一种PCB水性感光阻焊油墨及其制备方法与流程
本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种PCB水性感光阻焊油墨及其制备方法。
背景技术：
随着国内外电子产品小型化、超薄化、轻量化的发展，球栅陈列元器件的开发应用，特别是高集成芯片的大量应用，芯片级封装及当代其它技术的开发应用迅速推广；现在电路板电路向高度集中发展，意味PCB(电路板)工业必须采用新技术、新制造工艺来适应这些更高密度的精细间距和更小几何尺寸的要求。
其中电路板基材上必须涂布上一层高分子有机膜用来保护电路板的阻焊油墨，它本身在过焊锡高温时不会开裂，焊锡不会渗入，无电解镀金时不会起泡掉油。
目前PCB所使用的油墨均使用有机溶剂型，而溶剂型感光阻焊油墨是PCB 用量较大的一种，造成VOC排放量较大，污染严重，加重雾霾产生。
可见，现有技术尚有待进一步改进。
技术实现要素：
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种PCB水性感光阻焊油墨及其制备方法。
本发明的PCB水性感光阻焊油墨，采用水取代有机溶剂，不但减少VOC 的排放，符合环保政策规定，降低工厂使用有机溶剂引起火灾的风险，更能降低产品的制造成本，使产品更具竞争力。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
本发明的PCB水性感光阻焊油墨，包括质量份数为：150-400份的酸性树脂乳胶液，20-100份酸性感光树脂，50-200份的感光亚克力单体，5-30份的UV 光引发剂，20-150份的环氧树脂，20-150份的填料，5-30份的颜料，10-50份的成膜助剂，1-15份的消泡剂，1-15份的平坦剂，1-20份碱性中和剂，300-600份的水，0.01-0.1份的安定剂。
进一步的，所述PCB水性感光阻焊油墨，包括质量份数为：300-400份的酸性树脂乳胶液，30-70份酸性感光树脂，50-100份的感光亚克力单体，10-20份的UV光引发剂，50-80份的环氧树脂，20-50份的填料，10-20份的颜料，30-50份的成膜助剂，1-7份的消泡剂，3-8份的平坦剂，1-20份碱性中和剂，300-400份的水，0.05-0.1份的安定剂。
进一步的，所述PCB水性感光阻焊油墨，包括质量份数为：300份的酸性树脂乳胶液，酸性感光树脂50份，100份的感光亚克力单体，12份的UV光引发剂，60份的环氧树脂，40份的填料，10份的颜料，30份的成膜助剂，5份的消泡剂，5份的平坦剂，8份碱性中和剂，400份的水，0.05份的安定剂。
进一步的，所述酸性树脂乳胶液的酸值大于80，分子量大于3000，玻璃转化点大于60℃。
作为优选的，所述酸性树脂乳胶为SMA乳胶(如沙多玛公司的SMA1000H)、
苯乙烯/丙烯酸树脂(如Johnson Wax的Joncry67)、SMA乳胶(如孟山多公司的ScripSet 740)、亚克力乳胶(如帝国化学公司的Neocryl CL-340、罗门哈斯公司的Acrysol I-2074)中的至少一种。
进一步的，所述酸性感光树脂为邻甲酚醛环氧树脂(如化药化工(无锡)有限公司的CCR-4959HW)，双酚A型环氧树脂(CCR1159W)，丙烯酸环氧树脂(KPR-118)，乙烯基酯树脂(如大赛璐公司的cyclomer-p(cac)-z250，德贝尓公司的S-3,S-5)中的一种或多种。
进一步的，所述感光亚克力单体为(甲基)丙烯酸酯单体系列。
优选的，所述感光亚克力单体为二(甲基)丙烯酸-1,6-丁二醇酯、新戊二醇己二酸二(甲基)丙烯酸酯，环氧乙烷改性磷酸二(甲基)丙烯酸酯，乙氧基化羟甲基丙烯三丙烯酸酯，3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯，六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯中的至少一种。
进一步的，所述UV光引发剂包括：2、4、6-(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-4(4-(甲硫苯)苯基)-1-丙酮、2-羟基-4-(2-羟乙氧苯)-2-甲基苯丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮(2、4异构体)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2,4,6,-三甲基苯甲酰基、1-羟基环已基苯基甲醇等中的至少一种。
进一步的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，苯酚酚醛环氧树脂，邻甲酚酚醛环氧树脂，对叔丁基苯酚酚醛环氧树脂，双酚F型环氧树脂，双酚S型环氧树脂，邻苯二甲酸二缩水甘油酯，四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，异氰尿酸三缩水甘油脂，二环二烯环氧化物中的至少一种。
进一步的，所述填料为硫酸钡，二氧化硅，滑石粉，云母，碳酸钙中的至少一种。
进一步的，所述颜填料为酞氰绿等。
进一步的，所述成膜剂包括：乙二醇甲基醚、丙二醇甲基醚、2,2,4-三甲基-1,3戌二醇、单异丁酸酯、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的至少一种。
进一步的，所述消泡剂包括：有机硅消泡、聚醚类消泡剂、矿物油类消泡剂等。
如华克化学的BYK024，BYK 033，BYK 015等。
进一步的，所述安定剂包括：对苯二酚、叔丁苯二酚、对苯酚单甲醚、2,5,二叔丁基对苯二酚、2,2-亚甲基双(4-甲醛-6-叔丁基苯酚)、邻苯三酚中的至少一种。
进一步的，所述平坦剂为硅油平坦剂，优选烷基聚醚改性有机聚硅氧烷、芳基长链烷基与聚醚共改性聚硅氧烷等，如华克化学的BYK332，BYK 322、BYK325等。
进一步的，所述碱性中和剂包括氨水(28％质量浓度)、三乙基胺、二甲苯乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化锂；优选氨水。
进一步的，所述的水为自来水或去离子水。
一种PCB水性感光阻焊油墨的制备方法，包括以下步骤：
步骤1原料准备：按照质量配比，分别称量酸性树脂乳胶液、酸性感光树脂、感光亚克力单体、UV光引发剂、环氧树脂、填料、颜料、成膜助剂、消泡剂、平坦剂、碱性中和剂、水、安定剂，备用；
步骤2混合分散：将酸性树脂乳胶液与碱性中和剂、水先混合后加入感光亚克力单体搅拌1小时或以上后，分别加入酸性感光树脂、UV光引发剂、环氧树脂、填料、颜料、成膜助剂、消泡剂、平坦剂、碱性中和剂、安定剂，进行搅拌，搅拌速度为1000-3000rpm，搅拌时间1-2小时；
步骤3采用三辊研磨机研磨多遍(如3遍)，使颗粒细度小于25μm；
步骤4检验合格、包装。
进一步的，加入所述酸性感光树脂、UV光引发剂、环氧树脂、填料、颜料、成膜助剂、消泡剂、平坦剂、碱性中和剂、安定剂的过程为逐一组分加入，每加入一种组分后，搅拌至少20mim，优选搅拌30min后，再添加另一种组分，最后研磨三遍。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1.本发明的通过合理组合，感光阻焊油墨由溶剂型改用水性感光阻焊油墨，从源头上减少VOC的排放，节能减排，降低火灾风险，降低生产成本，使产品更具竞争力。
2.感光阻焊油墨在PCB市场上应用比较广泛，但目前60％市场都被日本及美国等外资公司或台资企业所占有。
本发明方案为独创性的全新产品方案，在增强企业后劲、开拓广泛的国内市场、提高企业竞争能力等方面发挥了重大的作用。
本发明产品如大批量使用，对提高民族工业竞争力，带动社会经济发展具有重要的意义。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。
需要说明的是，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，本领域普通技术人员在没有做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。
以下实施例中采用到的原料为：
Neocryl CL-340为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲脂聚合反应高分子，质量百分含量40％，酸价145，分子量15835，玻璃转化点90℃；
酸性感光树脂CCR-4959W：邻甲酚醛环氧树脂；
酸性感光树脂CYCLOMER-P(ACA)-Z250：乙烯基酯树脂；
感光亚克力单体SR-454：乙氧基化羟甲基丙烯三丙烯酸酯；
感光亚克力单体SR-9020：3-丙氧化丙三醇三丙烯酸酯；
感光亚克力单体SR-399：二季戊四醇六丙烯酸酯；
UV光引发剂907：2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-4(4-(甲硫苯)苯基)-1-丙酮；
UV光引发剂ITX：2-异丙基硫杂蒽酮(2、4异构体)；
UV光引发剂TPO：2、4、6-(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦；
环氧树脂TGIC：异氰尿酸三缩水甘油脂；
环氧树脂EP-32：二环二烯环氧化物；
填料：硫酸钡；
颜料：酞氰绿；
成膜液：丙二醇甲基醚；
消泡剂：BYK015；
平坦剂：BYK322；
安定剂：对苯酚单甲醚；
具体地，如下组方成分：
实施组方1
由上组方制备得到的油墨利用丝网印刷或滚轮涂布得到20～25微米厚度的干膜后进行曝光，紫外线曝光量300～500mj/cm2；灰阶为(斯图费21阶)9～12阶；1％的Na2CO3显影液60秒，能够获得清晰显影；在150℃烘箱内热固化烤60分得铅笔硬度6H之皮膜，288℃锡炉中浸置10秒三次不会开裂，焊锡不会渗入，无电解镀金操作后不会有掉油起泡现象。
实施组方2
由上组方制备得到的油墨利用丝网印刷或滚轮涂布得到20～25微米厚度的干膜后进行曝光，紫外线曝光量300～500mj/cm2；灰阶为(斯图费21阶)9～12阶；1％的Na2CO3显影液60秒，能够获得清晰显影；在150℃烘箱内热固化烤60分得铅笔硬度6H之皮膜，288℃锡炉中浸置10秒三次不会开裂，焊锡不会渗入，无电解镀金操作后不会有掉油起泡现象。
实施组方3
由上组方制备得到的油墨利用丝网印刷或滚轮涂布得到20～25微米厚度的干膜后进行曝光，紫外线曝光量300～500mj/cm2；灰阶为(斯图费21阶)9～12阶；1％的Na2CO3显影液60秒，能够获得清晰显影；在150℃烘箱内热固化烤60分得铅笔硬度6H之皮膜，288℃锡炉中浸置10秒三次不会开裂，焊锡不会渗入，无电解镀金操作后不会有掉油起泡现象。
实施组方4
由上组方制备得到的油墨利用丝网印刷或滚轮涂布得到20～25微米厚度的干膜后进行曝光，紫外线曝光量300～500mj/cm2；灰阶为(斯图费21阶)9～12阶；1％的Na2CO3显影液60秒，能够获得清晰显影；在150℃烘箱内热固化烤60分得铅笔硬度6H之皮膜，288℃锡炉中浸置10秒三次不会开裂，焊锡不会渗
入，无电解镀金操作后不会有掉油起泡现象。
实施组方5
由上组方制备得到的油墨利用丝网印刷或滚轮涂布得到20～25微米厚度的干膜后进行曝光，紫外线曝光量300～500mj/cm2；灰阶为(斯图费21阶)9～12阶；1％的Na2CO3显影液60秒，能够获得清晰显影；在150℃烘箱内热固化烤60分得铅笔硬度6H之皮膜，288℃锡炉中浸置10秒三次不会开裂，焊锡不会渗入，无电解镀金操作后不会有掉油起泡现象。
实施组方6
由上组方制备得到的油墨利用丝网印刷或滚轮涂布得到20～25微米厚度的干膜后进行曝光，紫外线曝光量300～500mj/cm2；灰阶为(斯图费21阶)9～12阶；1％的Na2CO3显影液60秒，能够获得清晰显影；在150℃烘箱内热固化烤60分得铅笔硬度6H之皮膜，288℃锡炉中浸置10秒三次不会开裂，焊锡不会渗入，无电解镀金操作后不会有掉油起泡现象。
实施组方7
由上组方制备得到的油墨利用丝网印刷或滚轮涂布得到20～25微米厚度的干膜后进行曝光，紫外线曝光量300～500mj/cm2；灰阶为(斯图费21阶)9～12阶；1％的Na2CO3显影液60秒，能够获得清晰显影；在150℃烘箱内热固化烤60分得铅笔硬度6H之皮膜，288℃锡炉中浸置10秒三次不会开裂，焊锡不会渗入，无电解镀金操作后不会有掉油起泡现象。
实施组方8
由上组方制备得到的油墨利用丝网印刷或滚轮涂布得到20～25微米厚度的干膜后进行曝光，紫外线曝光量300～500mj/cm2；灰阶为(斯图费21阶)9～12阶；1％的Na2CO3显影液60秒，能够获得清晰显影；在150℃烘箱内热固化烤60分得铅笔硬度6H之皮膜，288℃锡炉中浸置10秒三次不会开裂，焊锡不会渗入，无电解镀金操作后不会有掉油起泡现象。
采用本发明所限定的不同的酸性感光树脂、单体、光引发剂、环氧树脂的实施例均能获得较好结果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。
应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：
1.一种PCB水性感光阻焊路油墨，其特征在于，包括质量份数为：150-400份的酸性树脂乳胶液，20-100份酸性感光树脂，50-200份的感光亚克力单体，5-30份的UV光引发剂，20-150份的环氧树脂，20-150份的填料，5-30份的颜料，10-50份的成膜助剂，1-15份的消泡剂，1-15份的平坦剂，1-20份碱性中和剂，300-600份的水，0.01-0.1份的安定剂。
2.根据权利要求1所述的PCB水性感光阻焊油墨，其特征在于，包括质量份数为：300-400份的酸性树脂乳胶液，30-70份酸性感光树脂，50-100份的感光亚克力单体，10-20份的UV光引发剂，50-80份的环氧树脂，20-50份的填料，10-20份的颜料，30-50份的成膜助剂，1-7份的消泡剂，3-8份的平坦剂，1-20份碱性中和剂，300-400份的水，0.05-0.1份的安定剂。
3.根据权利要求2所述的PCB水性感光阻焊油墨，其特征在于，包括质量份数为：300份的酸性树脂乳胶液，酸性感光树脂50份，100份的感光亚克力单体，12份的UV光引发剂，60份的环氧树脂，40份的填料，10份的颜料，30份的成膜助剂，5份的消泡剂，5份的平坦剂，8份碱性中和剂，400份的水，0.05份的安定剂。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的PCB水性感光阻焊油墨，其特征在于，所述酸性树脂乳胶液的酸值大于80，分子量大于3000，玻璃转化点大于60℃。
5.根据权利要求4所述的PCB水性感光阻焊油墨，其特征在于，所述酸性树脂乳胶为SMA乳胶、苯乙烯/丙烯酸树脂、SMA乳胶、亚克力乳胶中的至少一种。
6.根据权利要求1～3任意一项所述的PCB水性感光阻焊油墨，其特征在于，所述酸性感光树脂为邻甲酚醛环氧树脂，双酚A型环氧树脂，丙烯酸环氧树脂，乙烯基酯树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的PCB水性感光阻焊油墨，其特征在于，所述感光亚克力单体为(甲基)丙烯酸酯单体系列。
8.根据权利要求1～3任意一项所述的PCB水性感光阻焊油墨，其特征在于，所述UV光引发剂包括：2、4、6-(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-4(4-(甲硫苯)苯基)-1-丙酮、2-羟基-4-(2-羟乙氧苯)-2-甲基苯丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮(2、4异构体)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2,4,6,-三甲基苯甲酰基、1-羟基环已基苯基甲醇中的至少一种。
9.根据权利要求1～3任意一项所述的PCB水性感光阻焊油墨，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，苯酚酚醛环氧树脂，邻甲酚酚醛环氧树脂，对叔丁基苯酚酚醛环氧树脂，双酚F型环氧树脂，双酚S型环氧树脂，邻苯二甲酸二缩水甘油酯，四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，异氰尿酸三缩水甘油脂，二环二烯环氧化物中的至少一种。
10.一种权利要求1～9任意一项所述的PCB水性感光阻焊油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1原料准备：按照质量配比，分别称量酸性树脂乳胶液、酸性感光树脂、感光亚克力单体、UV光引发剂、环氧树脂、填料、颜料、成膜助剂、消泡剂、平坦剂、碱性中和剂、水、安定剂，备用；
步骤2混合分散：将酸性树脂乳胶液与碱性中和剂、水先混合后加入感光亚克力单体搅拌1小时或以上后，分别加入酸性感光树脂、UV光引发剂、环氧树脂、填料、颜料、成膜助剂、消泡剂、平坦剂、碱性中和剂、安定剂，进行搅拌，搅拌速度为1000-3000rpm，搅拌时间1-2小时；
步骤3采用三辊研磨机研磨多遍(如3遍)，使颗粒细度小于25μm；
步骤4检验合格、包装。
技术总结
本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种PCB水性感光阻焊油墨，包括质量份数为：150‑400份的酸性树脂乳胶液，20‑100份酸性感光树脂，50‑200份的感光亚克力单体，5‑30份的UV光引发剂，20‑150份的环氧树脂，20‑150份的填料，5‑30份的颜料，10‑50份的成膜助剂，1‑15份的消泡剂，1‑15份的平坦剂，1‑20份碱性中和剂，300‑600份的水，0.01‑0.1份的安定剂。
还公开了该油墨的制备方法，本发明的PCB水性感光阻焊油墨，采用水取代有机溶剂，不但减少VOC的排放，符合环保政策规定，降低工厂使用有机溶剂引起火灾的风险，更能降低产品的制造成本，使产品更具竞争力。
技术研发人员：何伟富;乐忠海
受保护的技术使用者：广州森川合成材料有限公司
技术研发日：2018.02.11
技术公布日：2018.06.29。
