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| 水溶性感光油墨制备方法和施工方法 印制线路板(PCB)是电子元器件电气连接的提供者，其中PCB的线路制作常采用感光膜覆合于板材表面，经过曝光、显影、蚀刻处理后得到线路。 目前市面上的感光膜大多是由溶剂型感光油墨经涂覆后形成，利用其溶剂成分促进油墨中填料等各助剂成分的分散性，并促使油墨在基板上附着稳定、涂覆后快速成膜。但是溶剂型的感光油墨会产生大量VOC排放，污染环境，且生产车间内的挥发性气体会影响人体健康，另外，溶剂成分易燃易爆，使得溶剂或油墨在存放及加工过程中存在一定的火灾安全隐患。 而目前对于溶剂型感光油墨的污染情况，有提出水性油墨的方案，但技术人认为填料等助剂在水体系中容易分散不均，出现油墨分层等问题，不利于板材上的涂覆流延性，且在板材上附着不牢，导致印制的线路出现开路、短路等情况，不良率较高。 本技术的上述水溶性感光油墨，利用丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯反应生成的水性感光树脂，能使油墨中的原料成分分散均匀，不易产生油墨分层等现象，且在PCB板材上的流延性和附着性较好，经过紫外线照射形成的聚合膜附着性好，对铜层起到稳定的保护作用，该形成的聚合膜耐稀酸显影、耐酸性蚀刻液、耐碱性蚀刻液，稳定性好，使得经过显影、蚀刻、退墨处理后形成的铜材线路无沙眼、开路、短路等不良现象，线路直通率达到97％以上，具有高精密度、高解像力、高工作宽容度等特点。且上述水溶性感光油墨涂覆于PCB板材经烘烤干燥后形成稳定的干膜，将相邻的PCB板材叠放一起，亦不出现PCB板材粘连现象，隔夜再对未被曝光形成聚合膜的部分进行显影处理，亦无显影处理不干净等现象，提高PCB板材的生产良品率。而其中添加的变色光粉能在PCB板材的曝光处理中，吸收一定波长的紫外光并发生变色，以保护PCB板材，减少PBC板材受到紫外光辐射而损伤。 通过采用助溶剂和水能将丙烯酸树脂进行溶解分散，且溶解过程中可额外加入碱中和剂(可选用氨水、乙醇胺、三乙胺、二甲基乙醇胺等)以调节体系的pH值为8-9，直至丙烯酸树脂完全溶解，以形成稳定的树脂体系；加入的催化剂能促进丙烯酸树脂上的羧基与甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团相聚合反应，使得甲基丙烯酸缩水甘油酯接入丙烯酸树脂中，得到稳定的水性感光树脂；加入的阻聚剂，能减少物料发生团聚而出现水油分离现象，并能减少丙烯酸树脂与甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚合反应中发生其他副反应，以使水性感光树脂的转化得率较高。其中，丙烯酸树脂优选采用高酸值、低软化点的固体丙烯酸树脂，如帝斯曼的Neocry系列。 优选的，所述助溶剂为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚中的至少一种；通过采用上述的助溶剂，与水的相容性好，能形成稳定的水性体系，使得丙烯酸树脂、阻聚剂、催化剂和甲基丙烯酸缩水甘油酯能稳定分散于其中，以促进后续的聚合反应形成稳定的水性感光树脂。 优选的，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚和/或对苯二酚；通过采用上述的阻聚剂，能抑制甲基丙烯酸缩水甘油酯的双键反应而导致副反应的发生，减少副反应，以促使甲基丙烯酸缩水甘油酯与丙烯酸树脂相聚合生成稳定的水性感光树脂，提高水性感光树脂的转化得率。 优选的，所述催化剂为三苯基膦、三乙胺、三亚乙基二胺或N,N,N',N'-四乙基亚甲基二胺；通过采用上述的催化剂，能促进甲基丙烯酸缩水甘油酯中的环氧基团和水性丙烯酸树脂中羧基的反应，以制得稳定的水性感光树脂。 优选的，所述水性感光树脂通过如下步骤制得： 按照重量百分比，将水、助溶剂混合均匀，然后加入丙烯酸树脂，混合、搅拌溶解，并调节pH值至8-9，得到丙烯酸树脂溶液； 按照重量百分比，往丙烯酸树脂溶液中依次加入阻聚剂、催化剂和甲基丙烯酸缩水甘油酯，保持温度为80-90℃的条件下反应10-15h，制得水性感光树脂。 通过先将助溶剂与水混合均匀，能形成稳定的水性体系，然后搅拌状态下缓慢加入树脂进行搅拌，能促进树脂的溶解，同时可额外加入碱中和剂来调节体系的pH值，以使得丙烯酸树脂完全溶解，便于后续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯的时刻则能相聚合交联反应。若助溶剂未与水稀释、混合均匀，则加入丙烯酸树脂，会容易引起树脂体系破乳，影响后续聚合反应，甚至影响该油墨体系的乳化性能。 丙烯酸树脂分散完全后，再加入阻聚剂，能减少后续物料加入出现团聚等现象，并减少丙烯酸树脂的其他官能团以及后续加入的甲基丙烯酸缩水甘油酯的其他官能团引起其他副反应，以促进甲基丙烯酸缩水甘油酯中的环氧基团和水性丙烯酸树脂中羧基的反应，以制得稳定的水性感光树脂。 通过先加入催化剂，而最后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，能将催化剂预先分散于体系中，使得后续甲基丙烯酸缩水甘油酯加入的时刻则能在催化剂的作用下与丙烯酸树脂相反应，反应效率高，转化得率高。 优选的，所述光敏剂为TPO光敏剂、907光敏剂、ITX光敏剂、819光敏剂、784光敏剂、BP光敏剂、651光敏剂中的至少两种；通过采用上述的光敏剂，能在曝光处理中，吸收一定波长的紫外线而以引发感光单体与水性丙烯酸树脂发生聚合、交联和接枝反应，光固化速度较快，能使得水性感光油墨在较短的时间内固化成三维网状结构的高分子聚合物，在PCB板材表面制得附着稳定的聚合膜，在显影和蚀刻阶段对铜层起到保护作用。 优选的，所述感光单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯中的至少一种；通过采用上述的感光单体，起到活性稀释的作用，一方面与水性感光树脂相聚合交联反应，另一方面自身能发生聚合，形成聚合膜的一部分，提高聚合膜在PCB板材表面的附着稳定性，经过显影和蚀刻处理后，PCB板材表面的铜材线路无开路、短路现象，良品率高。 通过采用助剂成分，能改善水溶性感光油墨的分散性和稳定性，使得油墨在PCB基材上均匀涂覆、稳定成膜、附着性好，经过曝光处理形成的聚光膜不易出现空洞、脱落等现象。 优选的，所述填料包括滑石粉和/或硫酸钡；采用的填料能促进物料在树脂体系中的分散性，并能调整体系的粘稠度和附着性，且能提高油墨曝光聚合固化后形成的聚合膜硬度，使得聚合膜不易受损，稳定性好。 优选的，所述消泡剂为Silok-4665消泡剂和/或Silok-4662消泡剂；采用的上述消泡剂能减少或抑制油墨体系中的细小气泡，以保证油墨涂覆后形成均匀的油墨层，经过曝光处理后形成的聚光膜不易产生空洞，减少由于聚合膜的气泡空洞影响对铜层的保护作用。 优选的，所述水性安定剂为水性光稳定剂SKY7292DW、水性紫外线吸收剂F-22、水性光稳定剂EV-AQ1中的至少一种；采用的上述水性安定剂不含稀释剂、溶剂等成分，与水性体系混溶的兼容性好，不影响水溶性感光油墨的流动性和流延性，且能吸收紫外光线，减少紫外光线对油墨自身的性能影响，减少油墨在曝光的紫外光线下出现老化、黄变、起皮、脱落等现象，而影响曝光形成的聚合膜附着稳定性。 优选的，所述水性防沉剂为BYK-190分散剂、BYK-154分散剂、BYK-192分散剂、Silok-7170W分散剂、Silok-7191W分散剂、Silok-7370W分散剂、Silok-7373W分散剂中的至少一种；采用的上述防沉淀剂在水性体系中相容兼容性好，分散后会形成立体三维网状结构，能防止填料沉淀，促使油墨体系分散均匀，制得的油墨不易出现分层现象，易于涂覆施工。 优选的，所述水性流平剂为Silok-350、Silok-8066、Silok-8255中的至少一种；采用的上述流平剂在水性体系中相容性好，能使油墨体系具有较好的流动性，涂覆施工后的流平延展性较好，以均匀形成稳定的油墨层。 第二方面，本技术提供一种水溶性感光油墨的制备方法，采用如下的技术方案：一种水溶性感光油墨的制备方法，包括如下步骤：按照重量百分比，将各原料混合，搅拌均匀，静置后进行研磨，研磨至细度小于5μm，得到水溶性感光油墨。 本技术水溶性感光油墨的制备步骤操作简单，易于控制，且原料混合均匀后进行研磨处理，能将混合的原料进一步分散，减少沉降分层现象，同时降低油墨的细度，提高油墨的流动性，使得油墨能均匀涂覆于PCB板材上，其中，优选采用三辊研磨机进行研磨处理，能原料中填料等成分充分研细，研磨至油墨细度小于5μm后，采用水将油墨调整至粘度为30PS(采用VT-04粘度计测定)，或采用4#量杯测定8s粘度，再进行油墨包装，该粘度下的油墨储存稳定，且在涂覆施工时，加水易于调整粘度，以进行涂覆。 水溶性感光油墨的施工使用方法，包括如下步骤： 调整水溶性感光油墨的粘度，然后均匀涂布于工件的表面，烘干处理，工件表面得到感光油墨层； 将涂布有感光油墨层的工件依次进行曝光处理、显影处理、蚀刻处理和退墨处理，得到具有铜材线路的工件。 PCB线路制作中，菲林中的透明部分可供曝光处理的紫外线穿透，以对涂覆的感光油墨进行曝光，在紫外光的作用下，感光油墨的光敏剂吸收一定波长的光子，促使感光单体与水性感光树脂发生聚合交联反应，形成稳定的聚合膜，保护铜层被曝光部分，该聚合膜在显影操作中不易被显影除去，而显影操作则将没有被曝光的油墨部分显影除去，通过蚀刻过程将没有被曝光部分的铜层蚀刻掉，最后经过退墨处理除去聚合膜，则在PCB板材上形成铜材线路。 本技术水溶性感光油墨的施工使用方法中，当上述工件为PCB板材时，先将PCB板材依次进行酸处理、磨刷、水洗、烘干、除尘等预处理，将PCB板材表面的氧化膜层、颗粒尘埃等杂质清洗除去，以提高涂布感光油墨在PCB板材表面附着力，减少由于杂质导致感光油墨附着不牢，其中，磨刷能提高PCB板材表面的铜层表面粗糙度，以提高感光油墨层在铜层表面结合力，使得油墨附着稳定。 将油墨涂布于工件表面时，优选采用垂直涂布方式，以保证油墨涂布均匀。涂布油墨后，对油墨进行烘干处理，优选采用隧道炉进行处理，以同时对多个工件或是连续片状工件进行烘干，提高生产效率，优选的工件传送速度为3-5米/min；其中，可采用红外线照射加热或热风烘干方式，控制烘干温度为80-90℃，烘干时间为5-8min，在隧道炉中的工件以均匀地将油墨烘干成型，形成感光油墨层，并使得多个具有感光油墨层的工件叠放一起，也不会出现粘连现象，保证工件的加工质量，且隔夜后在对感光油墨层未曝光的部分进行显影处理，亦能显影干净，不残留油墨成分。 然后，将涂布有感光油墨层的工件进行曝光处理，优选采用21格曝光尺进行曝光，精密度高，解像力高，能精准地对菲林上的透明部分进行的曝光处理，并控制曝光能量为100-180mj/cm2，使得感光油墨层上对应菲林的透明部分形成高精密度的图案，经过显影、蚀刻和退墨处理后，形成的铜材线路精密，无开路、短路现象。另外，曝光能量对曝光图案线条清晰度影响明显，若曝光能量较小，曝光不足，则会使得水溶性感光油墨聚合程度不足，使得显影处理过程中聚合膜溶胀、变软，导致显影除去未曝光部分后的图案线条不清晰，色泽暗淡，甚至有脱膜等现象；若曝光能量过大，曝光过度，会使得显影处理过程中，聚合膜脆化，显影液容易导致脆化的聚合膜边角位置开裂，影响显影及蚀刻处理中聚合膜对铜层的保护作用。 涂布有感光油墨层的工件经过曝光处理后，将工件置于显影液中，显影液将感光油墨层未被曝光的部分显影去除，优选的，显影液采用质量浓度在0.5-2％的NaCO3溶液，并控制显影温度为30-35℃，显影时间为40-60s，显影液的喷压为1.8-2.2kg/cm2。通过采用稀碱溶液与水溶性感光油墨中的活性基团反应，生成可溶性的物质溶于水中，显影液处理后进行水洗处理，将可溶性物质冲走，进而实现感光油墨层未被曝光处理的部分显影去除，而曝光部分形成的聚合膜则不发生溶解。进一步优选的，上述显影处理优选采用喷淋方式，控制显影喷压为1.8-2.2kg/cm2，水洗过程中亦优选采用喷淋方式，控制水洗喷压为1.8-2.2kg/cm2，水洗时间为20-30s，采用喷淋方式能提高显影处理的效率以及水洗处理的效率。 经过显影处理，PCB板材露出铜层的部分，则通过蚀刻处理被蚀刻液蚀刻除去，优选的，蚀刻处理可采用酸性蚀刻液或碱性蚀刻液进行处理，而被曝光处理并聚合交联形成的聚合膜耐酸碱性，稳定性好。 最后，将经过显影、蚀刻处理后的PCB板材进行退墨处理，具体将被曝光处理且聚合交联形成的聚合膜除去，优选的，采用质量浓度为3-8％的氢氧化钠水溶液进行处理，退墨处理的温度为45-55℃，退墨处理的时间为50-100s，退墨效率较快，且无油墨残留，不损伤聚合膜除去后露出的铜层。 本技术具有以下有益效果： 1、本技术采用丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯反应生成的水性感光树脂，能使油墨中的原料成分分散均匀，不易产生油墨分层等现象，且在PCB板材上的流延性和附着性较好，经过紫外线照射形成的聚合膜附着性好，对铜层起到稳定的保护作用，该形成的聚合膜耐稀酸显影、耐酸性蚀刻液、耐碱性蚀刻液，稳定性好，使得经过显影、蚀刻、退墨处理后形成的铜材线路无沙眼、开路、短路等不良现象，线路直通率达到97％以上。 2、本技术的水性感光树脂，采用助溶剂和水能将丙烯酸树脂进行溶解分散，形成稳定的树脂体系，再加入阻聚剂，减少复发应的发生，再而加入催化剂，最后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，能将催化剂预先分散于体系中，使得后续甲基丙烯酸缩水甘油酯加入的时刻则能在催化剂的作用下与丙烯酸树脂相反应，反应效率高，转化得率高。 3、本技术水溶性感光油墨的制备步骤操作简单，易于控制，且原料混合均匀后进行研磨处理，能将混合的原料进一步分散，减少沉降分层现象，同时降低油墨的细度，提高油墨的流动性，使得油墨能均匀涂覆于PCB板材上。 技术资料费380元，包括生产配方、原料介绍、工艺流程等。 |
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