑、難燃劑、防黴劑、平坦劑、增黏劑、脫膜劑、表面改質劑、安定劑。

舉例而言，硬化劑例如是台灣太陽油墨股份有限公司所販售的商品型號CA-40 AUS308或CA-40 G24硬化劑、或互應化學工業株式會社所販售的商品型號LS-55RE RM-3或LS-55D硬化劑。

前述防焊混合漿料混合後可得一防焊混合漿料，並可通過添加稀釋劑將防焊混合漿料調整至適當的黏度，例如10-200 dPa‧s，較佳為10-100 dPa‧s。

所述稀釋劑例如為二甲基乙醯胺、甲基乙基酮、環己酮、甲苯、二甲苯、四甲基苯、溶纖劑、甲基溶纖劑、丁基溶纖劑、卡必醇、甲基卡必醇、丁基卡必醇、丙二醇單甲基醚、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇二乙基醚、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、三丙二醇單甲基醚、乙酸乙基酯、乙酸丁基酯、乳酸丁基酯、醋酸纖維素、丁基醋酸纖維素、卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二丙二醇單甲基醚乙酸酯、碳酸丙烯酯、脂肪族烴類、石油醚、石腦油、溶煤石油精等之石油系溶劑或其組合。
製備完防焊混合漿料後，將防焊混合漿料塗布於一表面平整的膜狀載體，成為一防焊薄膜。膜狀載體具有一與該防焊混合漿料相接觸的接觸面，該接觸面的中心線平均粗糙度（Ra）為200-600 nm。所述膜狀載體可為聚乙烯對苯二甲酸酯（PET）或其他聚酯薄膜、聚醯亞胺薄膜、聚醯胺醯亞胺薄膜、聚丙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜等，其厚度較佳介於10-150 µm。所述塗布例如使用唇形塗布機進行。

而後，令防焊薄膜通過烘乾機，將防焊混合漿料乾燥為防焊層，防焊層厚度可介於10-200 µm，較佳介於10-50 µm，其加工誤差可控制在±1 µm，烘乾機溫度例如為50-150 ℃，視防焊混合漿料特性，防焊薄膜亦可連續通過多個烘乾機進行階段式烘乾。乾燥後的防焊層通常具有指觸乾燥特性，但未完全硬化。乾燥後的防焊層接觸膜狀載體的一面可複製所述接觸面的中心線平均粗糙度（Ra），即200-600 nm。

烘乾後的防焊薄膜的防焊層具有一相對於膜狀載體的表面，為避免該表面受到污染，可在防焊混合漿料乾燥後層合一保護膜於該表面，所述保護膜可為聚乙烯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或經表面處理的紙。

而後，利用壓合機將防焊薄膜層合於一具有線路層的電路板表面，且防焊層與電路板接觸。在防焊薄膜具有保護膜的場合，在層合前需將保護膜移除。防焊薄膜需在防焊層完全硬化前層合於電路板表面，較佳者，在防焊混合漿料調製完成後的三天內，防焊薄膜被層合於電路板表面。在可能的實施方式中，防焊薄膜的防焊層經過乾燥處理後，不貼覆保護膜即直接層合於電路板表面。在可能的實施方式中，防焊薄膜貼覆保護膜後先被收捲，而後再移置至壓合機所屬產線進行所述層合作業。在可能的實施方式中，防焊薄膜收捲後，在低溫保存一段時間，而後再移置至壓合機所屬產線進行所述層合作業。

而後，將膜狀載體移除，即可在電路板表面形成防焊層，且通過本發明所揭示的方法所形成的防焊層平整度極高，加工誤差可控制在±2 µm。

在防焊層需要開窗的場合，可進一步對防焊層進行曝光、顯影作業，所述曝光作業可在膜狀載體移除前或移除後進行，當曝光作業在膜狀載體移除前進行時，所述膜狀載體為透明或半透明，而可讓曝光作業所照射的光線通過膜狀載體。視防焊層的熱硬化及/或光硬化特性，電路板可再進行烘烤或照射紫外線，使防焊層完全硬化。

以下透過若干實施例說明本發明之特性。

實施例一

使用台灣太陽油墨股份有限公司所販售的商品型號PSR-2000 WT500作為防焊主劑，並使用台灣太陽油墨股份有限公司所販售的商品型號Ca-25 KX50作為硬化劑，將兩者混合後加入適量稀釋劑調配成防焊混合漿料，將黏度調整至80 dPa‧s，接著將防焊混合漿料通過唇形塗布機均勻塗布於一PET膜狀載體，成為一防焊薄膜，防焊混合漿料的塗布厚度為35 µm，接著將防焊薄膜依序通過溫度為70 ℃、80℃、90 ℃、80 ℃的烘乾機進行階段式乾燥，使防焊混合漿料乾燥為防焊層，而後利用壓合機將乾燥後的防焊薄膜層合於已預先製作好電路的電路板，將防焊層貼合於電路板表面，最後將PET膜狀載體移除，加工後的電路板的防焊層表面極度平整，加工誤差小於±1 µm。

實施例二

使用互應化學工業株式會社所販售的商品型號PSR-550RE HR-3A作為防焊主劑，並使用互應化學工業株式會社所販售的商品型號LS-55RE RM-3作為硬化劑，將兩者混合後加入適量稀釋劑調配成防焊混合漿料，將黏度調整至70 dPa‧s，接著將防焊混合漿料通過唇形塗布機均勻塗布於一PET膜狀載體，成為一防焊薄膜，防焊混合漿料的塗布厚度為35 µm，接著將防焊薄膜依序通過溫度為80 ℃、90 ℃、100 ℃、90 ℃的烘乾機進行階段式乾燥，使防焊混合漿料乾燥為防焊層，而後利用壓合機將乾燥後的防焊薄膜層合於已預先製作好電路的電路板，將防焊層貼合於電路板表面，最後將PET膜狀載體移除，加工後的電路板的防焊層表面極度平整，加工誤差小於±1 µm。

實施例三

使用互應化學工業株式會社所販售的商品型號PSR-550D作為防焊主劑，並使用互應化學工業株式會社所販售的商品型號LS-55D作為硬化劑，將兩者混合後加入適量稀釋劑調配成防焊混合漿料，將黏度調整至70 dPa‧s，接著將防焊混合漿料通過唇形塗布機均勻塗布於一PET膜狀載體，成為一防焊薄膜，防焊混合漿料的塗布厚度為35 µm，接著將防焊薄膜依序通過溫度為80 ℃、90 ℃、100 ℃、90 ℃的烘乾機進行階段式乾燥，使防焊混合漿料乾燥為防焊層，而後利用壓合機將乾燥後的防焊薄膜層合於已預先製作好電路的電路板，將防焊層貼合於電路板表面，最後將PET膜狀載體移除，加工後的電路板的防焊層表面極度平整，加工誤差小於±1 µm。

比較例

使用台灣太陽油墨股份有限公司所販售的商品型號PSR-2000 WT500作為防焊主劑，並使用台灣太陽油墨股份有限公司所販售的商品型號Ca-25 KX50作為硬化劑，將兩者混合後利用網版印刷直接塗布於已預先製作好電路的電路板表面，使用烘乾機令防焊油墨乾燥，加工後的電路板的防焊層表面平整度低，加工誤差達±10 µm。

由實施例一至三可知，藉由將雙劑型油墨預先塗布於膜狀載體、使其乾燥，而後再將防焊薄膜貼覆於電路板表面，所形成的防焊層平整度可顯著提昇，加工誤差可大幅降低至±2 µm以下，遠優於各種直接將防焊油墨塗布於電路板上的習用防焊油墨塗布製程。

防焊層後續製程評價

（1）黏晶（Die Attach）良率（評價1）

在前述實施例一所得電路板的防焊層表面進行黏晶，通過下述基準評價黏晶良率。

○：良率超過70％。

△：良率介於50-70％。

×：良率低於50％。

（2）封膠（Molding Compound）結合強度（評價2）

在前述實施例一所得電路板的防焊層表面令環氧樹酯封膠固化，將固化後的環氧樹酯封膠自電路板拔除，通過下述基準評價封膠結合強度。

○：防焊層隨封膠一併被拔除的比例超過90％。

△：防焊層隨封膠一併被拔除的比例介於60-90％。

×：防焊層隨封膠一併被拔除的比例低於60。

需說明的是，進行前述評價時，實施例一所選用的PET膜狀載體共有以下五種：

評價例一：膜狀載體的接觸面的中心線平均粗糙度（Ra）為242 nm。

評價例二：膜狀載體的接觸面的中心線平均粗糙度（Ra）為276 nm。

評價例三：膜狀載體的接觸面的中心線平均粗糙度（Ra）為419 nm。

評價比較例一：膜狀載體的接觸面的中心線平均粗糙度（Ra）為121 nm。

評價比較例二：膜狀載體的接觸面的中心線平均粗糙度（Ra）為76 nm。

表一

如以上的說明所示，本發明利用接觸面Ra值介於200-600 nm的膜狀載體（相當於膜狀載體接觸面為相對粗糙面），在電路板上所形成的防焊層，其黏晶良率及封膠結合強度，均遠優於接觸面Ra值低於200 nm的膜狀載體（相當於膜狀載體接觸面為相對平滑面）在電路板上所形成的防焊層。因此，通過選用具有預定Ra值的膜狀載體，能夠賦予電路板的防焊層較佳的結合性，能夠穩固地與後續貼覆的晶粒及封裝材料結合，表現良好的結合強度。

無。

Claims

一種使用雙劑型防焊油墨在電路板上形成防焊層的方法，包括：將含有光可成像防焊樹酯的防焊主劑、硬化劑及稀釋劑混合為一黏度為10-200 dPa‧s的防焊混合漿料；將該防焊混合漿料塗布於一膜狀載體，成為一防焊薄膜；將該防焊薄膜上的防焊混合漿料乾燥為一防焊層；將該防焊薄膜層合於一具有線路層的電路板表面，該防焊層與該電路板接觸；以及移除該膜狀載體；其中，該膜狀載體具有一與該防焊混合漿料相接觸的接觸面，該接觸面的中心線平均粗糙度（Ra）為200-600 nm。
如請求項1所述的使用雙劑型防焊油墨在電路板上形成防焊層的方法，其中該防焊混合漿料的乾燥溫度為50-150 ℃。
如請求項1所述的使用雙劑型防焊油墨在電路板上形成防焊層的方法，其中該防焊層的厚度為10-200 µm。
如請求項1所述的使用雙劑型防焊油墨在電路板上形成防焊層的方法，其中該防焊薄膜更包括一保護膜層合於該防焊層相對於該膜狀載體的另一面，該保護膜在防焊薄膜層合於該電路板前被移除。