CN110330867B - 环氧改性丙烯酸树脂组合物及运用于金属基板的加工方法 - Google Patents

环氧改性丙烯酸树脂组合物及运用于金属基板的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环氧改性丙烯酸树脂组合物及运用于金属基板的加工方法，该树脂组合物的组分及各组分用量如下：环氧改性丙烯酸树脂预聚物40～60重量份；活性稀释剂5～15重量份；紫外光引发剂0.01～0.05重量份；交联剂2～5重量份；阻聚剂0.05～0.1重量份；助剂0.5～2重量份；填料20～40重量份；各组分按上述比例混合，采用高速剪切搅拌，进行分散混合，经静置脱泡处理，制得所需的环氧改性丙烯酸酯树脂组合物。采用本方案的含环氧改性丙烯酸酯树脂的组合物，经UV光照固化后，固化物的硬度，抗酸碱蚀刻性，耐高温性，与金属基板表面的粘附性，均要优于传统的保护膜，能够降低擦花风险，同时提高环氧层与金属面的结合力，使二者紧密结合。

Description

环氧改性丙烯酸树脂组合物及运用于金属基板的加工方法
技术领域
本发明涉及印制线路板领域，涉及一种含有环氧树脂改性丙烯酸树脂的组合物，并提供一种在金属基覆铜板的PCB加工中，将该树脂组合物用于替代保护膜，防止金属基面受酸碱腐蚀的方法。
背景技术
金属基覆铜板是覆铜箔层压板中的一种，因其具有良好的散热性能而广泛应用于LED及大功率模块领域。一般常用的金属基为铝或铜，均为活性较强的金属材料，与酸、碱均能发生化学反应，因此，目前金属基覆铜板的PCB加工过程中，需要在金属面(非线路面)贴附保护膜，以保护其在PCB加工中，不被接触到的酸、碱等腐蚀。传统贴膜工艺需要手动对金属面贴膜，采用目前的自动贴膜机，每分钟可贴2～3片，效率较低，而且铝板未经处理，小颗粒金属屑杂质等会残留在膜与金属面之间，在进行PCB加工时，受压力会划伤铝面或划破保护膜，铝面被酸、碱破坏。
在当前技术中，如专利CN201720586751中，设计了一种铝基板贴膜装置，对铝板表面进行吸尘清洁，以降低保护膜被破坏的风险，但该方式与传统人工贴膜并无太大差异，仅仅是通过压缩空气吹扫，除静电对金属面进行清洁，不如水平前处理线的打磨、除油和水洗的清洗效果好，且仍然无法解决贴膜工艺效率低的缺点。
另外，所采用的保护膜通常为热塑性的PET或PVC膜，本身耐热性能不高，同时需要靠保护膜表面涂覆的一层胶进行粘附，在喷锡工艺中，高温时间过长，即会造成膜的融化、胶层的失粘脱落，影响后续工段的生产；且保护膜较软，生产过程中容易被擦破，造成铝面被酸、碱腐蚀，形成很深的腐蚀痕，需要打磨较深才能除去；并且保护膜的单价较高，市场上产品的品质参差不齐。
金属基板完成PCB制程后，需大量的人工去撕膜，膜的粘附性非常强，无法轻易撕下，效率较低。如果降低膜的粘附性，则金属基边缘易渗入蚀刻液，造成边缘腐蚀。专利CN201720122769中，设计了一种自动撕膜机，可以实现自动剥膜及收卷，较人工撕膜效率有一定提升。但在实际使用中，对于较薄的金属基板易造成弯曲变形；如果保护膜粘性较大，剥离也会存在不彻底。设备实际使用过程中，仍然需要人工先将保护膜撕起一个角，机器才能夹住保护膜，进行撕膜。
综上所述，目前的贴膜工艺人工和材料成本高、效率较低，且上述工艺较难实现自动化生产。
尽管也有部分厂家采用环氧树脂组合物的涂层作为保护层，替代贴膜工艺，但环氧树脂需经过高温才能固化，固化时间长，对设备和场地要求也较高，因此一般只能采用单次涂布工艺，会存在局部一些区域无法完全被树脂所覆盖，带来金属面腐蚀的风险。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
基于上述原因，本申请人提出了一种环氧改性丙烯酸树脂组合物及运用于金属基板的加工方法，旨在解决以下问题：1、普通的丙烯酸酯树脂经UV固化后，表面硬度不够，容易被划破，引入环氧链段进行共聚改性，其固化物的硬度、耐热性和抗酸碱腐蚀能力均优于普通保护膜，与热固性环氧相当；
2、采用UV常温快速固化，设备体积小，可实现多次涂布，提高生产效率和保护层可靠性；
3、降低产品制作成本；
4、不需要人工贴膜工艺，解决效率低问题；
5、采用铝板表面前处理，去除表面残留颗粒和油污，降低保护层易破损造成金属面腐蚀的风险；
6、完成PCB制程后，可省去了人工撕膜流程，解决效率低问题；
7、实现自动化生产，减少人员操作，提升产品品质金属基板保护层可靠性、提高生产效率、提高产品品质等问题。
发明内容
为了满足上述要求，本发明的第一个目的在于提供一种环氧改性丙烯酸树脂组合物。
本发明的第二个目的在于提供一种基于树脂组合物的金属基PCB的加工方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，该树脂组合物的组分及各组分用量如下：
环氧改性丙烯酸树脂预聚物40～60重量份；
活性稀释剂5～15重量份；
紫外光引发剂0.01～0.05重量份；
交联剂2～5重量份；
阻聚剂0.05～0.1重量份；
助剂0.5～2重量份；
填料20～40重量份；
所述环氧改性丙烯酸树脂预聚物为双酚A型环氧改性丙烯酸树脂、酚醛型环氧改性丙烯酸树脂中的一种或几种；
所述活性稀释剂为丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正丁酯中的一种或几种；
所述紫外光引发剂为安息香、安息香双甲醚、安息香***、安息香异丙醚、安息香丁醚中的一种或几种；或，所述紫外光引发剂为二苯基乙酮、α、α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮中的一种或几种；或，所述紫外光引发剂为α、α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮中的一种或几种；
所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯中的一种或几种；
所述阻聚剂为对苯二酚、对苯二酚甲醚中的一种或几种；
所述助剂为消泡剂、流平剂中的一种或几种；
所述填料为片状滑石粉、球形二氧化硅、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、勃姆石、氧化锌、氧化镁中的一种或几种；
各组分按上述比例混合，采用高速剪切搅拌，进行分散混合，经静置脱泡处理，制得所需的环氧改性丙烯酸酯树脂组合物。
进一步技术方案为，所述环氧改性丙烯酸酯树脂组合物的粘度为5000～7000cps。
进一步技术方案为，所述填料的粒径为3～5μm。
本发明还公开了一种基于树脂组合物的金属基PCB的加工方法，基于上述任一项所述的含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，包括以下步骤：
步骤S1，将需要覆膜保护的金属基板进行磨边倒角处理，经水平前处理线对所述金属基表面进行打磨和除油，经水洗干燥处理，得到处理好的金属基板；
步骤S2，用涂布机将所述含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，均匀涂覆在需保护的所述金属基板表面，所述金属基板经过UV灯照射，使所述含环氧改性丙烯酸的树脂组合物固化，再次进行涂布和固化过程，在所述金属基板表面形成一层坚硬的保护层，对带有所述保护层的金属基板进行后续的PCB制程操作；
步骤S3，当所述金属基板完成PCB制程之后，所述金属基板通过水平砂带机进行打磨，所述金属基板的线路面朝上进行磨板去除保护层，所述金属基板采用软胶行辘式输送方式输送，所述金属基板下方设有用于磨刷的砂带，所述金属基板通过水冲洗除去磨屑。
进一步技术方案为，所述步骤S2还包括，所述含环氧改性丙烯酸的树脂组合物的单次涂布厚度为10-20μm。
进一步技术方案为，所述步骤S2还包括，所述保护层厚度为25-35μm。
进一步技术方案为，所述步骤S3还包括，所述水平砂带机采用320目砂轮与600目的砂轮进行打磨。
进一步技术方案为，所述步骤S3还包括，利用水循环过滤***在磨刷过程中使用高压水对各个角落进行冲刷，用于减少磨屑残留。
相比于现有技术,本发明的有益效果在于：采用本方案的含环氧改性丙烯酸酯树脂的组合物，经UV光照固化后，固化物的硬度，抗酸碱蚀刻性，耐高温性，与金属基板表面的粘附性，均要优于传统的保护膜，与普通热固性环氧树脂相当，该树脂组合物通过辊涂和UV光照固化的方式，在金属基面上进行二次涂布，形成一层致密的保护层，替代了人工贴膜的步骤，实现自动化，提升生产效率；在PCB加工过程中，通过采用特殊的金属基板表面前处理，除去小颗粒杂质和油污等，能够降低擦花风险，同时提高环氧层与金属面的结合力，使二者紧密结合；在金属基板的加工方法中，设计的金属基面保护层，可采用水平自动砂带磨板线研磨除去，替代人工撕膜，其效率和自动化程度都更高。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1是本发明一种基于树脂组合物的金属基PCB的加工方法的一个具体实施例流程示意图；
图2是图1流程图中涂布机的主要结构示意图；
图3是图2结构中涂辊结构左视图；
图4是图1流程图中研磨步骤的水平砂带机主要结构示意图；
图5是本发明环氧改性丙烯酸树脂组合物的组分实施例示意表；
图6是图5实施例不同组分对于保护层性能的测试结果。
附图标记
1 金属基板 2 UV曝光机
3 下辊 4 转印辊
5 上辊 6 UV胶液
7 高压水喷头 8 600目砂轮
9 320目砂轮 10 软胶压辘
11 保护层
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
本发明公开了一种含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，该树脂组合物的组分及各组分用量如下：
环氧改性丙烯酸树脂预聚物40～60重量份；
活性稀释剂5～15重量份；
紫外光引发剂0.01～0.05重量份；
交联剂2～5重量份；
阻聚剂0.05～0.1重量份；
助剂0.5～2重量份；
填料20～40重量份；
所述环氧改性丙烯酸树脂预聚物为双酚A型环氧改性丙烯酸树脂、酚醛型环氧改性丙烯酸树脂中的一种或几种；
所述活性稀释剂为丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正丁酯中的一种或几种；
所述紫外光引发剂为安息香、安息香双甲醚、安息香***、安息香异丙醚、安息香丁醚中的一种或几种；或，所述紫外光引发剂为二苯基乙酮、α、α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮中的一种或几种；或，所述紫外光引发剂为α、α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮中的一种或几种；
所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯中的一种或几种；
所述阻聚剂为对苯二酚、对苯二酚甲醚中的一种或几种；
所述助剂为消泡剂、流平剂中的一种或几种；
所述填料为片状滑石粉、球形二氧化硅、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、勃姆石、氧化锌、氧化镁中的一种或几种；
各组分按上述比例混合，采用高速剪切搅拌，进行分散混合，经静置脱泡处理，制得所需的环氧改性丙烯酸酯树脂组合物。
其中，所紫外光引发剂可采用但不限于上述类型，还可以选取其他苯偶姻及衍生物、苯偶酰类、烷基苯酮类的其他类型或组合类型，上述所举例仅作为实施例，并非示意或暗示限定仅能采用上述类型。
具体地，所述环氧改性丙烯酸酯树脂组合物与普通的丙烯酸酯树脂相比，普通的丙烯酸酯树脂经UV固化后，表面硬度不够，容易被划破，而本方案的环氧改性丙烯酸酯树脂引入环氧链段进行共聚改性，其固化物的硬度、耐热性和抗酸碱腐蚀能力均优于普通保护膜，与热固性环氧相当，具体的应用见下文的金属基板加工方法。
优选地，所述环氧改性丙烯酸酯树脂组合物的粘度为5000～7000cps。
优选地，所述填料的粒径为3～5μm。
本发明还公开了一种基于树脂组合物的金属基PCB的加工方法，基于上述任一项所述的含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，包括以下步骤：
步骤S1，将需要覆膜保护的金属基板进行磨边倒角处理，经水平前处理线对所述金属基表面进行打磨和除油，经水洗干燥处理，得到处理好的金属基板；
步骤S2，用涂布机将所述含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，均匀涂覆在需保护的所述金属基板表面，所述金属基板经过UV灯照射，使所述含环氧改性丙烯酸的树脂组合物固化，再次进行涂布和固化过程，在所述金属基板表面形成一层坚硬的保护层，对带有所述保护层的金属基板进行后续的PCB制程操作；
步骤S3，当所述金属基板完成PCB制程之后，所述金属基板通过水平砂带机进行打磨，所述金属基板的线路面朝上进行磨板去除保护层，所述金属基板采用软胶行辘式输送方式输送，所述金属基板下方设有用于磨刷的砂带，所述金属基板通过水冲洗除去磨屑。
具体地，图1所示的加工流程图为上述步骤S1-S3的详细流程图，图中所述UV固化树脂化合物即为上述步骤S1-S3中所描述的含环氧改性丙烯酸的树脂组合物。
如图2以及图3所示，在上述步骤S1-S3中，涂布操作如图示意，当金属基板1经过由UV辊涂结构之后，金属基板1表面即覆盖有一层由含环氧改性丙烯酸的树脂组合物构成的保护层11，随后UV曝光机2对其进行UV灯照射，对其进行UV固化，如图2以及图3所示，该过程循环至少两次，用于使含环氧改性丙烯酸的树脂组合物达到本发明的最终目的；
具体地，如图3所示，所述辊涂结构包括，上辊5，位于上辊侧边的转印辊4，上辊5与转印辊4之间设有UV胶液6，以及位于转印辊4下方的下辊3；所述的UV胶液6用于使含环氧改性丙烯酸的树脂组合物构成的保护层11UV固化。
如图2以及图3所示的实施例中，所述步骤S2还包括，所述含环氧改性丙烯酸的树脂组合物的单次涂布厚度为10-20μm，此数值为单次涂布步骤中的厚度，在两次涂布中可以进行数值调整。
如图2以及图3所示的实施例中，所述步骤S2还包括，所述保护层厚度为25-35μm。
如图4所示的实施例中，所述步骤S3还包括，所述水平砂带机采用320目砂轮9与600目砂轮8进行打磨，目的在于将位于金属基板1下方的保护层打磨去掉，以便于后续金属基板1的正常工作。
具体地，所述水平砂带机包括，若干个软胶压辘10，位于软胶压辘10下方的320目砂轮9与600目砂轮8，以及高压水喷头7，利用水循环过滤***在磨刷过程中使用高压水(通过高压水喷头7喷出)对金属基板1以及设备的各个角落进行冲刷，用于减少磨屑残留。
如图5以及图6，为上述保护层的不同组分对于性能的测试结果，上述测试结果采用的测试手段如下：
采用旋转粘度计，测试混合后组合物粘度；
采用铅笔硬度计，测试固化物表面硬度；
采用PCB线路蚀刻线，模拟生产过程，测试保护膜抗酸碱蚀刻能力；
采用320目砂带轮与600目砂带轮湿式打磨，测试磨掉保护层所需次数。
从实施例一、实施例二和实施例三的测试结果说明，单体含量过高，影响固化膜的致密性，导致抗酸碱性不好；随着环氧改性丙烯酸树脂预聚物比例的提高，组合物固化后，硬度提高，致密性提高，抗酸碱性好，但同时也更难被砂带研磨除去。
实施例四与实施例二相比，填料含量更高，表面硬度更高，更抗划痕，但也不容易被研磨去除。
从实施例二与比例一、对比例二的测试结果说明，随着多官能交联剂含量的提高，固化物硬度也呈现上升趋势，但更难被磨去。同时膜的硬度过高，脆性大，稍微弯曲便容易出现裂纹，存在造成蚀刻液渗漏的风险。
综合上述数据，采用实施例二所确定的各组分比例，作为该环氧改性丙烯酸树脂组合物的最优配方。
综上所述，采用本方案的含环氧改性丙烯酸酯树脂的组合物，经UV光照固化后，固化物的硬度，抗酸碱蚀刻性，耐高温性，与金属基板表面的粘附性，均要优于传统的保护膜，与普通热固性环氧树脂相当，该树脂组合物通过辊涂和UV光照固化的方式，在金属基面上进行二次涂布，形成一层致密的保护层，替代了人工贴膜的步骤，实现自动化，提升生产效率；在PCB加工过程中，通过采用特殊的金属基板表面前处理，除去小颗粒杂质和油污等，能够降低擦花风险，同时提高环氧层与金属面的结合力，使二者紧密结合；在金属基板的加工方法中，设计的金属基面保护层，可采用水平自动砂带磨板线研磨除去，替代人工撕膜，其效率和自动化程度都更高。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，其特征在于，该树脂组合物的组分及各组分用量如下：
环氧改性丙烯酸树脂预聚物40～60重量份；
活性稀释剂5～15重量份；
紫外光引发剂0.01～0.05重量份；
交联剂2～5重量份；
阻聚剂0.05～0.1重量份；
助剂0.5～2重量份；
填料20～40重量份；
所述环氧改性丙烯酸树脂预聚物为双酚A型环氧改性丙烯酸树脂、酚醛型环氧改性丙烯酸树脂中的一种或几种；
所述活性稀释剂为丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正丁酯中的一种或几种；
所述紫外光引发剂为安息香、安息香双甲醚、安息香***、安息香异丙醚、安息香丁醚中的一种或几种；或，所述紫外光引发剂为二苯基乙酮、α、α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮中的一种或几种；或，所述紫外光引发剂为α、α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮中的一种或几种；
所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯中的一种或几种；
所述阻聚剂为对苯二酚、对苯二酚甲醚中的一种或几种；
所述助剂为消泡剂、流平剂中的一种或几种；
所述填料为片状滑石粉、球形二氧化硅、氮化硼、氧化铝、氢氧化铝、勃姆石、氧化锌、氧化镁中的一种或几种；
各组分按上述比例混合，采用高速剪切搅拌，进行分散混合，经静置脱泡处理，制得所需的环氧改性丙烯酸酯树脂组合物。
2.根据权利要求1所述的一种含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，其特征在于，所述环氧改性丙烯酸酯树脂组合物的粘度为5000～7000cps。
3.根据权利要求1所述的一种含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，其特征在于，所述填料的粒径为3～5μm。
4.一种基于树脂组合物的金属基PCB的加工方法，其特征在于，基于权利要求1-3中任一项所述的含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，包括以下步骤：
步骤S1，将需要覆膜保护的金属基板进行磨边倒角处理，经水平前处理线对所述金属基表面进行打磨和除油，经水洗干燥处理，得到处理好的金属基板；
步骤S2，用涂布机将所述含环氧改性丙烯酸的树脂组合物，均匀涂覆在需保护的所述金属基板表面，所述金属基板经过UV灯照射，使所述含环氧改性丙烯酸的树脂组合物固化，再次进行涂布和固化过程，在所述金属基板表面形成一层坚硬的保护层，对带有所述保护层的金属基板进行后续的PCB制程操作；
步骤S3，当所述金属基板完成PCB制程之后，所述金属基板通过水平砂带机进行打磨，所述金属基板的线路面朝上进行磨板去除保护层，所述金属基板采用软胶行辘式输送方式输送，所述金属基板下方设有用于磨刷的砂带，所述金属基板通过水冲洗除去磨屑。
5.根据权利要求4所述的一种基于树脂组合物的金属基PCB的加工方法，其特征在于，所述步骤S2还包括，所述含环氧改性丙烯酸的树脂组合物的单次涂布厚度为10-20μm。
6.根据权利要求4所述的一种基于树脂组合物的金属基PCB的加工方法，其特征在于，所述步骤S2还包括，所述保护层厚度为25-35μm。
7.根据权利要求4所述的一种基于树脂组合物的金属基PCB的加工方法，其特征在于，所述步骤S3还包括，所述水平砂带机采用320目砂轮与600目的砂轮进行打磨。
8.根据权利要求4所述的一种基于树脂组合物的金属基PCB的加工方法，其特征在于，所述步骤S3还包括，利用水循环过滤***在磨刷过程中使用高压水对各个角落进行冲刷，用于减少磨屑残留。
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