油墨基礎(chǔ)理論介紹

1、PCB 用 油 墨 成 分 介 紹Reporter: Date:2002/5/15 PCB 用 油 墨 介 紹內(nèi) 容 油墨的定義及分類 組成成分及化學(xué)機(jī)理 物理特性與品質(zhì) 制程控制重點(diǎn) 未來(lái)發(fā)展 小結(jié)油墨的定義及分類定 義油墨 : 狹義稱為液態(tài)感光防焊油墨（Liquid Photoimageble Solder Mask）即所謂的濕膜，亦即俗稱的感光防焊綠漆；即在不需後續(xù)進(jìn)行焊接的線路，基材上涂覆油墨，以防止焊接時(shí)出現(xiàn)線路搭橋的缺點(diǎn)，提供長(zhǎng)時(shí)間的電氣環(huán)境及抗化學(xué)保護(hù)，同時(shí)醫(yī)科做到美化產(chǎn)品外觀的作用； 由于技術(shù)的發(fā)展，目前廣義上的油墨已不單單指防焊油墨，亦包括使用作為孔內(nèi)填塞的填塞物，線路蝕刻用

2、的抗蝕和抗電鍍油墨，及字符油墨等；油墨的定義及分類分 類1.按用途分類油墨的定義及分類2.按固化方式3.按涂覆方式Page 5 of 15組 成 成 分 及 化 學(xué) 機(jī) 理（感光類）感光單體（樹(shù)脂）具有感光基之環(huán)氧樹(shù)脂或胺基甲酸乙酯樹(shù)脂，其官能團(tuán)中含有羥基（OH）及羧基（COOH），此種樹(shù)脂為預(yù)聚合物，在自由基的作用下，易發(fā)生聚合反應(yīng)，生產(chǎn)高聚合體，同時(shí)攜帶的羥基及羧基又易與強(qiáng)堿弱酸鹽（ Na2CO3)發(fā)生中和反應(yīng)生成易溶解與水的有機(jī)鹽 ；在感光單體（樹(shù)脂）中起重要作用的官能團(tuán)為環(huán)氧基 此結(jié)構(gòu)存在很高的鍵應(yīng)力，故很容易被能提供質(zhì)子能力的物質(zhì)（還原劑）所開(kāi)環(huán)而形成鍵結(jié)鏈的延長(zhǎng)或是形成膠聯(lián)，卻不會(huì)

3、有水或鹽的副產(chǎn)物生成 這種重新排列的能夠促發(fā)聚合反應(yīng)，所得的結(jié)果比許多其他類型的熱硬化型具有更低收縮率的能力，有利于產(chǎn)品外形的完善；光起始劑 感光聚合過(guò)程中，“光起始劑”會(huì)首先吸收紫外光，形成“自由基”，由于自由基會(huì)與感光樹(shù)脂單體起反應(yīng)，不斷地形成鏈結(jié)，于是“膠聯(lián)”反應(yīng)開(kāi)始，一旦油墨中自由基消耗完後，則油墨即將進(jìn)行“終止”反應(yīng)，其反應(yīng)之抑制或終止，皆可能是因?yàn)榫酆衔锱c單體之比例的關(guān)係； 其化學(xué)成分多為苯酮，Benzoin ether（胺息香膠醚），Acetophenone（苯乙酮），Lewis酸鹽等；結(jié)構(gòu)例圖組 成 成 分 及 化 學(xué) 機(jī) 理化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 油墨中的光起始劑接受紫外線光源的照射後

4、分解成為高活性的自由基， 進(jìn)而攻擊油墨中的感光性樹(shù)脂單體，以自由基聯(lián)鎖聚合（亦稱膠聯(lián)反應(yīng)），瞬間聚合使分子量增大成為不溶于弱鹼（1% Na2CO3）但于強(qiáng)鹼(5%的NaOH）中仍可溶的組成，從而能達(dá)到顯像及剝除的目的；1.起始反應(yīng) 經(jīng)紫外線照射後，光起始劑首先分解成游離期 I UV I* 游離基會(huì)使單體或預(yù)聚物的雙鍵活化 I* +MM*2.成長(zhǎng)反應(yīng) 生成的活性游離基與單體和聚物，進(jìn)一步反應(yīng)而成更大的 游離基 M* +MM* M2* +MM3* Mn* Mn* +MMn+1*3.終止反應(yīng) Mn* + Mm* Mm+n 物理特性與品質(zhì)粘 度油墨的粘度是抵抗或阻止流動(dòng)的一種量度，下面用一簡(jiǎn)單模型圖來(lái)

5、介紹粘度的概念圖1 簡(jiǎn)單流動(dòng)（牛頓流動(dòng)）平行板模型的定量關(guān)系示意圖 在兩層薄板間有一層液體，上層薄板可以移動(dòng)，下層薄板為固定板，其間距為x，一個(gè)大小為F的力作用于上層可移動(dòng)的薄板，使其按切線方向移動(dòng)，其速度相對(duì)于底部是v，在移動(dòng)時(shí)，兩層薄板之間多層液體也發(fā)生移動(dòng)，其頂部的速度最高，底部的速度最低，而中間層具有中等速度。定義速度梯度ddx為剪切速率(D)，其單位是ls。作用于頂部的力除以面積，即單位面積上所受的力(FA)稱為剪切力(r)，其單位是Pa。粘度()是剪切力與剪切率的比值，r/D，其單位是PaS。即剪切力一定時(shí)，粘度越大的液體，其切剪速率越小，也就是內(nèi)部的速率遞降越小，總起來(lái)可獲得下面

6、三個(gè)公式，但是這三個(gè)公式也是牛頓型流動(dòng)的定量關(guān)系。也是流變學(xué)的三個(gè)要素：剪切力，剪切速率和粘度。（所謂流變學(xué)就是描述物體在外力作用下產(chǎn)生流動(dòng)和變形規(guī)律的科學(xué)。） 剪切率（速率）D=dv/dx=u/x（S-1） 剪切力（應(yīng)力）r=F/A（N/m2=Pa） 粘度=（剪切應(yīng)力/剪切速率）=（F/A）/（V/X）=（PaS） 式中A=面積 F=力 V=速度（m/s）1.觸變性 觸變性是液體的一種物理特性，即在攪拌狀態(tài)下其粘度下降，待靜置后又很快恢復(fù)其原來(lái)粘度的特性。通過(guò)攪拌，觸變性的作用持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，足以使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新構(gòu)成。 要得到高質(zhì)量的網(wǎng)印效果，油墨的觸變性是十分重要的。特別是在刮板過(guò)程中，油墨

7、被攪動(dòng)，從而使其液態(tài)化。這一作用加快油墨通過(guò)網(wǎng)孔的速度，促進(jìn)原來(lái)網(wǎng)線分開(kāi)的油墨均均地連成一體。一旦刮板停止運(yùn)動(dòng)，油墨回到靜止?fàn)顟B(tài)，其粘度就又很快地恢復(fù)到原來(lái)的所要求的數(shù)據(jù)，從而使得印刷後得線路具有較為陡直的線條邊緣。圖1.觸變性較差圖2.觸變性較好2.流平性 網(wǎng)印在基材上的油墨是否能到平整光滑的特性稱之謂流平性。當(dāng)油墨網(wǎng)印在基材上時(shí)，將留下網(wǎng)格的痕跡，此痕跡可隨未干燥前的流動(dòng)而減輕，當(dāng)油墨的流平性差時(shí)，用肉眼仍能看到輕微網(wǎng)格的痕跡。圖1.油墨的流平應(yīng)說(shuō)明的是：油墨由不平流向平滑的推動(dòng)力不是重力而是表面張力，圖中為兩網(wǎng)線間的距離，ao(波長(zhǎng))為振幅當(dāng)2ao低于1m時(shí)肉眼是看不出差異的。流平可用下

8、面公式表示： t=1g（ao）/（at）4/226x3 式中為表面張力，ao表示起始的振幅，a1為t時(shí)的振幅，t為流平到a1時(shí)所需的時(shí)間。從式中可看出，當(dāng)油墨粘度低時(shí)，t小，X值高時(shí)，t小，t值小表示流平好，因此流平性好希望粘度低制 程 控 制 重 點(diǎn)一。前處理目的除去板面的氧化物及油污，并粗化板面 以增加油墨與銅表面的附著力。廠內(nèi)前處理方式比較二。涂覆GoodGoodBadGoodFair滾涂GoodGoodFairAir bubble btw circuitsExcellentExcellentFairTH developabilityGoodExcellentFairProductivityBadBadGoodTH plugging abilityBadGoodExcellentCoating efficiency噴涂淋幕網(wǎng)印三。曝光（影像轉(zhuǎn)移）四。顯影五。烘烤（固化）未 來(lái) 發(fā) 展1.環(huán)保型； 1)無(wú)鹵素類（以非鹵素類物質(zhì)取代油墨中的鹵素成分，主要為阻燃劑及色素中的