一种水性液态感光油墨及其制备方法与流程

本技术涉及功能油墨的领域，更具体地说，它涉及一种水性液态感光油墨及其制备方法。

背景技术：

1、线路板(pcb)用于电子元器件之间的电气连接，线路板的制造工艺通常采用感光膜覆合于pcb基板表面，经过曝光、显影、蚀刻、退膜、电镀等处理后形成线路板电路。

2、随着电子行业的高速发展，芯片技术的不断进步，线路板的制造工艺也向着更高精密、更轻薄和更功能化的方向发展。其中ldi技术(激光直接成像技术)用于线路板的制造工艺中的曝光工序，ldi技术通过将激光直接照射在涂有感光油墨的pcb基板上，从而实现图形转移。相对于传统的底片接触曝光技术来说，具有对位精准、可实现自动化作业等优点，省去传统曝光工艺过程中的底片工序，节省装卸底片的时间和成本。目前，ldi技术逐渐取代传统的底片接触曝光技术。

3、感光油墨作为ldi技术中不可缺少的一部分，需要具备感光度高、性能稳定、易固化成膜等特点。目前，市面上的大多数感光油墨为溶剂型感光油墨，溶剂型感光油墨具有较好的附着性和流延成膜性，但是环保性较低，因此，也有一些感光油墨使用水性体系代替溶剂型。但是这种水性感光油墨在pcb基板上不易流延形成均匀的感光膜，对pcb基板的防护性能降低，印刷制成的线路板的电路边缘容易出现不平整和毛刺的情况，制得的线路板良品率低。

技术实现思路

1、为了解决水性感光油墨在pcb基板上不易流延形成均匀的感光膜，对pcb基板的防护性能降低，印刷制成的线路板的电路边缘容易出现不平整和毛刺的问题，本技术提供一种水性液态感光油墨及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种水性液态感光油墨，采用如下的技术方案：

3、一种水性液态感光油墨，由以下重量百分比的原料制得：

4、水性感光树脂 40-60％

5、粉末填料 10-20％

6、感光溶剂 10-20％

7、光敏剂 5-10％

8、稳定剂 1-3％

9、色粉 0.5-2％

10、消泡剂 0.05-0.2％

11、水余量；

12、所述水性感光树脂主要由丙烯酸树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和增粘剂制得。

13、通过采用上述技术方案，本技术的水性液态感光油墨以水性感光树脂为主体树脂，通过使用丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行反应，并复配以增粘剂，以此制得的水性感光树脂具有较好的体系稳定性，能够提升制得的水性液态感光油墨体系中的粉末填料的分散均匀性，同时提升其他各组分的混合均匀性，使得水性液态感光油墨在线路板上的分散均匀性和流延性较好，对线路板的防护作用较好；固化后形成均匀附着的感光油墨层，有利于ldi曝光机进行曝光，在感光油墨层上形成线路板的电路图形，经过显影、蚀刻、退膜和电镀等等工艺处理之后，制成的线路板的电路边缘平整、无毛刺等情况。

14、感光溶剂能够在光敏剂的作用下，进一步与水性感光树脂进行聚合，从而固化形成性能稳定的感光油墨层。

15、粉末填料起到提升水性液态感光油墨的成膜稳定性的作用，易于ldi曝光机进行曝光，形成电路图形，同时提升固化形成的感光油墨层的强度；但是粉末填料的添加，易产生分散不均匀的情况，而在水性感光树脂和稳定剂的共同作用下，能够使得粉末填料均匀进行分散和流延，形成的电路图形易于成型，密实性好，且曝光过程中不易出现收缩和变形，进而提升制得的线路板的电路边缘平整性，降低毛刺情况。

16、变色光粉能在pcb板材的曝光处理中，吸收一定波长的紫外光并发生变色，以保护pcb板材，减少pbc板材受到紫外光辐射而损伤；消泡剂起到消泡的作用，提升水性液态感光油墨的涂覆稳定性和成膜均匀性。

17、优选的，所述水性感光树脂由以下重量百分比的原料制得：

18、丙烯酸树脂 30-50％

19、甲基丙烯酸缩水甘油酯 10-16％

20、助溶剂 25-30％

21、增粘剂 4-8％

22、催化剂0.1-0.3％

23、阻聚剂0.05-0.15％

24、水余量；

25、所述助溶剂为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚中的至少一种，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚和/或对苯二酚；所述催化剂为三苯基膦、三乙胺、三亚乙基二胺、n,n,n',n'-四乙基亚甲基二胺中的任意一种。

26、通过采用上述技术方案，助溶剂和水起到溶解丙烯酸树脂的作用，在催化剂和阻聚剂的作用下，使得丙烯酸树脂与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行聚合反应。增粘剂的加入，能够进一步提升丙烯酸树脂与甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚合稳定性和聚合效率，以此制得的水性感光树脂具有稳定的交联结构，能够提升粉末填料的分散均匀性，制得的水性液态感光油墨具有较好的流延性和附着稳定性，同时降低曝光的电路图形出现收缩和变形的情况，改善制得的线路板的电路边缘的毛刺和不平整的问题。

27、优选的，所述增粘剂由重量比为1:(0.2-0.6)的烯丙醇缩水甘油醚和聚氧乙烯40氢化蓖麻油组成。

28、通过采用上述技术方案，烯丙醇缩水甘油醚能够进一步与丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行聚合反应；聚氧乙烯40氢化蓖麻油含有亲水基团和疏水基团，能够进一步提升丙烯酸树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和烯丙醇缩水甘油醚在水和助溶剂中的溶解均匀性，起到较好的分散和乳化的作用。以较优比例的烯丙醇缩水甘油醚和聚氧乙烯40氢化蓖麻油作为增粘剂复配使用，能够进一步提升制得的水性感光树脂的分子交联结构的稳定性，提升制得的水性液态感光油墨体系的流延性和分散均匀性，减少制得的线路板的电路边缘的不平整和毛刺的情况。

29、优选的，所述水性感光树脂由以下步骤制得：

30、a1、按照重量百分比，将水、助溶剂混合均匀，然后加入丙烯酸树脂，混合、搅拌溶解，调节ph＝7.8-8.8,得到丙烯酸树脂溶液；

31、a2、向丙烯酸树脂溶液中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、增粘剂、催化剂和阻聚剂，在温度为85-95℃的条件下反应6-8h，制得水性感光树脂。

32、通过采用上述技术方案，首先使得丙烯酸树脂在水和助溶剂中进行溶解，通过调节ph＝7.8-8.8，能够进一步提升丙烯酸树脂的溶解充分性，以此形成体系稳定的丙烯酸树脂溶液，后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、增粘剂、催化剂和阻聚剂进行反应，以此制得性能稳定的水性感光树脂。

33、优选的，所述粉末填料为滑石粉和/或硫酸钡，所述粉末填料的粒径为8000-12000目。

34、通过采用上述技术方案，上述粉末填料具有较好的分散和补强性能，能够提升固化形成的感光油墨层的强度和成膜稳定性，提升对线路板的保护作用。

35、优选的，所述感光溶剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的任意一种或组合。

36、通过采用上述技术方案，上述感光溶剂均为多官能团感光单体，能够与水性感光树脂进行充分交联，以此提升制得的水性感光油墨的成膜稳定性。

37、优选的，所述光敏剂为光敏剂tpo、光敏剂819、光敏剂784、光敏剂itx、光敏剂bcim中的任意一种或组合。

38、通过采用上述技术方案，能在曝光工艺中，吸收一定波长的紫外线而以引发感光单体与水性丙烯酸树脂发生聚合、交联和接枝反应，光固化速度较快，能使得水性感光油墨在较短的时间内固化成三维网状结构的高分子聚合物，在线路板表面制得附着形成感光油墨层，不易变形和收缩。

39、优选的，所述稳定剂由重量比为1:(0.4-1)的马来酸-丙烯酸共聚物和长链烷基硅烷偶联剂组成。

40、通过采用上述技术方案，马来酸-丙烯酸共聚物具有较好的分散稳定性，能够提升体系的分散均匀性，长链烷基硅烷偶联剂能够提升粉末填料和体系的分散均匀性。长链烷基硅烷偶联剂是指至少具有十二个直链烷基的硅烷偶联剂，一般常用的有十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷。在马来酸-丙烯酸共聚物的作用下，使得长链烷基硅烷偶联剂的分子链段充分舒展，长链烷基硅烷偶联剂的分子链段进一步与水性感光树脂的分子链段进行交织，进而使得粉末填料均匀地分散至体系中，使得固化形成的感光树脂层不易收缩和变形，进一步减少线路板的电路边缘出现不平整和毛刺的问题。

41、优选的，所述水性液态感光油墨的粘度为120-320mpa·s。

42、通过采用上述技术方案，较优粘度的水性液态感光油墨易于加工和储存，具有较好的储存稳定性，不易出现分层的情况。

43、第二方面，本技术提供一种水性液态感光油墨的制备方法，采用如下的技术方案：一种水性液态感光油墨的制备方法，包括以下步骤：将水性感光树脂、粉末填料、感光溶剂、光敏剂、稳定剂、色粉和消泡剂混合均匀，静置，后使用研磨设备研磨至细度小于5μm，后加入水搅拌均匀，制得水性液态感光油墨。

44、通过采用上述技术方案，本技术的制备方法简单，易操作，将原料混合均匀之后进行研磨，降低油墨的细度，提高油墨的流动性的同时，使得油墨中的颗粒物进行均匀且充分的分散，提升涂覆均匀性，进而提升成膜稳定性。

45、综上所述，本技术具有以下有益效果：

46、1、本技术的水性液态感光油墨，以水性感光树脂为主体树脂，通过使用丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行反应，并复配以增粘剂，以此制得的水性感光树脂具有较好的体系稳定性，能够提升制得的水性液态感光油墨体系中的粉末填料的分散均匀性，同时提升其他各组分的混合均匀性，使得水性液态感光油墨在线路板上的分散均匀性和流延性较好，形成的电路图形不易收缩和变形，对线路板的防护作用较好；固化后形成均匀附着的感光油墨层，电路图形经过显影、蚀刻、退膜和电镀等等工艺处理之后，制成的线路板的电路边缘平整、无毛刺等情况。

47、2、通过使用较优比例的烯丙醇缩水甘油醚和聚氧乙烯40氢化蓖麻油作为增粘剂，能够进一步提升制得的水性感光树脂的分子交联结构的稳定性，提升制得的水性液态感光油墨体系的流延性和分散均匀性，减少制得的线路板的电路边缘的不平整和毛刺的情况。

48、3、通过使用较优比例的马来酸-丙烯酸共聚物和长链烷基硅烷偶联剂作为稳定剂，能够与水性感光树脂产生较好的协同作用，进一步提升制得的水性液态感光树脂的性能，改善制得的线路板的电路边缘的不平整和毛刺问题。