Фотополимеризующаяся композиция для изготовления защитных масок печатных плат

 

Использование: в технологии изготовления печатных плат. Сущность изобретения: фотополимеризующаяся композиция. Компоненты, мас.%: глицидилметакрилат 10,0 - 30,0; эпоксиакрилат формулы 5,0 - 15,0; винилтриэтоксисилан 2,0 - 4,0; 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон 1,0 - 5,0; пигмент фталоцианиновый зеленый 0,005 - 0,02; , метакрил-ди-(диэтиленгликоль) фталат - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в технологии изготовления печатных плат.

Известен жидкий компаунд для изготовления паяльных масок печатных плат [1] содержащий 40-70 мас.ч. жидкого щелочного уретанакрилатного компаунда, 20-50 мас. ч. одного или более реактивных мономеров, 0,5-10 мас.ч. фотоинициатора. Однако защитные покрытия на основе уретанакрилатов имеют недостаточно высокие электроизоляционные свойства. Кроме того, производство печатных плат с использованием данных композиций является экологически вредным из-за необходимости использования органических растворителей.

На устранение из техпроцесса формирования защитной маски токсичных органических растворителей направлена наиболее близкая по составу и технической сущности к изобретению светочувствительная композиция, включающая полимеризационно-способное акриловое соединение -метакрил-ди-(диэтиленгликоль) фталат (МДФ-2) 100 мас.ч. винилтриэтоксисилан 3,0-6,0 мас.ч. фотоинициатор, изобутиловый эфир бензоина 1,0-3,0 мас.ч. краситель 0,5-1 мас.ч. [2] Недостатком защитной маски на основе этой композиции является недостаточная адгезия ее к сплаву Sn-Pb, которым покрывается медная печатная схема в базовом техпроцессе изготовления печатных плат, и низкое сопротивление изоляции. В результате не обеспечивается высокая надежность влагозащитных свойств защитного покрытия при эксплуатации печатной платы с облуженными проводниками в условиях высокой влажности.

Цель изобретения повышение адгезии к Sn-Pb покрытию печатных плат и повышение сопротивления изоляции плат.

При использовании композиции, выполненной согласно изобретению, по сравнению с прототипом адгезия увеличивается почти в два раза, при этом защитная маска наносится на печатную плату с облуженными проводниками, а в прототипе необходимо в базовый технологический процесс вводить операцию удаления сплава Sn-Pb с печатной схемы. Сопротивление изоляции плат с нанесенным защитным покрытием по сравнению с прототипом увеличивается на два порядка и больше.

Поставленная цель достигается тем, что жидкая фотополимеризующаяся композиция для защитной маски печатных плат на основе полимеризационно-способного акрилового соединения -метакрил-ди-(диэтиленгликоль) фталата, винилтриэтоксисилана, фотоинициатора и красителя, в качестве фотоинициатора содержит 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон и дополнительно содержит глицидилметакрилат и эпоксиакрилат, структурной формулы (I) [3] CH2=CH--O (CH2-CH2--CHO--CH=CH2 где n 1-3, m 1-2 при следующем соотношении компонентов, мас. Глицидилметакрилат 10-30 Эпоксиакрилат формулы (I) 5-15 Винилтриэтоксисилан 2-4 2,2-диметокси-2- фенилацетофенон 1-5 Пигмент фталоцианиновый 0,005-0,02 -метакрил-ди- (диэтиленгликоль) фталат Остальное Известно [2] что введение винилтриэтоксисилана в жидкую композицию на основе -метакрил-ди-(диэтиленгликоль) фталата (олигоэфиракрилата МДФ-2) и фотоинициатора приводит к улучшению смачиваемости печатной платы жидким светочувствительным слоем и к улучшению адгезии защитной маски к медным проводникам и стеклотекстолиту.

Дальнейшее повышение адгезии защитного покрытия к меди и сплаву Sn-Pb достигается добавлением глицидилметакрилата (ТУ 6-02-12-38-86) в композицию, при этом вследствие взаимодействия его с олигоэфиракрилатом МДФ-2 улучшаются физико-механические свойства покрытия (механическая прочность, эластичность), но глицидилметакрилат, имея низкую вязкость, повышает растекаемость жидкой композиции по плате, что при содержании глицидилметакрилата более 10% затрудняет нанесение светочувствительного слоя определенной толщины на плату.

С целью регулирования вязкости в композицию введен имеющий достаточно высокую вязкость эпоксиакрилат ЭАС-655 структурной формулы (I), который представляет собой смесь олигомеров с различным молекулярным весом, где n колеблется от 1 до 3. Этот продукт используется в соответствии с ТУ 6-05-241-506-87 без фракционирования на отдельные олигомеры. Эпоксиакрилат ЭАС-655, вступая в реакцию сополимеризации с олигоэфиракрилатом МДФ-2, вносит дополнительный вклад в повышение адгезионных и прочностных свойств покрытия. Однако из-за плохой растворимости эпоксиакрилата ЭАС-655 в слабощелочном водном растворе, которым проявляются контактные площадки, содержание его в композиции должно быть не более 15% Использование в заявляемой композиции в качестве фотоинициатора 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона позволяет получить более высокую светочувствительность композиции по сравнению с ранее использованным изобутиловым эфиром бензоина.

Пигмент зеленый фталоцианиновый обеспечивает контрастность защитной маски по отношению к печатной плате. По сравнению с ранее использованным красителем малахитовым зеленым он имеет более высокую термическую стабильность.

П р и м е р 1 (по прототипу), (табл. 1, композиция I).

К 94,5 мас. олигоэфиракрилата МДФ-2 добавляют при перемешивании 3 мас. винилтриэтоксисилана, 2 мас. тригонала и 0,5% малахитового зеленого.

Вязкость полученной композиции составляет 25-30 с по В3-4 при 20оС. Жидкую светочувствительную композицию наносят на очищенную плату методом полива с использованием поливочной машины с вертикально падающей завесой.

Защитный рельеф на плате формируется фотохимическим способом. Композицию наносят на печатную плату, покрывают лавсановой защитной пленкой толщиной 50-100 мкм и помещают в специальную кассету, обеспечивающую фиксацию и прижим фотошаблона (позитив на лавсановой основе) к защитной лавсановой пленке.

В качестве источника УФ-излучения используют ртутно-кварцевую лампу ДРТ-1000, расположенную на расстоянии 20 см от облучаемой поверхности. Мощность светового потока в рабочем диапазоне длин волн (320-400 нм) составляет 64 Вт/м2.

После экспонирования незаполимеризованные участки на печатной плате, соответствующие контактным площадкам, очищают (проявляют) 1%-ным водным раствором соды комнатной температуры в течение 3-5 мин промывают дистиллированной водой, сушат сжатым воздухом (60оС, 2 мин) и подвергают термической обработке при 130оС в течение 1 ч, после чего плата готова к эксплуатации.

Адгезионная прочность защитной маски на основе описанной композиции к сплаву Sn-Pb составляет 2,06 МПа, сопротивление изоляции плат после воздействия влаги 3,4 106 Ом, что соответствует требованиям, предъявляемым к защитным покрытиям печатных плат, но является нижним пределом допустимого значения сопротивления изоляции и не обеспечивает высокой надежности. Даже незначительные нарушения режима технологического процесса (недостаточная очистка печатных плат, колебания интенсивности светового потока УФ-излучателя, колебания температуры в термошкафу и др.) приводят к снижению адгезии защитного покрытия и как следствие к снижению сопротивления изоляции ниже допустимой величины.

Снижение адгезионной прочности наблюдается и в процессе старения фотополимерного материала, поэтому для обеспечения длительной работоспособности защитной маски в изделии требуется запас надежности ее по таким параметрам, как адгезионная прочность и сопротивление изоляции печатных плат.

П р и м е р 2 (заявляемая композиция), (табл. 1, композиция 4).

К 63,9 мас. олигоэфиракрилата МДФ-2 добавляют при перемешивании 20 мас. глицидилметакрилата, 10 мас. эпоксиакрилата ЭАС-655, 3 мас. винилтриэтоксисилана, 3 мас. 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона и 0,005 мас. пигмента зеленого фталоцианинового.

Вязкость полученной композиции составляет 20-25 сек по В3-4 при 20оС.

Жидкую композицию на плату наносят валковым методом.

Технология формирования, проявления и термозадубливания защитной маски на основе вышеприведенной композиции та же, что и для прототипа.

Адгезия защитной маски к сплаву Sn-Pb 3,98 Мпа, сопротивление изоляции после воздействия влаги 8,3 108 Ом.

Состав остальных образцов композиций, приготовленных аналогично описанному примеру, но отличающихся по количественному составу, приведены в табл. 1 (композиции 2, 3 5-22). При этом вязкость композиций меняется незначительно и не оказывает заметного влияния на процесс нанесения на плату и свойства защитной маски.

Свойства защитной маски, включая прототип, сведены в табл. 2.

Адгезионную прочность защитного покрытия к металлической поверхности определяли методом отрыва согласно ГОСТу 14-760-69, механическую прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве по ГОСТу 11262-80.

Сопротивление изоляции после воздействия влаги в течение 10 сут при 40оС определяли с помощью тераомметра Е6-13А на покрытых защитной маской тест-платах, разработанных для аналогичных испытаний ЦНИТИ (г.Москва), а также на тест-платах, соответствующих международному стандарту.

Сопротивление изоляции, определяющее влагостойкость покрытия, непосредственно зависит от величины адгезии защитной маски к поверхности печатной платы. Чем хуже адгезия, тем меньше стойкость защитного покрытия к расслаивающему воздействию влаги, тем меньше величина сопротивления изоляции.

Анализируя результаты, приведенные в табл. 2, можно констатировать, что улучшенная адгезия защитной маски к сплаву Sn-Pb и, как следствие, более высокая ее влагостойкость, была достигнута при соотношении ингредиентов композиции 3-5, 9-10, 12-13, 16-17, 20-21.

При содержании в композиции глицидилметакрилата менее 10 мас. (композиция 2, табл. 1) и эпоксиакрилата менее 5 мас. (композиция 7) свойства защитной маски незначительно отличаются от прототипа. При содержании глицидилметакрилата более 30 мас. (композиция 6) наблюдается сильная растекаемость жидкой композиции, что затрудняет нанесение ее на плату.

Добавление в композицию эпоксиакрилата для поддержания вязкости на требуемом уровне выше 15 мас. (композиция 10) ухудшает растворимость композиции в 1%-ном водном растворе соды.

При содержании винилтриэтоксисилана более 4 мас. (композиция 14) после старения плат в течение 1000 ч при температуре 120оС наблюдается растрескивание защитного покрытия, при содержании этого компонента менее 2% (композиция 11) ухудшается смачиваемость печатной платы жидкой композицией.

При содержании 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона в композиции менее 1 мас. (композиция 15) и более 5 мас. (композиция 18) наблюдается снижение скорости фотополимеризации покрытия. Добавление в композицию красителя более 0,02 мас. (композиция 22) снижает скорость фотополимеризации покрытия, менее 0,005 (композиция 19) не обеспечивает требуемой контрастности платы.

Формула изобретения

ФОТОПОЛИМЕРИЗУЮЩАЯСЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ МАСОК ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ, включающая , -метакрил-ди-(диэтиленгликоль)фталат, винилтриэтоксисилан, фотоинициатор и краситель, отличающаяся тем, что, с целью повышения адгезии к оловянно-свинцовому покрытию печатных плат и повышения электрического сопротивления изоляции плат, в качестве фотоинициатора она содержит 2,2-диметокси-2-фенилацетофен, в качестве красителя - пигмент зеленый фталоцианиновый и дополнительно содержит глицидилметакрилат и эпоксиакрилат формулы где n = 1 - 3;
m = 1 - 2,
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глицидилметакрилат - 10,0 - 30,0
Эпоксиакрилат указанной формулы - 5,0 - 15,0
Винилтриэтоксисилан - 2,0 - 4,0
2,2-Диметокси-2-фенилацетофенон - 1,0 - 5,0
Пигмент зеленый фталоцианиновый - 0,005 - 0,02
, -Метакрил-ди-(диэтиленгликоль)фталат - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к фотополимеризующимся композициям (ФПК), предназначенным для получения рисунка схемы на печатных платах общего назначения методом трафаретной печати

Изобретение относится к волоконной оптике, конкретно к фотополимеризующейся композиции на основе акрилатов, которая может найти применение в качестве защитно-упрочняющего покрытия оптического волокна

Изобретение относится к волоконной оптике, конкретно к фотополимеризующейся композиции на основе акрилатов, которая может найти применение в качестве защитно-упрочняющего покрытия оптического волокна

Изобретение относится к новым химическим соединениям, конкретно к 2-ариламино-3-циклоалкиламино-1,4-нафтохино- нам общей формулы (I) где Х = м-COOCH3, п-COOCH3, п-COOC2H5, м-CF3, п-COCH3, Y = -N , -N , -NO

Изобретение относится к полиграфической промышленности, используется для изготовления цилиндрических фотополимерных форм глубокой печати и позволяет повысить качество форм

Изобретение относится к химико-фотографическим фоторезистивным формным материалам, в частности к фотополимеризующимся композициям (ФПК) для изготовления эластичных печатных форм для флексографической печати в полиграфии

Изобретение относится к радиационно-чувствительной фоторезистной композиции

Изобретение относится к радиационно-чувствительной фоторезистной композиции

Изобретение относится к чувствительной к облучению композиции с изменяющимся показателем преломления, используемой в оптико-электронной области и области устройств отображения
Изобретение относится к фотополимеризующимся композициям на основе акриловых олигомеров и может быть использовано в лазерной стереолитографии

Изобретение относится к чувствительной к излучению композиции с изменяемым при воздействии излучения показателем преломления, содержащая (А) разлагаемое кислотой соединение, (В) неразлагаемое кислотой соединение, имеющее более высокий показатель преломления, чем у разлагаемого кислотой соединения (А), (С) чувствительный к излучению разлагающий агент, представляющий собой чувствительный к излучению кислотообразователь, и (D) стабилизатор

Изобретение относится к чувствительным к излучению композициям, изменяющим показатель преломления, позволяющим получить новую модель распределения показателя преломления, в частности оптический материал, используемый в области оптоэлектроники и устройствах отображения информации

Изобретение относится к чувствительным к излучению композициям с изменяющейся диэлектрической проницаемостью, обеспечивающим модель диэлектрической проницаемости, используемой в качестве изоляционных материалов или конденсатора для схемных плат

Изобретение относится к эксплантодренажу для хирургического лечения рефрактерной глаукомы

Изобретение относится к области изготовления пленочного фоторезиста и сеткотрафаретных экранов на его основе, используемых в производстве печатных плат, керамических корпусов интегральных схем, изделий полиграфической промышленности

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в технологии изготовления печатных плат

Наверх