印刷电路板用阻焊油墨的研究

2020-02-21刘渊斌

云南化工 2020年1期

刘渊斌，成立

（荆楚理工学院，湖北荆门 448000）

阻焊油墨被涂布在印刷电路板表面，需要经过多个流程，比如丝网印刷、凹版印刷以及喷墨打印，最终再经过一定的固化处理，油墨就可在电路板上形成一层阻焊膜，进而使得焊接工作有序开展。就当前的情况来看，印刷电路板用阻焊油墨的发展阶段主要有四个，早期多使用干模型和热力凝固，后续则逐渐转变为紫外光固定，随着时代的发展，感光显影型的阻焊油墨也慢慢被创生，并得到广泛应用[1]。总的来说，阻焊油墨的发展历程和当时的制备工艺、人们的实际需求等息息相关，印刷电路板的集成度要求使得阻焊油墨的技术必须进行完善与优化。

1 阻焊油墨的操作流程

1.1 印刷

首先将主剂与硬化剂以一定的比例混合，然后将混合物放置于水平面上，促使其静置8min左右。其次测试混合后油墨的黏稠度，一般在室温情况下，油墨的黏稠度大约为150±20PS，且常直接使用配制的原液。若必须使用黏稠度更低的油墨，则可在技术人员的指导下添加定量稀释剂。再次使用网版印刷，将油墨涂布于电路板表面。值得一提的是，印刷时使用的网目尺寸越小，涂抹的厚度越大，但鉴于后续需要进行烘烤，一般涂膜的厚度控制在15～35μm即可。若涂膜的厚度不足，则会使得喷锡、镀化金的过程受到阻碍，相反则会导致预考效果不佳，曝光失效。

1.2 预烤

预烤是制作印刷电路板不容忽视的重要过程，目的是使油墨当中的溶剂在高温环境下迅速蒸发，确保曝光之时阻焊膜不会与底片互相黏连[2]。需要注意的是，预烤要充分把握时间与温度，若温度超出阈值或者预烤持续的时间过长，都可以会使显像效果大打折扣；若温度过低，或者预烤的时间不足，则又会出现其它问题，比如涂膜剥离等。预烤的温度通常设置为70～80℃的范围之内，如果采用单面预烤，那么第一面与第二面都需要持续20～25min，如果两面同时进行该操作，温度设置为75℃左右，时间45min，误差掌握在3min之内。预烤结束后，要将半成品静置一段时间，让表面温度与室温相一致。

1.3 曝光

曝光时需要使用对应的曝光设备。以7kW冷却式曝光机为例，曝光时的台面温度要保持在合适的范围内，温度过高会直接使得底片发生异常形变，建议将温度调整为25±2℃。曝光的能量控制是曝光过程的重中之重，为了保持最佳曝光条件，能量通常需处于300～500mJ/cm2。通常输出的能量过高发生残膜现象，能量太低又可能引起显像出现侧蚀的问题。

1.4 显像

显像的主要作用是完整保留涂膜曝光的部分，让没有接受曝光的涂膜被清除。为了充分保障显像的最终效果，长久的实践过程中逐渐形成较为成熟的理论，有研究人员专门将其进行总结：显像时最好使用Na2CO3作为显像液，配制的浓度为0.9%～1.1%，同时该溶液的温度较室温更高一些，处于28～32℃最为合适[3]。显像时对半成品进行喷洗，喷洗的压力为1.5～3.0kg/cm2，显像时间共持续一分钟，时间最长为90s，避免显像过度，造成涂膜被碱性溶液破坏。

1.5 后段烘烤

这是预烤之后的第二次烘烤，这一阶段的烘烤与预烤有所不同，首先其目的主要是让油墨受热硬化，逐渐转变为分子互相交联的状态。其次烘烤的条件存在区别，时间为1h，温度为150～160℃，并选择循环式热风。此时的烘烤应充分保障时间，如果烘烤的时间达不到要求，涂膜的物性与化性均会大大降低。

2 阻焊油墨的应用

2.1 低黏度可喷墨阻焊油墨

低黏度阻焊油墨的出现对传统的阻焊材料造成一定冲击，其主要是将传统阻焊材料加以改造，让其在活性和非活性方面有所改善。有学者（2012）采用多种材料制作出了黏度在60mPa·s的阻焊油墨，选择的稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚[4]。与此同时，在2013年，其将Boltorn H20作为主要原材料，制成了具体牛顿流体特点的超支化阻焊树脂。经过测定，这种物质不仅比传统的线性高分子活性更高，而且解决了喷墨过程中剪切变稀的问题[5]。

2.2 柔性线路板用阻焊油墨

随着印刷电路板用阻焊油墨的研究不断深入，柔性线路板的需求量逐渐增加，相应的各项技术需求、外观结构等又有了新的标准，比如逐渐向更薄、更轻转化。柔性线路板之所以被广泛研究，主要与其中的铜导线有关，因此如何对原本的树脂结构进行变更，使其具备柔性的特点至关重要。有研究指出，利用化学方法在传统的环氧树脂结构中引入特殊的分子团，同时选择咪唑衍生物为固化试剂，能让制成的阻焊膜具备一定的柔性[6]。

2.3 水溶性碱显影感光阻焊油墨

水溶性碱显影光感阻焊油墨是在节能环保的时代背景下出现的，其替代了原本的有机溶剂，并且与无铅焊接技术有效衔接起来，让形成的阻焊膜不再惧怕焊接时的高温条件。李世荣刻意将丙烯酰与带甲基的丙烯酰予以比较，最终水溶性碱显影感光阻焊油墨被制造出来，他们测定了该油墨的实际性能，发现无论是稳定性，还是水溶性、耐腐蚀性等均优于常规材料[7]。

2.4 LED光反射白色阻焊油墨

传统阻焊油墨的组成结构中含有易被氧化的苯环，将其涂布在电路板中，当使用时间延长时，会逐渐出现表面变色的现象，白色阻焊油墨主要解决的问题是阻焊膜长期接触光源而引起的变色问题。2011年某公司研究人员对PSR-400 LEW3白色阻焊油墨进行了说明，明确指出反射效率更高的白色阻焊油墨性质相对稳定，且能有效抵抗外界紫外线的干扰[8]。