CN108285686B - 一种用于挠性印制板表面处理遮盖保护的油墨及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于挠性印制板表面处理遮盖保护的油墨及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于挠性线路板中表面处理领域，公开了一种用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨及其制备方法和应用。该油墨属于多组分混合物，根据需要印刷在板件上，烘干后，溶剂挥发，有机树脂附着在板面上，该有机树脂能够经受酸性药水以及一定温度的攻击，使其能够在化金线内不脱落，完成保护的作用。该油墨中的有机树脂易与碱性物质发生反应并溶解，所以，表面处理后又可以使用含有碱的溶液喷淋在板面上，让树脂溶解脱落。本发明的选化油墨使用简单，油墨消耗量小，可以实现点对点的印刷，可以实现设备的自动化生产，无需手工作业模式，且不会污染药水。

Description

一种用于挠性印制板表面处理遮盖保护的油墨及其制备方法 和应用
技术领域
本发明属于挠性线路板表面处理领域，特别涉及一种用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护用的油墨及其制备方法和应用。
背景技术
随着近几年消费类电子产品的迅猛发展，线路板设计越来越精密，对充当重要的电气、讯号连接器件的挠性线路板的要求也越来越高，为了提高电子元器件的焊接可靠性，降低成本，发挥各种表面处理方式的特长，需要有目的的对板面外部连接部位(焊盘、端子部位)进行有选择性的表面处理，如镀金+化金，化金+OSP等，这时候就要用某种材料在进行其中一种表面处理时，将板面有选择性的保护起来，待进行另外一种表面处理前，再将第一次做表面处理保护的选择性表面处理遮盖保护材料去除掉。
传统的一些选择性表面处理遮盖保护材料都有各自明显的缺陷，如干膜，生产过程中易出现跳镀、渗镀、退膜不尽等造成露铜等品质异常，易污染金缸药水，流程复杂导致不良率增加；可剥蓝膜，丝印时易偏位，撕胶时易残留碎胶，油墨污板风险增加，流程复杂导致不良率增加；防镀膜，当压胶不当时会出现掉胶、溢胶异常。因此有必要开发一种新的成本低廉、工艺简单、品质稳定的选择性表面处理遮盖保护材料。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨。
本发明另一目的在于提供上述用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨，由以下质量分数的组分组成：
Figure GDA0001609326390000021
优选的，上述的用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨，其由以下质量分数的组分组成：
Figure GDA0001609326390000022
所述的有机树脂优选为丙烯酸树脂；
所述的有机溶剂优选为乙酸乙二醇***；
所述的无机填充剂优选为硫酸钡、滑石粉中的至少一种；
所述的无机色料优选为铜铬黑；
所述的消泡剂为有机硅消泡剂；
一种上述的用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨的制备方法，其主要包括以下步骤：将有机树脂、无机填充剂、无机色料、二氧化硅微粉末、有机溶剂和部分消泡剂混合均匀，研磨至5μm以下，然后移至分散釜中，加入剩余消泡剂，混合分散均匀，然后过滤、分装即得所需的油墨。
所述的部分消泡剂的用量是指为消泡剂总质量的70％。
所述的过滤是指用2500目过滤袋过滤。
上述的用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨在挠性印制板选择性表面处理遮盖保护中的应用。
所述的用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨在挠性印制板选择性表面处理遮盖保护中的应用具体包括以下步骤：
(1)准备好丝印机和网版，将油墨置于网版上，网版上漏油的部位对应挠性印制板上需要遮盖保护的位置，调整设备运转参数，使油墨丝印在挠性印制板上，且保证油墨的厚度达到25μm；
(2)将挠性印制板置于热风循环的烤箱内烘烤使油墨固化成膜；
(3)将烘烤后的挠性印制板进行表面处理；
(4)将表面处理后的印制板投入到碱洗液中退膜，然后水洗、烘干即完成了油墨的选择性表面处理遮盖保护作用。
步骤(1)中所述的网版优选用150～200目的网纱制作丝印网版，且网纱漏油开窗的大小需要比被保护焊盘外沿大0.2mm，防止由于材料涨缩或者对位的误差造成漏印或者偏位。
步骤(2)中所述的烘烤是指在90～110℃烘烤20～30min。
步骤(3)中所述的表面处理指电镀镍金、化学镀镍金、OSP中的一种；
步骤(4)中所述的碱洗液指3～5wt％浓度的氢氧化钠溶液，油墨中的有机树脂易与碱性物质发生反应并溶解，从而使油墨从挠性印制板上脱落。
本发明的机理为：
油墨属于多组分混合物，油墨内的有机溶剂能够让油墨具有很好的流动性，根据需要印刷在板件上，烘干后，溶剂挥发，有机树脂附着在板面上，该有机树脂能够经受酸性药水以及一定温度的攻击，使其能够在表面处理时不脱落，完成保护的作用。该油墨中的有机树脂易与碱性物质发生反应并溶解，所以，表面处理后又可以使用含有碱的溶液喷淋在板面上，让树脂溶解，脱落。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
现有的技术使用保护膜类材料，或者干膜类材料，此二者都存在着品质问题多，污染化金线的问题，而且工艺流程长，占用生产设备和人工多，制造成本高。而本发明的选化油墨使用简单，油墨消耗量小，可以实现点对点的印刷，可以实现设备的自动化生产，无需手工作业模式，且不会污染药水。
附图说明
图1为实施例3中不同MTO数得到的与全板印油墨板一起浸泡的未贴任何保护膜的印制板的镍面的SEM图；
图2为实施例3中不同MTO数得到的与全板贴干膜板一起浸泡的未贴任何保护膜的印制板上的镍面的SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1:用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨的制备
将30份丙烯酸树脂液(FB9801，上海风标化学科技有限公司)、40份乙酸乙二醇***、0.7份消泡剂(B-461，广东中联邦精细化工有限公司)，20份无机填充剂(硫酸钡粉，广东宏图矿业科技有限公司)，8份无机色料(铜铬黑)，1份二氧化硅微粉末投入到分散釜内，充分搅拌分散均匀，然后将分散好的物料移至砂磨进行研磨，研磨3-4道，测细度达到5μm以下即可，否则再继续研磨，直到细度达到要求。
将研磨好的物料移至分散釜内，再称取0.3份消泡剂投入分散釜内，分散机速度控制在300-500转/分，充分分散均匀后将油墨转进过滤机内，内置2500目过滤袋，将油墨内的异物杂质过滤除去，再按照客户出货要求，分装在不同容量的塑料桶内。
此油墨需要低温避光保存，保质期六个月。
实施例2：用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨的应用
(1)油墨到达客户端后，根据挠性印制板特定料号的板型特点，选择150～200目数的网纱制作丝印网版，网版上漏油的部位对应线路板上需要遮盖保护的位置，网纱漏油开窗的大小需要比被保护焊盘外沿大0.2mm，防止由于材料涨缩或者对位的误差造成漏印或者偏位，然后设置丝印速度、压力等设备参数，保证油墨的厚度能够达到25μm。
(2)将丝印后的线路板置于烘烤专用的千层架上，不可堆叠，放进可循环风的烤箱内100℃烘烤20分钟。
(3)烘烤后进行喷砂处理，除去裸露铜面上面的氧化以及其他脏污，露出干净的铜面，为进行表面处理做好准备。然后按照表面处理的要求，正常作业。
(4)表面处理后，将挠性印制板投入到碱洗线内，流程：退膜→水洗→烘干，碱洗线带有3％～5％浓度的氢氧化钠溶液，可清洗掉板面的油墨。
当表面处理为化学镀镍金时(所用药水为深圳市新日东升电子材料有限公司的DS系列的化学镍金药水)，化金处理后挠性印制板上的油墨未出现收缩和起翘现象；碱洗后的板面上的油墨无残留，被保护区域下的铜面完整无上金现象。证明本发明的油墨能够满足挠性印制板选择性表面处理遮盖保护工艺的需求。
为充分证明本发明的油墨不仅仅可以耐受深圳市新日东升电子材料有限公司的DS系列的化学镍金药水，还可以耐受多种其它药水的影响，继续做以下的测试：
耐高温实验(对钢板)：将实施例1制备的油墨用涂膜棒刮涂在304不锈钢板上，控制膜厚达到25μm，然后放入90℃烘箱中，40分钟后取出，发现油墨膜不收缩、不起翘、不残胶，说明所选油墨耐热性良好。
渗镀测试：将本实施例步骤(2)中烘烤过后的线路板进行喷砂处理，除去裸露铜面上面的氧化以及其他脏污，露出干净的铜面，然后在90℃，pH为4的酸性溶液(用浓硫酸稀释配置，pH计测试pH值)中浸泡40分钟，取出后放置20分钟，发现油墨膜不收缩、不起翘、不残胶；再用3％～5％浓度的氢氧化钠溶液清洗线路板上的油墨，水洗、干燥后在10-50倍数显微镜下观察，发现铜面无残胶、无变色、无渗渡现象，说明该防镀膜性能良好，可以用于FPC的化学镀镍金、电镀镍金等表面处理用。
实施例3：油墨对镍沉积速率和镍面的影响
(1)根据镍工作液(佛山市仁昌科技有限公司的Nichem 2008A+Nichem 2008B+Nichem 2008C)的消耗量计算出每MTO所需要的挠性印制板的面积；其中，由于实际生产线上镀镍溶液中加入的印制板均是部分部位贴有保护膜的印制板，因此印制板中需要镀镍的铜面的有效面积按60％计算，每平米板消耗镍工作液按150mL计，1L镍工作液按4MTO计约生产2m2生产板，那么每个MTO分别需要镀镍的印制板的量为：每升工作液每MTO需要镀镍的印制板的铜面体积为2m2/4*60％＝0.3m2，每升工作液每MTO需要贴干膜保护的印制板的体积2m2/4*40％＝0.2m2，每升工作液每MTO需要印油墨保护的印制板的体积2m2/4*40％＝0.2m2。
(2)制备测试板：从同一大块印制板中剪裁十张0.02m2的印制板以及十张0.03m2的印制板，其中五张0.02m2的印制板均全板印刷实施例1中所制备的油墨，在可循环风的烤箱内100℃烘烤20分钟；另外五张0.02m2的印制板均全板贴杜邦公司的W250干膜，然后全板曝光(曝光能量80mJ/cm2，曝光后静止时间30min)；剩下的10张0.03m2的印制板不贴任何保护膜。
(3)制备镍工作液：取500mL烧杯，加入100mL去离子水，然后再分别加入12mL的Nichem 2008A和30mL的Nichem 2008B，再分别用去离子水加至200mL刻度线下方一点，再分别用氨水调节pH值至刻度线，加温到88℃，然后均分为两份。
(4)向步骤(3)中得到的其中一份镍工作液中加入一块0.02m2的全板印油墨板和一块0.03m2的未贴任何保护膜的印制板，浸泡处理，补给的时候以Nichem 2008A和Nichem2008C进行补给，每次补给之前取出全板印油墨板和未贴任何处理膜的印制板，补给的同时重新放置新的0.02m2的全板印油墨板和新的0.03m2的未贴任何保护膜的印制板，继续浸泡处理，以MTO计，重复5次；对不同MTO数得到的未贴任何保护膜的印制板的镍面的厚度以及镍面的腐蚀情况进行表征，其中镍面的厚度由X-RAY膜厚测试仪测量，结果如表1所示，镍面的腐蚀情况通过扫面电子显微镜观察得到，不同MTO数得到的未贴任何保护膜的印制板的镍面的SEM图如图1所示；
(5)向步骤(3)中得到的剩下一份镍工作液中加入一块0.02m2的全板贴干膜板和一块0.03m2的未贴任何保护膜的印制板板，浸泡处理，补给的时候以Nichem 2008A和Nichem 2008C进行补给，每次补给之前取出全板贴干膜板和未贴任何处理膜的印制板，补给的同时重新放置新的0.02m2的全板印油墨板和新的0.03m2的未贴任何保护膜的印制板，浸泡处理，以MTO计，重复5次；对不同MTO数得到的未贴任何保护膜的印制板的镍面的厚度以及镍面的腐蚀情况进行表征，其中镍面的厚度由X-RAY膜厚测试仪测量，结果如表2所示，镍面的腐蚀情况通过扫面电子显微镜观察得到，不同MTO数得到的未贴任何保护膜的印制板上的镍面的SEM图如图2所示；
表1不同MTO数时浸泡全板印油墨板的镍工作液中Ni的沉积速率
Ni的沉积速率
0MTO 131u”/18min
1MTO 125u”/18min
2MTO 123u”/18min
3MTO 127u”/18min
4MTO 118u”/18min
表2不同MTO数时浸泡全板贴干膜板的镍工作液中Ni的沉积速率
Ni的沉积速率
0MTO 127u”/18min
1MTO 85u”/18min
2MTO 53u”/18min
3MTO 42u”/18min
4MTO 16u”/18min
从表2以及图2中可以看出，随着MTO数的增加，镍的沉降速度下降明显，到镍缸后期将严重镍薄，镍层因腐蚀变差，晶格变差，说明随着MTO数的增加，镍工作液中干膜的溶出量增多，从而对镍缸影响甚大；而从表1和图1中可以看出，随着MTO数的增加，镍的沉降速度基本不变，且到镍缸后期，镍膜也变化不大，说明本发明的油墨在镍工作液中溶出量基本为0，不会污染药水，因此相对于干膜，本发明的油墨对镍沉积速率影响较小。而一般印制板在镍缸中浸泡时间更长，温度更高，因此，当本发明的油墨在镍缸中没有溶出时，说明本发明的油墨在金缸中也不会溶出。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨，其特征在于由以下质量分数的组分组成：
Figure FDA0003063551510000011
所述的有机树脂为FB9801丙烯酸树脂；
所述的有机溶剂为乙酸乙二醇***；
所述的无机填充剂为硫酸钡、滑石粉中的至少一种；
所述的无机色料为铜铬黑；
所述的消泡剂为有机硅消泡剂；
制备方法包括以下步骤：
将有机树脂、无机填充剂、无机色料、二氧化硅微粉末、有机溶剂和部分消泡剂混合均匀，研磨至5μm以下，然后移至分散釜中，加入剩余消泡剂，混合分散均匀，然后过滤、分装即得所需的油墨；
所述的部分消泡剂的用量是指为消泡剂总质量的70％；
所述的过滤是指用2500目过滤袋过滤。
2.根据权利要求1所述的用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨，其特征在于由以下质量分数的组分组成：
Figure FDA0003063551510000012
Figure FDA0003063551510000021
3.根据权利要求1～2任一项所述的用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨在挠性印制板上的应用。
4.根据权利要求3所述的用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨在挠性印制板上的应用，其特征在于所述的应用具体包括以下步骤：
(1)准备好丝印机和网版，将油墨至于网版上，网版上漏油的部位对应挠性印制板上需要遮盖保护的位置，调整设备运转参数，使油墨丝印在印制板上，且保证油墨的厚度达到25μm；
(2)将丝印后的挠性印制板置于热风循环的烤箱内烘烤使油墨固化成膜；
(3)将烘烤后的挠性印制板进行表面处理；
(4)将表面处理后的印制板投入到碱洗液中退膜，然后水洗、烘干即完成了油墨的选择性表面处理遮盖保护作用。
5.根据权利要求4所述的用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨在挠性印制板上的应用，其特征在于：
步骤(2)中所述的烘烤是指在90～110℃烘烤20～30min；
步骤(3)中所述的表面处理指化学镀镍金、电镀镍金、OSP中的一种。
6.根据权利要求5所述的用于挠性印制板选择性表面处理遮盖保护的油墨在挠性印刷板上的应用，其特征在于：
步骤(4)中所述的碱洗液指3～5wt％浓度的氢氧化钠溶液。
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