I circuiti di rame sulla scheda di circuito stampato si formano incidendo la lamina di rame sul laminato rivestito di rame con cloruro ferrico o cloruro di rame. Pertanto, le parti del circuito che non devono essere incise devono essere protette con una resistenza. Nella serigrafia si utilizza un inchiostro resistente che è autoasciugante o fotopolimerizzabile, a seconda del metodo di polimerizzazione. L'inchiostro resistente viene stampato attraverso un retino con un modello di resistenza e polimerizzato sul laminato rivestito di rame per formare una pellicola protettiva di resistenza. Dopo che la scheda rivestita di rame è stata incisa (e talvolta elettroplaccata) per formare i circuiti di rame, la pellicola viene rimossa con una soluzione alcalina diluita e la pellicola di resistenza non rimane sulla scheda di circuito stampato, esponendo i circuiti di rame. Pertanto, è necessario che l'inchiostro di resistenza abbia una buona adesione al foglio di rame metallico, sia resistente alla corrosione e alla galvanoplastica e possa essere completamente rimosso da una soluzione alcalina diluita.
Gli inchiostri resistenti ai raggi UV utilizzano generalmente resine epossidiche acriliche modificate con anidride, resine acriliche poliestere ad alta acidità o resine anidride maleica modificate come resina principale, insieme a monomeri funzionali acrilati; i fotoiniziatori comunemente utilizzati sono 651 o fotoiniziatori solfonici come il 2-etilsolfochinone; i pigmenti sono per lo più blu di ftalocianina, la cui quantità è generalmente di circa 1%, ed è necessario aggiungere una grande quantità di riempitivo come il talco. Per migliorare la tissotropia dell'inchiostro, è necessario aggiungere una certa quantità di silice fumata. In particolare, va notato che la resina fotosensibile alcalino-solubile contenente una certa quantità di gruppi carbossilici deve essere in grado di resistere alla corrosione e alla galvanica dopo l'indurimento e la formazione di una pellicola mediante reticolazione, e deve anche essere solubile in una soluzione di idrossido di sodio 3% per la rimozione.
Gli inchiostri e i fotoiniziatori polimerizzabili con raggi UV hanno una altamente dipendenti e sinergici relazione. I fotoiniziatori sono il componente principale degli inchiostri polimerizzabili UV a polimerizzazione rapida e le prestazioni dell'inchiostro (come la velocità di polimerizzazione, l'adesione, la resistenza chimica e così via) sono direttamente influenzate dal tipo, dalla concentrazione e dalla compatibilità del fotoiniziatore. Di seguito vengono illustrati il legame specifico e il meccanismo d'azione tra i due:
1. I fotoiniziatori sono l'"innesco" della polimerizzazione dell'inchiostro UV.
- Funzione principale:
- Dopo aver assorbito l'energia ultravioletta (UV), il fotoiniziatore produce radicali liberi attivi o cationi, che innescano la reazione di polimerizzazione della resina (ad esempio acrilato, resina epossidica) e del monomero nell'inchiostro, causando la reticolazione istantanea dell'inchiostro liquido e la polimerizzazione in un film solido.
- Senza fotoiniziatoreL'inchiostro UV non può essere polimerizzato dalla luce e non è possibile ottenere la funzione anticorrosione.
- Ruolo chiave:
- Assorbimento dell'energia luminosa: L'iniziatore deve corrispondere allo spettro di emissione della sorgente di luce UV (ad es. lampada a mercurio, LED) (ad es. un LED da 395 nm deve corrispondere a un iniziatore con una lunghezza d'onda di assorbimento di 395-405 nm).
- Trasferimento di energia: L'energia luminosa assorbita viene convertita in energia chimica per innescare la reticolazione della resina.
- Superare l'inibizione dell'ossigeno: Alcuni iniziatori (ad es. benzofenone + ammina) possono ridurre l'effetto inibitorio dell'ossigeno sulla reazione di polimerizzazione.
2. Il tipo di fotoiniziatore determina le caratteristiche di polimerizzazione dell'inchiostro.
(1) Abbinamento del tipo di iniziatore alla resina dell'inchiostro
- Iniziatori radicali (ad esempio TPO, Irgacure 907):
- Adatto per resina acrilica sistemi, velocità di polimerizzazione, ma può essere inibita dall'ossigeno.
- Comunemente utilizzato negli inchiostri per maschere di saldatura di PCB e in scenari con elevati requisiti di polimerizzazione superficiale.
- Iniziatori cationici (ad esempio, sali di tiurame):
- sono adatti per resina epossidica sistemi. La polimerizzazione è meno influenzata dall'ossigeno ed è adatta alla polimerizzazione profonda.
- Vengono utilizzati soprattutto negli inchiostri che richiedono una resistenza alle alte temperature o una migliore resistenza chimica (come alcuni materiali da imballaggio).
(2) Gli iniziatori influenzano le prestazioni degli inchiostri
- Profondità di polimerizzazioneGli iniziatori di polimerizzazione profonda, come l'ossido di bis-acil-fosfina (BAPO), possono garantire una polimerizzazione interna completa di film spessi o di inchiostri ad alta riflettenza (come il bianco).
- Tendenza all'ingiallimento: Alcuni iniziatori (come l'ITX) possono decomporsi dopo l'esposizione alla luce e produrre cromofori, causando un cambiamento di colore dell'inchiostro. Si consiglia di scegliere tipi a basso ingiallimento (come Irgacure 819).
- Migrazione: Gli inchiostri per l'imballaggio alimentare o per uso medico richiedono l'uso di iniziatori a bassa migrazione (come il TPO-L) per evitare che gli iniziatori residui laggino e si contaminino.
3. Ottimizzazione sinergica nella progettazione delle formulazioni
- Concentrazione dell'iniziatore:
- Se la concentrazione è troppo bassa, l'indurimento sarà incompleto e la resistenza sarà scarsa;
- se la concentrazione è troppo alta, si avrà un'elevata quantità di iniziatore residuo, che potrebbe ridurre l'adesione o causare problemi di migrazione.
- Metodo di ottimizzazione: La quantità di aggiunta abituale è di 1-5% della massa totale dell'inchiostro, e il rapporto ottimale deve essere determinato attraverso la sperimentazione.
- Strategia di inizializzazione mista:
- Superficie + polimerizzazione profonda: Ad esempio, negli inchiostri per maschere di saldatura di PCB, TPO (polimerizzazione rapida della superficie) e Irgacure 819 (penetrazione profonda) vengono utilizzati in combinazione per garantire una polimerizzazione globale.
- Risposta ad ampio spettro: Combinazione di iniziatori con diverse lunghezze d'onda di assorbimento (ad es. Irgacure 2959 + ITX) per adattarsi a fonti di luce a più lunghezze d'onda (ad es. lampade al mercurio).
- Sinergia additiva:
- Sinergizzanti amminici (ad es. EDAB): Migliorano l'efficienza di polimerizzazione degli iniziatori di radicali liberi in aria.
- Stabilizzatori: Prevenire la decomposizione prematura dell'iniziatore durante la conservazione dell'inchiostro.
4. Problemi tipici e rilevanza nelle applicazioni pratiche
| Fenomeni problematici | Relazione con il fotoiniziatore | Soluzioni |
| Polimerizzazione incompleta | Mancata corrispondenza tra lo spettro di assorbimento dell'iniziatore e la sorgente luminosa o concentrazione insufficiente | Sostituire l'iniziatore con uno di lunghezza d'onda corrispondente o aumentare la concentrazione. |
| Ingiallimento dell'inchiostro | Cromofori da fotolisi dell'iniziatore (es. ITX) | Passare a un iniziatore a basso ingiallimento (ad es. Irgacure 784). |
| Scarsa adesione | Iniziatore residuo o reticolazione insufficiente della resina | Ottimizzare la concentrazione dell'iniziatore e aggiungere un agente di accoppiamento silanico. |
| Non polimerizzato in aree ombreggiate | Insufficiente penetrazione del fotoiniziatore | Aggiungere un iniziatore di polimerizzazione profonda (ad es. BAPO) |
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