印制电路板感光阻焊白油黄变的原因及改善方法

  梦香        2019-11-25 15:46:30

印制电路板感光阻焊白油隶属于印制电路板感光阻焊油墨,与感光阻焊油墨有很多的共用点,都是由树脂、单体、引发剂、稀释剂、填料、色粉、助剂组成,主要的不同就是体现在采用的原料不同。目前市场上对印制电路板感光阻焊白油抗黄变性能要求越来越高,只有找到感光阻焊白油黄变的原因才能想办法降低黄变情况,而影响感光阻焊白油黄变的原因有很多,比如油墨性能、电路板制程、波峰焊炉温异常等。本文主要从油墨本身性能特点介绍导致感光阻焊白油黄变的原因及改善方法



一:树脂


首先讨论的就是树脂,众所周知树脂是油墨的骨架必不可少,对于感光阻焊白油所用树脂尤为重要,感光阻焊油墨(比如绿油,黑油,蓝油)所用树脂多为邻甲酚醛环氧树脂或是双酚A环氧树脂改性而来[1],首先接枝丙烯酸引入感光性基团双键,然后接枝酸酐引入碱显影性基团羧基。这种结构的树脂由于主体带有苯环结构,而苯环结构在紫外线照射易产生自由基而生成带有发色基团的共轭体系,最终很容易黄变


这种结构的树脂制成感光阻焊白油黄变较严重,基本不能满足客户的需求,所以目前感光阻焊白油使用的树脂多为亚克力树脂,一般是带环氧基团的丙烯酸酯共聚物,然后接枝丙烯酸引入感光性基团双键,最后接枝酸酐引入碱显影性基团羧基。


这种亚克力结构的碱显影性树脂由于都是脂肪族丙烯酸环氧树脂,紫外线或是高温下不易产生发色基团,固抗黄变效果要比较优异。


二:引发剂


由于本文讨论的是感光阻焊白油,体系中自然少不了光引发剂。感光阻焊油墨体系引发剂多为异丙基硫杂蒽酮(ITX)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮(907)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮(369),这种引发剂体系光引发活性很高,基本可以满足多数感光阻焊油墨的使用,但是此类引发剂共性就是含有硫、氮等杂原子,经过紫外线的照射也很容易产生发色基团而黄变,所以此类引发剂体系不适于感光阻焊白油的使用。


感光阻焊白油目前使用较多的引发剂体系多为不易产生黄变的产品,如1-羟基环己基苯基甲酮(HCPK),2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO),苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819),尤其是TPO,它是一种自由基型光引发剂,适用于低黄变及白色体系使用,具有光漂白效果[2]。


三、色粉


感光阻焊油墨使用的色粉量很少,一般都是酞青蓝、酞青绿等有机色粉,添加量一般都在万分之几到千分之几,而感光阻焊白油使用的色粉主要就是钛白粉,含量一般在20-40%,目前市场主流钛白粉有锐钛型和金红石型,锐钛型钛白粉在光散射、白度和遮盖力都要好一些,但是耐候性要差些,同时锐钛型钛白粉本身对聚合物还有自催化裂解老化的副作用;金红石型钛白粉因为是经过表面处理过的,所以在耐候性上更加好一些,我们感光阻焊白油很多都是做成照明灯板(比如汽车灯板,LED灯板),长期处于灯光照射,对耐候性要求比较高,所以首选金红石型钛白粉。目前市场常规使用的钛白粉如杜邦R706、R960、R103、石原R680等


另外感光阻焊白油为了让人感觉更加白的效果,一般会在体系中添加一些偏蓝相的色粉,传统偏蓝相的酞青蓝这些有机蓝粉易受紫外线或是高温老化,一般不采用;常用的是群青,因为群青是一种无机物,在高温下不易溶解不易裂解同时本身不易黄变,另外群青可以消除感光阻焊白油中黄色光,起到提白的效果。


四、助剂


感光阻焊白油体系采用的树脂在高温或是长期紫外线照射下会出现老化的过程,这种老化是聚合物裂解产生活泼自由基持续反应的过程[3],进而裂解老化黄变,所以感光阻焊白油除了添加流平剂、分散剂、消泡剂等通用助剂以外,需要添加特有的抗黄变助剂,目前市场使用的抗氧剂主要有以下三种:


1、胺类抗氧剂


胺类抗氧剂作用原理是通过捕捉过氧自由基来阻止或抑制链引发反应和链增长反应,从而终止自由基链式反应,达到防止氧化的目的,简而言之达到抗老化效果,比如对苯二胺、吩噻嗪,但是本身容易被氧化而变色,在感光阻焊白油不易添加。


2、酚类抗氧剂


位阻酚类抗氧剂是具有空间受阻结构的酚类化合物,如巴斯夫Irganox 1010、Irganox 1076、日本住友GA-80(下图)

印制电路板感光阻焊白油黄变的原因及改善方法

位阻酚类抗氧剂作用原理主要是捕获活性游离基生成非活性的游离基,从而使链锁反应终止,作用机理如下:

印制电路板感光阻焊白油黄变的原因及改善方法

这一类抗氧剂是感光阻焊白油通用性抗氧剂,一般不单独使用,与辅助抗氧剂搭配使用效果最佳。


3、辅助抗氧剂


辅助抗氧剂主要是与位阻酚类抗氧剂协同作用,这一类主要是亚磷酸酯类和硫代酯,它们的作用主要是破坏聚合物老化过程中产生的氢过氧化物,及时阻止聚合物的自氧化过程。目前市场这类产品主要亚磷酸酯类有三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(俗称抗氧剂168)。


感光阻焊白油一般搭配使用位阻酚抗氧剂和辅助抗氧剂,市场有搭配的产品,主要是应用在塑料高温注塑中,而应用在感光阻焊白油中还需要以实验结果为准。


在感光阻焊白油开发上,着重关注以上几点,注重原材料的筛选和搭配,最后再通过配方的优化,可以快速开发出抗黄变优异的感光阻焊白油。江苏广信感光新材料股份有限公司开发出的感光阻焊白油KSM-S6189EWT44-SF就是通过此方法调制而成,抗黄变特别优异,目前已经获得多家电路板台资厂认证并使用。


来源:吴来喜江苏广信感光新材料股份有限公司5月6日

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