印刷电路板上的铜电路是用三氯化铁或氯化铜蚀刻覆铜板上的铜箔形成的。因此,电路中不需要蚀刻的部分必须用抗蚀剂保护。在丝网印刷中,要使用抗蚀油墨,根据固化方法的不同,抗蚀油墨可以是自干型的,也可以是光固化型的。抗蚀油墨通过带有抗蚀图案的丝网印刷,并在覆铜板上固化,形成抗蚀保护膜。在覆铜板上蚀刻(有时是电镀)形成铜电路后,用稀碱溶液去除薄膜,抗蚀剂薄膜不会留在印刷电路板上,从而暴露出铜电路。因此,要求抗蚀油墨对金属铜箔有良好的附着力,耐腐蚀和耐电镀,并能用稀碱溶液完全去除。
抗紫外线油墨一般以酸酐改性环氧丙烯酸树脂、高酸性聚酯丙烯酸树脂或改性马来酸酐树脂为主体树脂,并加入丙烯酸酯功能单体;常用的光引发剂为 651 或砜类光引发剂,如 2-乙基磺基苯醌;颜料多为酞菁蓝,用量一般为 1% 左右,还需加入大量的滑石粉等填料。为了提高油墨的触变性,需要加入一定量的气相二氧化硅。特别需要注意的是,含有一定量羧基的碱溶性感光树脂在交联固化成膜后,必须能够耐腐蚀和耐电镀,还必须能溶于 3% 的氢氧化钠溶液中去除。
紫外线固化油墨和光引发剂具有以下特点 高度依赖性和协同性 关系。光引发剂是紫外线快速固化油墨的核心成分,光引发剂的种类、浓度和相容性直接影响油墨的性能(如固化速度、附着力、耐化学性等)。以下是两者之间的具体联系和作用机理:
1.光引发剂是紫外线油墨固化的 "触发器"
- 核心职能:
- 光引发剂吸收紫外线(UV)能量后,产生活性自由基或阳离子,引发油墨中的树脂(如丙烯酸酯、环氧树脂)和单体发生聚合反应,使液态油墨瞬间交联固化成固态薄膜。
- 无光引发剂由于 UV 油墨不能用光固化,因此无法实现防腐蚀功能。
- 关键作用:
- 吸收光能:引发剂需要与紫外光源(如汞灯、发光二极管)的发射光谱相匹配(如 395 纳米的发光二极管需要与吸收波长为 395-405 纳米的引发剂相匹配)。
- 能量传递:吸收的光能转化为化学能,引发树脂交联。
- 克服氧气抑制:某些引发剂(如氢脱二苯甲酮+胺)可减少氧气对固化反应的抑制作用。
2.光引发剂的类型决定了油墨的固化特性
(1) 将引发剂类型与油墨树脂相匹配
- 激进启动器 (如 TPO、Irgacure 907):
- 适用于 丙烯酸酯树脂 系统,固化速度快,但可能会受到氧气的抑制。
- 常用于印刷电路板阻焊油墨和对表面固化要求较高的场合。
- 阳离子引发剂 (例如秋兰姆盐):
- 适用于 环氧树脂 系统。固化受氧气的影响较小,适合深度固化。
- 它们主要用于需要耐高温或更好耐化学性的油墨(如某些包装材料)。
(2) 起始剂影响油墨的性能
- 固化深度:双酰基氧化膦 (BAPO) 等深度固化引发剂可确保厚膜或高反射率(如白色)油墨完全内部固化。
- 黄变趋势:某些引发剂(如 ITX)在光照下可能会分解产生发色团,导致油墨变色。应选择低黄变类型(如 Irgacure 819)。
- 迁移: 用于食品包装或医疗用途的油墨需要使用低迁移引发剂(如 TPO-L),以防止残留引发剂渗出和污染。
3.配方设计中的协同优化
- 启动器浓度:
- 如果浓度过低,固化将不完全,抗性也会变差;
- 如果浓度过高,会有大量残留的引发剂,可能会降低附着力或导致迁移问题。
- 优化方法:通常添加量为油墨总质量的 1-5%,最佳比例需要通过实验确定。
- 混合启动策略:
- 表面+深度固化:例如,在印刷电路板阻焊油墨中,TPO(快速表面固化)和 Irgacure 819(深度渗透)结合使用,可确保整体固化。
- 广谱响应:结合不同吸收波长的引发剂(如 Irgacure 2959 + ITX),以适应多波长光源(如汞灯)。
- 添加剂协同作用:
- 胺类增效剂 (如 EDAB):提高自由基引发剂在空气中的固化效率。
- 稳定器:防止引发剂在油墨储存期间过早分解。
4.实际应用中的典型问题和相关性
问题现象 | 与光引发剂的关系 | 解决方案 |
未完全固化 | 引发剂吸收光谱与光源不匹配或浓度不足 | 用波长相匹配的引发剂代替或增加浓度 |
墨水变黄 | 引发剂光解产生的发色团(如 ITX) | 改用低黄变引发剂(如 Irgacure 784) |
附着力差 | 残留引发剂或树脂交联不足 | 优化引发剂浓度并添加硅烷偶联剂 |
阴凉处未固化 | 光引发剂渗透不足 | 添加深固化引发剂(如 BAPO) |
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光引发剂 TPO | 化学文摘社编号 75980-60-8 |
光引发剂 TMO | cas 270586-78-2 |
光引发剂 PD-01 | 化学文摘社编号 579-07-7 |
光引发剂 PBZ | 化学文摘社编号 2128-93-0 |
光引发剂 OXE-02 | cas 478556-66-0 |
光引发剂 OMBB | 化学文摘社 606-28-0 |
光引发剂 MPBZ (6012) | CAS 86428-83-3 |
光引发剂 MBP | 化学文摘社编号 134-84-9 |
光引发剂 MBF | 化学文摘社编号 15206-55-0 |
光引发剂 LAP | 化学文摘社编号 85073-19-4 |
光引发剂 ITX | CAS 5495-84-1 |
光引发剂 EMK | 化学文摘社编号 90-93-7 |
光引发剂 EHA | 化学文摘社编号 21245-02-3 |
光引发剂 EDB | CAS 10287-53-3 |
光引发剂 DETX | 化学文摘社编号 82799-44-8 |
光引发剂 CQ / 樟脑醌 | 化学文摘社编号 10373-78-1 |
光引发剂 CBP | 化学文摘社编号 134-85-0 |
光引发剂 BP / 二苯甲酮 | 化学文摘社编号 119-61-9 |
光引发剂 BMS | 化学文摘社 83846-85-9 |
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光引发剂 937 | CAS 71786-70-4 |
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光引发剂 784 | cas 125051-32-3 |
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光引发剂 160 | 化学文摘社编号 71868-15-0 |
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