CN103568612B

CN103568612B - 一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法

Info

Publication number: CN103568612B
Application number: CN201310543150.2A
Authority: CN
Inventors: 杨振国; 杨超
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-11-06
Also published as: CN103568612A

Abstract

本发明属于印制电子领域，具体为一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法，采用改进家用压电式喷墨打印机，自制低粘度阻焊油墨配方，从开始喷墨到固化成型总时间不超过5min，同时，本方法还具有操作简单，节省材料，可靠性高等特点，适合于PCB硬板、柔板以及刚挠结合板阻焊涂层的制备。

Description

一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法

技术领域

本发明属于印制电子用油墨技术领域，涉及一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法。

背景技术

阻焊油墨是涂布与PCB板焊盘外层，防止PCB板在与芯片焊接过程中高温的损害，防止电路腐蚀断线，以及焊料的桥接造成短路等。传统的阻焊剂涂布采用丝印刷的方法，阻焊剂首先均匀涂布于整个PCB板面。将需要焊接的部分做下掩膜，不需要焊接的部分经过UV固化形成保护层，除去掩膜，再选择合适的清洗剂清除需要焊接部分的阻焊剂，然后进行焊接。

这种减成法工艺制备阻焊涂层工艺复杂，并且在涂布工程中大量的阻焊剂涂布在不需要保护的基板上，极大的浪费了材料。同时，由于一开始涂布的阻焊剂分布于整个PCB板，阻焊剂很容易进入多层板的钻孔中，尤其是盲孔中。而这部分阻焊剂即使采用超声清洗也往往难以清除，未固化的阻焊剂极易造成PCB板的失效，影响生产的良率。尤其是近年来高密度互联技术的快速发展，焊点直接的间距越来越小，对于阻焊剂线宽要求越来越细，丝网印刷技术已经不能满足现有技术需求。随着中国开始采用无铅焊料作为技术标准，焊接温度将会超过250℃，极限温度甚至可能接近300℃。开发新的阻焊油墨以及新的涂布阻焊层技术已经成为PCB行业研究的热点。

2006年兴起的印制电子技术，经过近几年的快速发展，已经有取代传统制备工艺的趋势。低黏度阻焊油墨由于制备过程简单，生产效率高，不易堵塞喷头等特点，开始应用于高密度互联中阻焊剂的涂布，由于高密度互联要求线宽低于50μm，传统的丝网印刷的方法不足以实现这一线宽，而采用喷墨打印技术，可以轻松达到50μm的线宽。因此印制电子行业阻焊涂布在高密度互联领域得以快速发展，但是目前可以实现这一过程的专业喷墨打印机价格昂贵，Fujifilm Dimatix Inc所生产的可用于喷墨打印的压电式打印机，价格在300万人民币以上，而且喷头等耗材的价格也非常昂贵。高昂的价格极大的限制了印制电子行业的发展，本发明旨在通过价格低廉的家用打印机，实现阻焊油墨的喷墨打印，并且达到与专业打印机近似的效果，以解决专业打印机价格昂贵的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法，采用改进家用压电式喷墨打印机，自制低粘度阻焊油墨配方，从开始喷墨到固化成型总时间不超过5min，同时，本方法还具有操作简单，节省材料，可靠性高等特点，适合于PCB硬板、柔板以及刚挠结合板阻焊涂层的制备。

本发明提供的一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法，具体步骤如下：

（1）根据打印机墨盒设计适当的油墨配方：油墨配方设计依据打印机墨盒类别，分别设计，具体如下：

针对四色体系墨盒，采用三组分配方油墨，设计墨盒1为阻焊树脂油墨，墨盒2为固化剂，墨盒3为固化促进剂，墨盒4为清洗溶剂；

针对N色体系墨盒，采用N-1组分配方油墨，将其中1个或N-3个墨盒装入不同类型的阻焊树脂油墨，N-3个或1个墨盒装入不同类型的固化剂，1个墨盒装入清洗溶剂，其余装入不同类型的固化促进剂；

（2）喷墨打印阻焊图形前，首先打印全黑色图形清洗喷头3次以上；

（3）将PCB板定位固定于打印机下端平板处，首先打印四个定位孔，分别为上下各两个，根据四个定位孔测算需要打印阻焊图形的位置，在CAD软件中设置阻焊图形于恰当位置；

（4）根据打印选用阻焊油墨配方选用下述任一种方法：

方法一：针对热固化阻焊油墨配方，根据打印条件，如有加热平台可将加热台温度升高至阻焊油墨固化温度附近，则喷墨打印的阻焊油墨可实现喷墨接触到基板的同时发生固化，固化时间短于30s；若无加热平台，待全部图形打印完毕，放置于设定好固化温度的烘箱中固化，1min实现完全固化；

方法二：针对UV固化阻焊油墨配方，根据打印条件，如有LED同步UV光源，可以在打印的同时激发UV光，实现油墨接触到基板的同时发生固化，固化时间短于10s，若无LED同步UV光源，待全部图形打印完毕，放置于UV环境箱中，打开UV光源，30s可实现完全固化。

本发明中，步骤（1）中所述墨盒体系设计，根据印刷四分色模式实现全色打印的技术，实现油墨配方顺利混合。

本发明中，所述阻焊油墨为低黏度阻焊油墨配方，包括但不限于热固化低黏度阻焊油墨和光固化低黏度阻焊油墨。

本发明中，步骤（1）中所述固化剂、固化促进剂根据选用树脂的不同，对应为相应的热固化剂、热固化促进剂和光固化剂、光固化促进剂。

本发明中，步骤（3）中所述定位孔分别居于PCB板的左上、右上、左下、右下。定位点位于PCB版上下边缘，至少三个且不在同一直线上。

本发明中，步骤（4）中所述固化方法为热固化采用加热平台，光固化采用LED同步UV光源。

根据本发明，步骤（1）中所述喷墨墨盒所装载墨水根据阻焊油墨配方合理设计。

根据本发明，步骤（1）中所述定位孔为4个，定位点不少于3个且不在同一直线上。

根据本发明，阻焊剂涂布过程简单，从打印到固化全过程不超过5min。

本发明具有如下有益效果：

1、采用家用打印机，价格便宜，适宜于大量生产，效率高。

2、根据本发明，阻焊剂涂布范围仅在需要涂布的位置，有效节省了阻焊油墨材料，增加了PCB板的可靠性及良率。

附图说明

图1 为实施例1的墨盒设计配方。

图2 为实施例2的定位点，定位孔示意图。

图3为打印阻焊剂之后的PCB图形，图示中通孔无阻焊剂覆盖。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1

采用Epson Me1+ 压电式喷墨打印机，UV固化阻焊油墨配方如图1所示（70%阻焊树脂(PEG改性E51环氧树脂)，25%固化剂(陶氏化学，UVI-6976)，5%固化促进剂（道康宁，Z-6040）），分别将树脂油墨装入青色墨盒（C），固化剂装入品红色墨盒（M），固化促进剂装入黄色墨盒（Y），清洗剂装入黑色墨盒（K）。首先将打印机调为全黑色清洗喷头3次，再把待打印柔板PCB（基板为PI）装入纸盒，打印定位孔以及定位点。准备好待打印PCB电路阻焊图形，根据CMYK色坐标调节出墨量为青色（C）为70%，品红色（M）为25%，黄色（Y）为5%，黑色（K）为0%，三种墨水在打印机喷头处混合，得到所需阻焊油墨图形，将基板至于UV灯下照射30s，固化完全。使用结束后用全黑色反复打印3次，清洗喷头，待下次使用。固化阻焊膜按照CPCA 4306-2011标准测试，满足相关技术指标。

实施例2

采用自行改装Epson R230压电式喷墨打印机，将原有进纸***改为皮带传动联动进纸***（改装参考万能打印机）。热固化阻焊油墨配方（30%阻焊树脂组分1（PEG改性E51环氧树脂）,35%阻焊树脂组分2（超支化聚酯Boltorn H20改性丙烯酸树脂）,10%固化剂组分1（三乙烯四胺），10%固化剂组分2（三乙胺）,5%固化促进剂（DMP-30 20wt%丙酮溶液）），分别将阻焊油墨树脂组分1装入青色墨盒，阻焊油墨树脂组分2装入浅青色墨盒，固化剂组分1装入品红墨盒，固化剂组分2装入浅品红色墨盒，固化促进剂装入黄色墨盒，清洗溶剂装入黑色墨盒。首先将打印机调为全黑色清洗喷头3次，再把待打印硬板PCB（基板为环氧树脂复合板）装入纸盒，打印定位孔以及定位点。准备好待打印PCB电路阻焊图形，同时在基板下方放入恒温加热板，调节加热板温度为120℃（树脂配方固化温度），根据色坐标调节出墨量为青色30%，浅青色35%,品红色10%，浅品红色10%,黄色5%，黑色为0%，六种墨水在打印机喷头处混合，喷至基板上立即固化，得到所需阻焊油墨图形。如图3所示，可以清楚看到，通孔处无阻焊剂覆盖。使用结束后用全黑色反复打印3次，清洗喷头，待下次使用。固化阻焊膜按照CPCA 4306-2011标准测试，满足相关技术指标。

实施例3

采用自行改装Epson R230压电式喷墨打印机并外加LED联动UV光源。UV固化阻焊油墨配方（30%阻焊树脂组分1（PEG改性E51环氧树脂）,35%阻焊树脂组分2（超支化聚酯Boltorn H20改性丙烯酸树脂）,15%固化剂组分1(陶氏化学，UVI-6976)，5%固化剂组分2（陶氏化学，UVI-6992）,5%固化促进剂（道康宁，Z-6040）），分别将阻焊油墨树脂组分1装入青色墨盒，阻焊油墨树脂组分2装入浅青色墨盒，固化剂组分1装入品红墨盒，固化剂组分2装入浅品红色墨盒，固化促进剂装入黄色墨盒，清洗溶剂装入黑色墨盒。首先将打印机调为全黑色清洗喷头3次，再把待打印硬板PCB（基板为环氧树脂复合板）装入纸盒，打印定位孔以及定位点。准备好待打印PCB电路阻焊图形，同时开启LED联动UV光源，根据色坐标调节出墨量为青色30%，浅青色35%,品红色15%，浅品红色5%,黄色5%，黑色为0%，六种墨水在打印机喷头处混合，喷至基板上的同时UV光源激发，阻焊油墨立即固化，得到所需阻焊油墨图形。使用结束后用全黑色反复打印3次，清洗喷头，待下次使用。固化阻焊膜按照CPCA 4306-2011标准测试，满足相关技术指标。

通过选用不同型号的家用压电式喷墨打印机，采用恰当的阻焊油墨配方，可以实现低成本、高效率制备阻焊图形，所得阻焊图形选择性高，可以避免通孔、盲孔受到未固化阻焊剂污染，提高产品质量以及良率。

Claims

1.一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法，其特征在于具体步骤如下：

（4）根据打印选用阻焊油墨配方选用下述任一种方法：

方法一：针对热固化阻焊油墨配方，根据打印条件，如有加热平台将加热平台温度升高至阻焊油墨固化温度附近，则喷墨打印的阻焊油墨实现喷墨接触到基板的同时发生固化，固化时间短于30s；若无加热平台，待全部图形打印完毕，放置于设定好固化温度的烘箱中固化，1min实现完全固化；

方法二：针对UV固化阻焊油墨配方，根据打印条件，如有LED同步UV光源，在打印的同时激发UV光，实现油墨接触到基板的同时发生固化，固化时间短于10s，若无LED同步UV光源，待全部图形打印完毕，放置于UV环境箱中，打开UV光源，30s实现完全固化。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法，其特征在于：所述阻焊油墨为低黏度阻焊油墨。

3.根据权利要求1所述的一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法，其特征在于：步骤（1）中所述固化剂、固化促进剂根据选用树脂的不同，对应为相应的热固化剂、热固化促进剂和光固化剂、光固化促进剂。

4.根据权利要求1所述的一种基于压电式家用喷墨打印技术制备印制电子阻焊材料的方法，其特征在于：步骤（3）中所述定位孔分别居于PCB板的左上、右上、左下、右下。