Die Kupferschaltungen auf der Leiterplatte werden durch Ätzen der Kupferfolie auf dem kupferkaschierten Laminat mit Eisenchlorid oder Kupferchlorid hergestellt. Daher müssen die Teile der Schaltung, die nicht geätzt werden sollen, mit einem Resist geschützt werden. Beim Siebdruck wird eine Resistfarbe verwendet, die je nach Aushärtungsmethode entweder selbsttrocknend oder lichthärtend ist. Die Resistfarbe wird durch ein Sieb mit einem Resistmuster gedruckt und auf dem kupferkaschierten Laminat ausgehärtet, um einen Resistschutzfilm zu bilden. Nachdem die kupferkaschierte Leiterplatte geätzt (und manchmal galvanisiert) wurde, um Kupferschaltungen zu bilden, wird der Film mit einer verdünnten Alkalilösung entfernt, und der Resistfilm verbleibt nicht auf der Leiterplatte, sondern legt die Kupferschaltungen frei. Daher muss die Resistfarbe eine gute Haftung auf der metallischen Kupferfolie aufweisen, korrosions- und galvanikbeständig sein und sich mit einer verdünnten Alkalilösung vollständig entfernen lassen.
Für UV-Resist-Tinten werden in der Regel anhydridmodifizierte Epoxidacrylharze, hochsäurehaltige Polyesteracrylharze oder modifizierte Maleinsäureanhydridharze als Hauptharz zusammen mit funktionellen Acrylatmonomeren verwendet; als Fotoinitiatoren werden in der Regel 651 oder Sulfinon-Fotoinitiatoren wie 2-Ethylsulfonchinon verwendet; die Pigmente sind meist Phthalocyaninblau, die Menge beträgt in der Regel etwa 1%, und es muss eine große Menge an Füllstoffen wie Talkumpulver hinzugefügt werden. Um die Thixotropie der Tinte zu verbessern, muss eine bestimmte Menge an pyrogener Kieselsäure hinzugefügt werden. Insbesondere ist zu beachten, dass das alkalilösliche lichtempfindliche Harz, das eine bestimmte Menge an Carboxylgruppen enthält, nach dem Aushärten und der Filmbildung durch Vernetzung korrosions- und elektroplattierungsbeständig sein muss und auch in einer 3%-Natriumhydroxidlösung zur Entfernung löslich sein muss.
UV-härtbare Druckfarben und Fotoinitiatoren haben eine stark abhängig und synergetisch Beziehung. Fotoinitiatoren sind der Hauptbestandteil von UV-härtenden Tinten für die schnelle Aushärtung, und die Leistung der Tinte (wie Aushärtungsgeschwindigkeit, Haftung, chemische Beständigkeit usw.) wird direkt von der Art, Konzentration und Kompatibilität des Fotoinitiators beeinflusst. Nachfolgend wird ein spezifischer Zusammenhang und Wirkmechanismus zwischen den beiden Faktoren dargestellt:
1. Fotoinitiatoren sind der "Auslöser" für die Aushärtung von UV-Farben
- Kernfunktion:
- Nach der Absorption von ultravioletter (UV) Energie erzeugt der Fotoinitiator aktive freie Radikale oder Kationen, die die Polymerisationsreaktion des Harzes (z. B. Acrylat, Epoxidharz) und des Monomers in der Tinte auslösen, wodurch die flüssige Tinte sofort vernetzt und zu einem festen Film aushärtet.
- Ohne PhotoinitiatorUV-Tinte kann nicht durch Licht gehärtet werden, und die Korrosionsschutzfunktion kann nicht erreicht werden.
- Schlüsselrolle:
- Absorption von Lichtenergie: Der Initiator muss dem Emissionsspektrum der UV-Lichtquelle (z. B. Quecksilberlampe, LED) entsprechen (z. B. muss eine LED mit 395 nm zu einem Initiator mit einer Absorptionswellenlänge von 395-405 nm passen).
- Energieübertragung: Die absorbierte Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt, um die Vernetzung des Harzes auszulösen.
- Überwindung der Sauerstoffhemmung: Einige Initiatoren (z. B. wasserstoffabspaltendes Benzophenon + Amin) können die hemmende Wirkung von Sauerstoff auf die Härtungsreaktion verringern.
2. Die Art des Fotoinitiators bestimmt die Aushärtungseigenschaften der Tinte
(1) Abstimmung des Initiatortyps auf das Tintenharz
- Radikale Initiatoren (z. B. TPO, Irgacure 907):
- Geeignet für Acrylatharz Systeme, schnelle Aushärtungsgeschwindigkeit, kann aber durch Sauerstoff beeinträchtigt werden.
- Wird häufig in Lötmaskentinten für Leiterplatten und in Szenarien mit hohen Anforderungen an die Oberflächenhärtung verwendet.
- Kationische Initiatoren (z. B. Thiuramsalze):
- sind geeignet für Epoxidharz Systeme. Die Aushärtung wird durch Sauerstoff weniger beeinträchtigt und ist für die Tiefenhärtung geeignet.
- Sie werden meist in Druckfarben verwendet, die eine hohe Temperaturbeständigkeit oder eine bessere chemische Beständigkeit aufweisen müssen (z. B. einige Verpackungsmaterialien).
(2) Initiatoren beeinträchtigen die Leistung von Druckfarben
- Aushärtungstiefe: Tiefenhärtende Initiatoren wie Bis-Acyl-Phosphinoxid (BAPO) können die vollständige interne Aushärtung von dicken Schichten oder hochreflektierenden (z. B. weißen) Druckfarben gewährleisten.
- Tendenz zur Vergilbung: Einige Initiatoren (z. B. ITX) können sich nach Lichteinwirkung zersetzen und Chromophore bilden, wodurch sich die Farbe der Tinte verändert. Es sollten vergilbungsarme Typen (wie z. B. Irgacure 819) gewählt werden.
- Migration: Druckfarben für Lebensmittelverpackungen oder medizinische Anwendungen erfordern die Verwendung von migrationsarmen Initiatoren (wie TPO-L), um zu verhindern, dass Restinitiatoren auswaschen und kontaminieren.
3. Synergistische Optimierung bei der Rezepturentwicklung
- Konzentration des Initiators:
- Ist die Konzentration zu niedrig, ist die Aushärtung unvollständig und die Beständigkeit schlecht;
- Wenn die Konzentration zu hoch ist, verbleibt viel Restinitiator, der die Haftung verringern oder Migrationsprobleme verursachen kann.
- Optimierungsverfahren: Die übliche Zugabemenge beträgt 1-5% der Gesamtmasse der Tinte, wobei das optimale Verhältnis durch Versuche ermittelt werden muss.
- Gemischte Initiatorenstrategie:
- Oberflächen- und Tiefenhärtung: Bei Lötmaskenfarben für Leiterplatten werden beispielsweise TPO (schnelle Oberflächenhärtung) und Irgacure 819 (tiefe Penetration) kombiniert, um eine vollständige Aushärtung zu gewährleisten.
- Breites Spektrum an Reaktionen: Kombination von Initiatoren mit unterschiedlichen Absorptionswellenlängen (z. B. Irgacure 2959 + ITX) zur Anpassung an Lichtquellen mit mehreren Wellenlängen (z. B. Quecksilberlampen).
- Additive Synergie:
- Amin-Synergisten (z. B. EDAB): Verbessern die Härtungseffizienz von Radikalinitiatoren an der Luft.
- Stabilisatoren: Verhindern Sie eine vorzeitige Zersetzung des Initiators während der Lagerung der Tinte.
4. Typische Probleme und Relevanz in der praktischen Anwendung
| Problematische Phänomene | Beziehung zum Photoinitiator | Lösungen |
| Unvollständige Aushärtung | Unstimmigkeit zwischen dem Absorptionsspektrum des Initiators und der Lichtquelle oder unzureichende Konzentration | Ersetzen Sie den Initiator durch einen mit einer passenden Wellenlänge oder erhöhen Sie die Konzentration. |
| Vergilbung der Tinte | Chromophore aus der Photolyse von Initiatoren (z. B. ITX) | Umstellung auf einen vergilbungsarmen Initiator (z. B. Irgacure 784) |
| Schlechtes Haftvermögen | Reste von Initiator oder unzureichende Harzvernetzung | Optimieren Sie die Initiatorkonzentration und fügen Sie ein Silankopplungsmittel hinzu. |
| Ungehärtet in schattigen Bereichen | Unzureichendes Eindringen des Photoinitiators | Zugabe eines tiefhärtenden Initiators (z. B. BAPO) |
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