摘要:目前市場(chǎng)上對(duì)印制電路板感光阻焊白油抗黃變性能要求越來(lái)越高,只有找到感光阻焊白油黃變的原因才能想辦法降低黃變情況,而影響感光阻焊白油黃變的原因有很多,比如油墨性能、電路板制程、波峰焊爐溫異常等。本文主要從油墨本身性能特點(diǎn)介紹導(dǎo)致感光阻焊白油黃變的原因及改善方法。
印制電路板感光阻焊白油隸屬于印制電路板感光阻焊油墨,與感光阻焊油墨有很多的共用點(diǎn),都是由樹(shù)脂、單體、引發(fā)劑、稀釋劑、填料、色粉、助劑組成,主要的不同就是體現(xiàn)在采用的原料不同,本文就是從樹(shù)脂、引發(fā)劑、色粉以及助劑來(lái)分析感光阻焊白油黃變的原因和改善方法。
一、樹(shù)脂
首先討論的就是樹(shù)脂,眾所周知樹(shù)脂是油墨的骨架必不可少,對(duì)于感光阻焊白油所用樹(shù)脂尤為重要,感光阻焊油墨(比如綠油,黑油,藍(lán)油)所用樹(shù)脂多為鄰甲酚醛環(huán)氧樹(shù)脂或是雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂改性而來(lái),首先接枝丙烯酸引入感光性基團(tuán)雙鍵,然后接枝酸酐引入堿顯影性基團(tuán)羧基。這種結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂由于主體帶有苯環(huán)結(jié)構(gòu),而苯環(huán)結(jié)構(gòu)在紫外線照射易產(chǎn)生自由基而生成帶有發(fā)色基團(tuán)的共軛體系,最終很容易黃變?。
這種結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂制成感光阻焊白油黃變較嚴(yán)重,基本不能滿足客戶的需求,所以目前感光阻焊白油使用的樹(shù)脂多為亞克力樹(shù)脂,一般是帶環(huán)氧基團(tuán)的丙烯酸酯共聚物,然后接枝丙烯酸引入感光性基團(tuán)雙鍵,最后接枝酸酐引入堿顯影性基團(tuán)羧基。
這種亞克力結(jié)構(gòu)的堿顯影性樹(shù)脂由于都是脂肪族丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂,紫外線或是高溫下不易產(chǎn)生發(fā)色基團(tuán),固抗黃變效果要比較優(yōu)異。
二、引發(fā)劑
由于本文討論的是感光阻焊白油,體系中自然少不了光引發(fā)劑。感光阻焊油墨體系引發(fā)劑多為異丙基硫雜蒽酮(ITX)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮(907)、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮 (369),這種引發(fā)劑體系光引發(fā)活性很高,基本可以滿足多數(shù)感光阻焊油墨的使用,但是此類(lèi)引發(fā)劑共性就是含有硫、氮等雜原子,經(jīng)過(guò)紫外線的照射也很容易產(chǎn)生發(fā)色基團(tuán)而黃變,所以此類(lèi)引發(fā)劑體系不適于感光阻焊白油的使用。
感光阻焊白油目前使用較多的引發(fā)劑體系多為不易產(chǎn)生黃變的產(chǎn)品,如1-羥基環(huán)己基苯基甲酮(HCPK),2,4,6-三甲基苯甲?;?二苯基氧化膦(TPO),苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?;?氧化膦(819),尤其是TPO,它是一種自由基型光引發(fā)劑,適用于低黃變及白色體系使用,具有光漂白效果。
三、色粉
感光阻焊油墨使用的色粉量很少,一般都是酞青藍(lán)、酞青綠等有機(jī)色粉,添加量一般都在萬(wàn)分之幾到千分之幾,而感光阻焊白油使用的色粉主要就是鈦白粉,含量一般在20-40%,目前市場(chǎng)主流鈦白粉有銳鈦型和金紅石型,銳鈦型鈦白粉在光散射、白度和遮蓋力都要好一些,但是耐候性要差些,同時(shí)銳鈦型鈦白粉本身對(duì)聚合物還有自催化裂解老化的副作用;金紅石型鈦白粉因?yàn)槭墙?jīng)過(guò)表面處理過(guò)的,所以在耐候性上更加好一些,感光阻焊白油很多都是做成照明燈板(比如汽車(chē)燈板,LED燈板),長(zhǎng)期處于燈光照射,對(duì)耐候性要求比較高,所以首選金紅石型鈦白粉。目前市場(chǎng)常規(guī)使用的鈦白粉如杜邦R706、R960、R103、石原R680等。
另外感光阻焊白油為了讓人感覺(jué)更加白的效果,一般會(huì)在體系中添加一些偏藍(lán)相的色粉,傳統(tǒng)偏藍(lán)相的酞青藍(lán)這些有機(jī)藍(lán)粉易受紫外線或是高溫老化,一般不采用;常用的是群青,因?yàn)槿呵嗍且环N無(wú)機(jī)物,在高溫下不易溶解不易裂解同時(shí)本身不易黃變,另外群青可以消除感光阻焊白油中黃色光,起到提白的效果。
四、助劑
感光阻焊白油體系采用的樹(shù)脂在高溫或是長(zhǎng)期紫外線照射下會(huì)出現(xiàn)老化的過(guò)程,這種老化是聚合物裂解產(chǎn)生活潑自由基持續(xù)反應(yīng)的過(guò)程,進(jìn)而裂解老化黃變,所以感光阻焊白油除了添加流平劑、分散劑、消泡劑等通用助劑以外,需要添加特有的抗黃變助劑,目前市場(chǎng)使用的抗氧劑主要有以下三種。
4.1 胺類(lèi)抗氧劑
胺類(lèi)抗氧劑作用原理是通過(guò)捕捉過(guò)氧自由基來(lái)阻止或抑制鏈引發(fā)反應(yīng)和鏈增長(zhǎng)反應(yīng),從而終止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),達(dá)到防止氧化的目的,簡(jiǎn)而言之達(dá)到抗老化效果,比如對(duì)苯二胺、吩噻嗪,但是本身容易被氧化而變色,在感光阻焊白油不易添加。
4.2 酚類(lèi)抗氧劑
位阻酚類(lèi)抗氧劑是具有空間受阻結(jié)構(gòu)的酚類(lèi)化合物,如巴斯夫Irganox 1010、Irganox 1076、日本住友GA-80。
位阻酚類(lèi)抗氧劑作用原理主要是捕獲活性游離基生成非活性的游離基,從而使鏈鎖反應(yīng)終止,作用機(jī)理如下:
這一類(lèi)抗氧劑是感光阻焊白油通用性抗氧劑,一般不單獨(dú)使用,與輔助抗氧劑搭配使用效果最佳。
4.3 輔助抗氧劑
輔助抗氧劑主要是與位阻酚類(lèi)抗氧劑協(xié)同作用,這一類(lèi)主要是亞磷酸酯類(lèi)和硫代酯,它們的作用主要是破壞聚合物老化過(guò)程中產(chǎn)生的氫過(guò)氧化物,及時(shí)阻止聚合物的自氧化過(guò)程。目前市場(chǎng)這類(lèi)產(chǎn)品主要亞磷酸酯類(lèi)有三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(俗稱抗氧劑168)。
感光阻焊白油一般搭配使用位阻酚抗氧劑和輔助抗氧劑,市場(chǎng)有搭配的產(chǎn)品,主要是應(yīng)用在塑料高溫注塑中,而應(yīng)用在感光阻焊白油中還需要以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。
在感光阻焊白油開(kāi)發(fā)上,著重關(guān)注以上幾點(diǎn),注重原材料的篩選和搭配,最后再通過(guò)配方的優(yōu)化,可以快速開(kāi)發(fā)出抗黃變優(yōu)異的感光阻焊白油。
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