CN110540771A - 一种曝光时间短的感光阻焊材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种曝光时间短的感光阻焊材料，包括以下重量份的组分：感光树脂35‑40份，聚氨酯丙烯酸酯5‑10份，丙烯酸单体5‑10份，环氧树脂4‑8份，颜料1‑4份，填料25‑35份，光引发剂5‑10份，助剂1‑5份和溶剂3‑8份，该感光树脂是由丙烯酸和邻甲酚醛环氧树脂进行聚合反应，再依次与酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯反应而得。本发明制备的感光阻焊材料曝光时间短，仅为5‑10秒，而传统油墨曝光时间一般为20‑25秒左右，曝光时间比传统曝光时间缩短1‑5倍；该感光阻焊材料还兼具耐高温、耐酸碱、耐热油、附着力高、硬度大的优点，涂覆得到的阻焊膜具有优异的绝缘性、耐高温。

Description

一种曝光时间短的感光阻焊材料及其制备方法
技术领域
本发明属于印刷线路板阻焊油墨技术领域，具体涉及一种曝光时间短的感光阻焊材料及其制备方法，将该曝光时间短的感光阻焊材料印刷于PCB可形成阻焊膜。
背景技术
随着电子行业的快速发展，电子产品逐渐往小型化、轻量化和高性能化方向发展，这就要求印刷线路板(PCB)也日趋高密度化、高功能化和高可靠化。在制作线路板的时候，很多时候只需要焊接一部分焊盘，所以需要把不需要焊接的焊盘和线路采用阻焊膜遮盖起来。将阻焊材料涂覆在PCB表面可以形成聚合物保护膜--阻焊膜，其可以防止电路腐蚀断线，防止焊接点短路，调节焊锡附着量，减少焊缝中铜的溶解污染、增加绝缘度。而阻焊材料作为阻焊膜的主要形成材料，也会面临着印刷线路板往高密度化、高功能化和高可靠化发展所提出的挑战。
将耐阻焊材料印刷于PCB上形成阻焊膜时，需要经历一曝光步骤，但是传统油墨在10KW曝光机下，曝光时间一般为20-25秒左右，极大的制约了线路板的生产效率。为了提高生产效率，满足不同市场的需求，需要开发曝光时间更短的感光阻焊材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种在线路板曝光工艺过程中短时间达到感光要求的感光阻焊材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案为：一种曝光时间短的感光阻焊材料，包括以下重量份的组分：
所述感光树脂的制备方法是：按重量份计，将丙烯酸8-15份、邻甲酚醛环氧树脂30-45份、溶剂35-45份、催化剂0.2-0.8份、对苯二酚0.2-0.6份加热到100-110℃反应8-12小时后，再加入酸酐12-18份，在102-108℃反应4-6小时，再添加甲基丙烯酸缩水甘油酯1-4份，继续反应4-6小时，即得到酸值为55-65mgKOH/g，固含量为60-65％的感光树脂。
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)由于存在一个活性较高的丙烯酸酯双键，可以接枝到聚合物上面，而GMA所带有的环氧基团可以和多种其他官能团反应，从而形成功能化的聚合物，通过GMA引入更多的可光固化双键，从而提高光固化速度。
优选的，常用的酸酐是四氢苯酐。优选的，常用的溶剂是山东元利科技股份有限公司的溶剂DBE,优选的，常用的催化剂是珠海市满元化工科技有限公司的三苯基膦。
优选的，所述聚氨酯丙烯酸酯中的感光基团数目为8-10个。
本发明采用聚氨酯丙烯酸酯，双键含量高，光反应速度快。该聚氨酯丙烯酸酯采用深圳科宇电子材料贸易有限公司的T-C01特殊官能基丙烯酸酯。
优选的，所述丙烯酸单体选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双-季戊四醇六丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种。
优选的，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂或邻甲酚醛环氧树脂。
颜料可根据实际生产进行选择，可用有机或无机颜料。
优选的，所述填料选自硫酸钡、滑石粉和二氧化硅中的一种或几种。
优选的，所述光引发剂选自2-异丙基硫杂蒽酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯和2,4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或几种。
优选的，所述助剂选自流平剂、消泡剂和分散剂中的一种或几种。助剂，如流平剂、消泡剂和分散剂，本领域技术人员可根据实际生产需要来添加。
优选的，所述溶剂选自酮类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂和石油类溶剂中的一种或几种。
溶剂是酮类、酯类、醚类和石油类中的一种或几种，常用的酮类溶剂有丙酮、甲乙酮和环己酮，常用的酯类溶剂有乙二醇单***乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单***乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单***乙酸酯、丙二醇单丁醚乙酸酯等，常用的醚类溶剂有乙二醇单甲醚、乙二醇单***、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单以醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单***、丙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单***、二丙二醇单丁醚等；石油类溶剂是石油脑等。
本发明还提供了曝光时间短的感光阻焊材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将感光树脂、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸单体、环氧树脂、光引发剂、助剂、溶剂、颜料及填料进行混合；
2)研磨，即得到耐显影感光阻焊材料。
优选的，在步骤2)后，还包括将研磨后得到的物料过滤除去机械杂质和粗粒的步骤。
优选的，步骤2)中，将混合后的物料置于三辊机上研磨至细度小于20μm。
更具体的，曝光时间短的感光阻焊材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份称取感光树脂、丙烯酸单体、环氧树脂、光引发剂、助剂、溶剂、颜料及填料；
2)将步骤1)中称取的各组分置于分散机中高速分散均匀；
3)将步骤2)中分散均匀的各组分置于三辊机上研磨至细度小于20μm，得到曝光时间短的感光阻焊材料粗产品；
4)将步骤3)得到的曝光时间短的感光阻焊材料粗产品过滤除去机械杂质及粗粒，即得到曝光时间短的感光阻焊材料。
此外，可以将该感光阻焊材料印刷于PCB上形成阻焊膜，具体操作如下：
1)印刷：将曝光时间短的感光阻焊材料用二价酸酯稀释至粘度为150-200dPa.s，再采用丝印或滚涂的方式印刷在PCB表面；
2)初固化：将步骤1)中印刷好的PCB放入烘箱，70-75℃干燥40-55min，得到初固化的PCB；
3)曝光：将步骤2)中初固化的PCB冷却成干膜，盖上掩膜，在紫外灯光下接触曝光，得到曝光的PCB；
4)显影：用浓度为0.9-1.2％的Na2CO3溶液将步骤3)中曝光的PCB显影45-60s，用水冲洗，得到显影的PCB；
5)后固化：将步骤4)中显影的PCB在145-155℃下固化45-65min，即可形成阻焊膜。
传统的曝光时间短的感光阻焊材料在形成阻焊膜后，在需要化学金工艺后，板面会吸附有大量的金盐，在高温贴元器件时，会发红导致板面变色。而本申请中的感光阻焊材料，不仅曝光时间短，还可以防止在化学金时表面吸金，并且在贴元器件时不会产生发红现象。
本发明的有益效果是：本发明制备的感光阻焊材料曝光时间短，仅为5-10秒，而传统油墨曝光时间一般为20-25秒左右，曝光时间比传统曝光时间缩短1-5倍；该感光阻焊材料还兼具耐高温、耐酸碱、耐热油、附着力高、硬度大的优点，涂覆得到的阻焊膜具有优异的绝缘性、耐高温。
具体实施方式
实施例1
一种制备的曝光时间短的感光阻焊材料，包括如表1所示的重量份的组分。
其中采用的感光树脂的制备方法是：按重量份计，在反应容器中，将丙烯酸8份、邻甲酚醛环氧树脂40份、溶剂38份、催化剂0.3份、对苯二酚0.3份加热到100-110℃反应8-12小时后，再加入酸酐12份105℃反应4-6小时后，再添加甲基丙烯酸缩水甘油酯1.5份105℃反应4-6小时后即可。得到酸值为55-65mgKOH/g，固含量为62％的感光树脂。
该曝光时间短的感光阻焊材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份称取感光树脂、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸单体、环氧树脂、光引发剂、助剂、溶剂、颜料及填料；
2)将步骤1)中称取的各组分置于分散机中高速分散均匀；
3)将步骤2)中分散均匀的各组分置于三辊机上研磨至细度小于20μm，得到曝光时间短的感光阻焊材料粗产品；
4)将步骤3)得到的曝光时间短的感光阻焊材料粗产品过滤除去机械杂质及粗粒，即得到曝光时间短的感光阻焊材料。
实施例2
一种曝光时间短的感光阻焊材料，包括如表1所示的重量份的组分。
其中采用的感光树脂的制备方法是：按重量份计，在反应容器中，将丙烯酸12份、邻甲酚醛环氧树脂38份、溶剂35份、催化剂0.2份、对苯二酚0.3份加热到100-110℃反应8-12小时后，再加入酸酐12份105℃反应4-6小时后，再添加甲基丙烯酸缩水甘油酯2.5份105℃反应4-6小时后即可。得到酸值为55-65mgKOH/g，固含量为65％的感光树脂。
制备曝光时间短的感光阻焊材料的方法与实施例1相同。
实施例3
一种曝光时间短的感光阻焊材料，包括如表1所示的重量份的组分。
其中采用的感光树脂的制备方法是：按重量份计，在反应容器中，将丙烯酸15份、邻甲酚醛环氧树脂35份、溶剂35份、催化剂0.2份、对苯二酚0.3份加热到100-110℃反应8-12小时后，再加入酸酐12份105℃反应4-6小时后，再添加甲基丙烯酸缩水甘油酯2.5份105℃反应4-6小时后即可。得到酸值为55-65mgKOH/g，固含量为65％的感光树脂。
制备曝光时间短的感光阻焊材料的方法与实施例1相同。
实施例4
一种曝光时间短的感光阻焊材料，包括如表1所示的重量份的组分。
其中采用的感光树脂的制备方法是：按重量份计，将丙烯酸8份、邻甲酚醛环氧树脂45份、溶剂35份、催化剂0.2份、对苯二酚0.3份加热到100-110℃反应8-12小时后，再加入酸酐18份105℃反应4-6小时后，再添加甲基丙烯酸缩水甘油酯3.5份105℃反应4-6小时后即可。得到酸值为55-65mgKOH/g，固含量为65％的感光树脂。
制备曝光时间短的感光阻焊材料的方法与实施例1相同。
实施例5
一种曝光时间短的感光阻焊材料，包括如表1所示的重量份的组分。
其中采用的感光树脂的制备方法是：按重量份计，将丙烯酸8份、邻甲酚醛环氧树脂45份、溶剂35份、催化剂0.2份、对苯二酚0.3份加热到100-110℃反应8-12小时后，再加入酸酐15份105℃反应4-6小时后，再添加甲基丙烯酸缩水甘油酯3.5份105℃反应4-6小时后即可。得到酸值为55-65mgKOH/g，固含量为65％的感光树脂。
制备曝光时间短的感光阻焊材料的方法与实施例1相同。
对比例1
一种感光阻焊材料，包括如表1所示的重量份的组分。
其中采用的感光树脂的制备方法是：将丙烯酸8份、邻甲酚醛环氧树脂45份、溶剂35份、催化剂0.2份、对苯二酚0.3份加热到100-110℃反应8-12小时后，再加入酸酐11.5份105℃反应4-6小时后，得到酸值为55-65mgKOH/g，固含量为65％左右的感光树脂。
制备该感光阻焊材料的方法与实施例1相同。
表1实施例1-5和对比例1所使用的各组分的重量份数
将实施例1-5和对比例1制备的感光阻焊材料进行性能测定，所得结果如表2所示。
表2实施例1-5和对比例1所制备的感光阻焊材料的性能
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
曝光时间(10格/秒) 8 7 8 7 7 20
铅笔硬度(H) 6 6 6 6 6 6
附着力(百格测试) 无脱落 无脱落 无脱落 无脱落 无脱落 无脱落
耐温性℃ 合格 合格 合格 合格 合格 合格
耐10wt％硫酸 合格 合格 合格 合格 合格 合格
耐10wt％氢氧化钠 合格 合格 合格 合格 合格 合格
其中，曝光时间使用10KW卤素灯曝光机，21级曝光尺做到10格所需要的时间为基准。
铅笔硬度按《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》GB/T6739-2006检测；耐温性检测是将涂覆阻焊油墨的样板按GB/T4677-2002规定进行10秒、三次耐焊性试验所能承受的温度数据。
由表2可以看出，本发明制备的曝光时间短的感光阻焊材料性能具有良好的耐温性、耐酸碱性、附着力高等优点。与对比例1相比，本发明的实施例1-5的曝光时间均比对比例1低一倍之多。
将实施例1-5和对比例1制备的感光阻焊材料按照以下方法，将感光阻焊材料印刷于PCB上形成阻焊膜：
1)印刷：将曝光时间短的感光阻焊材料用二价酸酯稀释至粘度为150-200dPa.s，再采用丝印或滚涂的方式印刷在PCB表面；
2)初固化：将步骤1)中印刷好的软板PCB放入烘箱，70-75℃干燥40-55min，得到初固化的PCB；
3)曝光：将步骤2)中初固化的PCB冷却成干膜，盖上掩膜，在紫外灯光下接触曝光，得到曝光的PCB；
4)显影：用浓度为0.9-1.2％的Na2CO3溶液将步骤3)中曝光的PCB显影45-60s，用水冲洗，得到显影的PCB；
5)后固化：将步骤4)中显影的PCB在145-155℃下固化45-65min，即可形成阻焊膜。
将实施例1-5和对比例1所得到的阻焊膜进行以下性能。
附着性：依JISDO202的试验方法，将固化膜切分为1mm×1mm方格状，用3M胶纸进行剥离试验。
耐焊锡性：依JJSC6481的试验方法，对试验样板浸泡助焊剂，于288℃焊锡炉中进行三次浸锡10秒，观察样板。
耐酸性测试：在10vol％H2SO4室温下浸泡20分钟。
耐碱性测试：在10wt％NaOH室温下浸泡20分钟。
绝缘性测试：取IPC规定的电路板，按前方法所述的固化膜，测试电绝缘性；其中，加湿条件为：温度85℃，湿度85％RH，500小时施加电压100V，测定条件为：测定时间60秒，施加电压500V。
其中，实施例1-5和对比例1的阻焊膜的测定结果如下表3所示：
表3实施例1-5和对比例1的阻焊膜的测定结果
实施例1-5 对比例1
附着性 100/100无脱落 无脱落
耐焊锡性 无变色，固化膜无浮起，无剥离，焊锡渗入 无脱落
耐酸性测试 无剥离 无脱落
耐碱性测试 无剥离 无脱落
绝缘性测试 加湿后的绝缘电阻值5×10<sup>8</sup>以上无铜迁移 合格
其中，实施例1-5和对比例1的阻焊膜的曝光时间如下表4所示：
表4实施例1-5和对比例1的阻焊膜的曝光时间

Claims (10)

1.一种曝光时间短的感光阻焊材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：
所述感光树脂的制备方法是：按重量份计，将丙烯酸8-15份、邻甲酚醛环氧树脂30-45份、溶剂35-45份、催化剂0.2-0.8份、对苯二酚0.2-0.6份加热到100-110℃反应8-12小时后，再加入酸酐12-18份，在102-108℃反应4-6小时，再添加甲基丙烯酸缩水甘油酯1-4份，继续反应4-6小时，即得到酸值为55-65mgKOH/g，固含量为60-65％的感光树脂。
2.根据权利要求1所述的曝光时间短的感光阻焊材料，其特征在于，聚氨酯丙烯酸酯中的感光基团数目为8-10个。
3.根据权利要求1所述的曝光时间短的感光阻焊材料，其特征在于，所述丙烯酸单体选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双-季戊四醇六丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的曝光时间短的感光阻焊材料，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂或邻甲酚醛环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的曝光时间短的感光阻焊材料，其特征在于，所述填料选自硫酸钡、滑石粉和二氧化硅中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的曝光时间短的感光阻焊材料，其特征在于，所述光引发剂选自2-异丙基硫杂蒽酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯和2,4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的曝光时间短的感光阻焊材料，其特征在于，所述助剂选自流平剂、消泡剂和分散剂中的一种或几种；所述溶剂选自酮类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂和石油类溶剂中的一种或几种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的曝光时间短的感光阻焊材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将感光树脂、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸单体、环氧树脂、光引发剂、助剂、溶剂、颜料及填料进行混合；
2)研磨，即得到耐显影感光阻焊材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)后，还包括将研磨后得到的物料过滤除去机械杂质和粗粒的步骤。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，研磨在三辊机上进行，研磨至细度小于20μm。
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