开题报告耐蚀刻感光成像碱显影油墨的研制

1、本科毕业设计（论文）开题报告学生姓名伍佩铭专业、班级08高分子材料与工程乙班指导教师任碧野开题时间2012.03论文题目耐蚀刻感光成像碱显影油墨的研制开题报告内容：一、 选题的背景和意义阻焊油墨就是覆盖在印刷线路板（PCB）外层的保护油墨，是PCB板制造中所需的重要材料之一。可大致分为热固化丝网印刷型、光固化丝网印刷型、光固化干膜型和光固化碱液显影型。随着电子工业的迅猛发展，其发展速度越来越快，并且对其性能要求也越来越高。近年来，通信电子产品，信息产品逐渐向高频化、高速化方向发展，这类产品的制造技术进入全新的变革之中。就节能环保和高效快速等方面来说，光固化显然优于热固化。UV固化方式拥有引人注

2、目的优势。他们的主要优点是固化速率快、由于是在常温条件下，能量消耗少、通过避免溶剂的挥发因而环境友好。UV感光成像阻焊油墨是近年来国际上发展出的一类通用的阻焊油墨。它是通过曝光、显影、后固化等步骤形成精确的图案。在电子电路越来越精细化和高密度化的今天，感光成像阻焊油墨开发越来越重要。现有的一些高性能阻焊油墨新技术主要掌握在欧美企业、台资企业等少数几家大型公司里。国内的多数企业由于没有掌握关键技术，高端的光固化及光成像油墨，都被几家公司垄断了，很有必要在这方面做一下深入的研究。而且，在市场上，专门用于LED灯上的专用油墨非常少。由于其使用的特殊性，它要求色泽低，颜色为白色。研究这种低色泽的耐蚀刻

3、感光成像碱显影油墨能够打开这一市场缺口。在上述的基础上，在基体树脂的选用和配方作某些改进，可以得到耐氢氟酸蚀刻型感光成像油墨。这种防腐油墨市场应用越来越广泛，但国内生产的企业不多，具有很大的市场潜力。二、 工作任务分析1、收集资料，看文献，理清解决问题思路2、确定具体实验方案3、实验开展和结果分析（1）低色泽感光成像碱显影酸酐改性的酚醛环氧丙烯酸酯树脂的合成 （2）低成本感光成像碱显影环氧丙烯酸酯树脂的合成 （3）耐HF蚀刻光固化碱显影树脂合成 （4）耐碱蚀刻阻焊油墨配方调配 （5）耐HF蚀刻防光固化油墨配方调配 （6）白色油墨颜色的调配 （7）树脂、油墨各种性能测试 4、毕业论文的撰写 三、

4、 方案拟定与分析(一) 低色泽耐蚀刻感光成像油墨的研制1、低色泽耐蚀刻感光成像油墨性能要求：（1）、耐热性：耐280度以上高温 （2）、颜色：白色，不泛黄。（3）、优异感光性和显影性：树脂含感光基团和亲水基团（4）、力学性能优异(硬度、韧性、附着力、剥离强度等）（5）、绝缘性：介电常数小，介电损耗低2、油墨的耐热性保证油墨在一定时间，温度下，不粘锡，不变色，不起泡，不脱落，不起翘A、可以通过树脂或涂层的TG和DSC进行热性能分析B、可以用硬度和附着力衡量3、油墨和树脂色泽低a) 树脂本身：酚醛环氧树脂颜色较深，可以选择颜色低的环氧树脂搭配使用 b) 催化剂：A、种类：N-N-二甲苯胺（金黄）四

5、乙基溴化铵（黄色并有白色沉淀）三乙醇胺（淡黄色）乙醇胺（棕黄色）；用三苯基膦作催化剂颜色较浅B、用量：用量多，一方面反应速率快，反应不平稳，引起副反应；一方面可以缩短反应时间，阻聚反应减少，颜色会浅些，有待实验结果综合考虑。 c) 温度：过高副反应多，颜色深 d) 阻聚剂：不同阻聚剂及用量对所获的产物酯化度、产物的颜色以及产物存放稳定性影响较大 e) 光引发剂：乙酰磷氧型光引发剂具有光漂白作用，黄色指数小 f) 活性稀释剂：从单官能团到多官能团，颜色从透明到浅黄 g) 荧光增白剂（OB）：用量对白色颜色为0.5-1%增白明显，2-4%时很强，有金红石型钛白粉相容性好，锐钛型效果不佳（也可以尝试

6、与群青合用）4、用红外光谱对合成树脂进行结构分析5、 反应进程的控制a) 标准溶液的配制标准的KOH、NaOH溶液按照GB601-88配制b) 酸值的测定c) 转化率的计算：利用与酸值的关系算出来，达到一定程度停止反应6、涂膜性能测定（细度、黏度、铅笔硬度、附着力、耐碱性、耐酸性、耐溶剂性、表干性能、曝光性能、显影性能等）7、通过原料的种类、反应条件、催化剂三苯基膦的用量、阻聚剂的种类和用量，改性剂酸酐的种类和比例对低色泽感光成像树脂的影响，探讨出最佳的合成工艺条件。8、通过光引发剂、稀释剂、填料、光热固化组分的配比、调色等分析和进行配方的调试，得到性能优异的油墨。(二) 耐HF蚀刻的感光成像

7、油墨的研制1、 基体树脂（低聚物）的选择：选用耐HF的树脂，如呋喃树脂等，再用带不饱和键酸酐改性，得到光敏树脂。也可以与第一部分合成的树脂混合使用，或者作为热固化组分2、 添加抗HF添加剂，如BaSO4作为填料，氧化铬绿作为颜料等3、 耐HF性能测试4、 合成方法和其他性能测试参照第一部分四、 毕业论文撰写提纲及实施计划第一章 绪论（1-5周）1.1摘要 1.2.UV固化化学机理 1.3.UV固化油墨的基本组成1.4.耐蚀刻感光成像油墨 1.5国内外研究现状及本课题的出发点和创新点第二章 低色泽耐蚀刻感光成像碱显影油墨的研制（1-10周）2.1.实验部分 2.2.实验分析与测试 2.3结果与讨

8、论 2.4.本章总结第三章 耐HF蚀刻的感光成像油墨的研制（9-12周）2.1.实验部分 2.2.实验分析与测试 2.3结果与讨论 2.4.本章总结最后结论与参考文献指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日文献综述内容（与论文主题相关的国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等）：前言紫外光固化(UV 固化) , 是指在紫外光作用下, 体系中的光敏物质发生化学反应产生活性碎片, 引发体系中活性单体或齐聚物的聚合、交联, 从而使体系由液态涂层瞬间变成固态涂层 1 。 这种固化方式非常欢迎，成为传统热固化替代品。它的固化过程非常快，取决于辐射能量以及辐射时间。UV固化系统目前已经有大

9、量应用，并且不扩展其应用范围 2 。 它的优势在于1、固化快, 迎合了现代自动化生产的需要。目前, 其生产线速度可达200m/min以上。2、无污染, 适应了现代涂料的发展方向。除喷涂产品含少量挥发性溶剂外,辊涂、甩涂淋涂、等涂装方式的产品均达到100%的固含量。3、涂膜质量高、硬度高、耐腐蚀、耐划伤等, 新一代紫外光固化材料正逐步克服由于涂膜交联密度高而产生的脆性大等负面影响, 如柔韧性好, 在-20 低温下, 耐曲折30000次的紫外光固化材料已问市。紫外光固化体系通常包含光引发剂、官能化低聚物、单官能度或多官能度单体 3-4 。由于紫外光固化油墨独特的性能优势，其主要应用在包装印刷行业和

10、印刷电路板行业 8,9 。自20世纪60年代末，德国拜耳公司成功开发出第一代UV固化材料以来，UV固化技术的应用在发达国家经历了一段迅猛的发展，到80年代末，年均增长率一起保持在8%以上进入90年到中期以来，仍每年接近10%的增长，在某些领域还有明显增长的趋势 57 。1. 感光树脂的研究进展环氧树脂目前普遍用于涂料和不同的结构材料。通过树脂改性剂和固化剂的合适选择，使固化环氧树脂符合特定的性能需要。这种选择取决于成本、加工方式和性能需要。固化环氧树脂在不同的基材上表现出非常优异的粘结性能、良好的耐化学耐腐蚀性能、优异的电绝缘性能、高拉伸、弯曲、压缩强度和热性能。它最大的用途是用在涂料方面，因

11、而其耐化学和耐腐蚀性能以及粘结性能是非常重要的。电子工业的巨大发展显著地提高了应用在印刷电路板上的环氧树脂和环氧模塑成型的半导体封装的需求。这种独特的粘结性能是由于环氧树脂极性存在羟基和主链上醚基 11-13 。固化环氧树脂的机械和热性能对于环氧树脂和交联剂化学和结构性质非常敏感，比如，固化引发剂的种类和浓度、固化反应条件和交联剂与环氧丙烯酸的比率。Radhakrishnan 和 Pethrick14已经通过粘度的测量监控连续UV固化的过程。作者揭示了光固化过程的复杂性和取决于辐射强度和配方的组成。Seubert 和Nichols15已经表明透明涂层固化条件直接影响丙烯酸酯双键的转化和转化程度

12、直接控制交联密度，交联密度正比于透明涂层的耐刮性能。Schwalm16表征了交联涂层的交联密度。它表明UV固化的柔韧性反比于涂层的交联密度。作者又报道高聚物硬度非常依赖于玻璃化转变温度。不饱和聚醋是最早用作UV固化涂料的树脂。10它的主链上往往含有马来酸或富马酸结构，其中的双键与乙烯基单体共聚形成聚合物网络。滕著采用相转移法将丙烯酸系的双键引入聚酷分子的两端。对不饱和聚酷的光敏性作了初步研究。对固化膜的冲击强度、硬度及附着力等性能的测试结果表明，合成的光敏不饱和聚酷性能符合要求17。改性也可以从稀释剂角度进行，选用苯乙烯以外的稀释剂，如丙烯酸酷类等。Elzbieta等以二澳新戊基二醇二烯丙基醚

13、(diallyletherofdibromone。pentylglycol)和二澳T烯二醇二烯丙基醚(diallyletherofdibr000butendol)作为交联剂，取代有毒的苯乙烯，不仅光固化速度快，而且由于烯键的引入，降低了漆膜的可燃性18。 聚氨酷丙烯酸酯(PUA)的制备一般是将二异氰酸酯与等当量的(甲基)丙烯酸羟酯等在低温下反应，生成含异氰酸基团的氨基甲酸酯的加成物，再将此加成物同各种饱和或不饱和多羟基聚合物反应。分子链中因具有氨基甲酸酯链节而具有良好的耐磨性、耐油性和粘附力。戴杰等详细介绍了PUA的合成条件及影响因素并系统考察了其结构对光固化过程的影响，发现组分对光敏性的影响

14、极大，选用轻醋比用丙烯醇好，因为轻酷的C=C键与吸电子性的羧基相连，使其电子云密度降低，易于与光引发剂经光照后分解产生的富电子自由基结合，新形成的自由基又因与吸电子的梭基共扼而相对稳定，使光聚合或交联反应易于进行，而丙烯醇的C=C键则与供电的-OH基相连，难于与富电子自由基结合，光敏性差19。2. 光成像抗蚀油墨和光成像阻焊油墨 作为新一代制造高精度、高密度、细线条的双面板和多层板的材料，发展特别迅速，尤其通过丝网满印、辊涂、喷涂、帘涂布方式解决了油墨涂覆问题，可用于干膜曝光、显影等设备。由于价格比干膜低，而精度又高于干膜，因此正在逐步替代干膜，特别在阻焊用途上，已主要使用光成像阻焊油墨. 周

15、亮等10 研究了环氧丙烯酸酷体系的自由基一阳离子混杂光固化动力学过程，合成了环氧丙烯酸醋类的感光树脂，并对其进行改性，使之具备稀碱水溶性的功能。此外，我们对紫外光固化油墨的组成进行了研究，并开发出了积层线路板用感光成像油墨。王斋民20 通过自由基聚合的方法利用 N-苯基马来酰亚胺（NPMI）、马来酸酐、苯乙烯合成了高热稳定性的热固性树脂（NSMA），对其热稳定性进行了分析，考察了 NPMI 对 NSMA热性能的影响。用合成的 NSMA 对邻甲酚醛环氧树脂（OCFEP）进行改性研究，重点研究了 NSMA/OCFEP 体系的固化行为及体系的热性能和电性能。并对高密度多层线路板用绝缘油墨的配方、制作

16、、原料选择和应用进行了分析，合成了综合性能优异高密度多层线路板用绝缘油墨。3. 抗HF蚀刻材料 耐氢氟酸腐蚀材料有以下几类21:1) 耐酸填料: 重晶石砂、沉淀硫酸钡;2) 树脂: 乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂;3) 增强材料: 涤纶纤维、涤纶表面毡;4) 塑料: 聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯;5) 橡胶: 丁基橡胶、氟橡胶。4. UV 固化油墨的发展趋势和等完善的地方随着电子工业的迅猛发展，其发展速度越来越快，并且对其性能要求也越来越高。近年来，通信电子产品，信息产品逐渐向高频化、高速化方向发展，这类产品的制造技术进入全新的变革之中。就节能环保和高效快速等方面来说，光固化显然优于

17、热固化。UV固化方式拥有引人注目的优势。他们的主要优点是固化速率快、由于是在常温条件下，能量消耗少、通过避免溶剂的挥发因而环境友好。UV感光成像阻焊油墨是近年来国际上发展出的一类通用的阻焊油墨。它是通过曝光、显影、后固化等步骤形成精确的图案。在电子电路越来越精细化和高密度化的今天，感光成像阻焊油墨开发越来越重要。考察UV 油墨的性质，其特征十分明显。如印制品快干，易于连续性操怍，生产过程能耗低，不污染环境，印刷品光亮度、色泽强度、持久性良好，可用于罩光清漆和热压箔，UV 油墨的瞬时干燥性质使得其被用于卷筒印刷以及容许的瞬时过程。需完善的地方：当前，颜料润湿性、固化速度和附着力是需要改进的三个方

18、面。225. 紫外光固化油墨的组成 紫外光固化油墨的主要成份包括光聚合预聚物、感光性单体、光聚合引发剂、有机颜料及助剂等, 油墨中光引发剂是一种易受光激发的化合物, 在吸收光照后激发成为自由基, 能量转移给感光性分子或光交联剂, 使UV 油墨发生光固化反应。5.1预聚物UV固化配方包含有基于功能丙烯酸酯基并满足VOC要求的具有反应基团低聚物或者预聚物。低聚物是光固化产品中比例最大的组分之一，决定了整个光固化材料的基本性能。有一些带有不同主链结构丙烯酸酯预聚物类型，比如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和丙烯酸酯油。环氧丙烯酸酯的广泛应用基于双酚二缩水甘油醚和酚醛环氧树脂化

19、学多功能适应性使产品具有良好的粘结性、硬度和耐化学腐蚀性。5.2活性稀释剂将活性稀释剂加入粘稠的预聚物的作用是调节UV 固化油墨的粘度, 控制UV 固化油墨固化交联密度, 改善固化膜的物理机械性能, 如柔性和硬度等。活性稀释剂分为单官能团稀释剂( 即每个分子带有一个双键) 和多官能团稀释剂( 即每个分子带有几个双键) 。5.3光引发剂光引发剂是任何紫外固化体系都需要的关键成分，一般是在波长为200 400 nm 紫外光照射下, 能分解成自由基, 引发聚合和交联作用的物质。UV 固化油墨的光敏引发剂一般大致分为: 均裂型引发剂、提氢型引发剂和阳离子型引发剂3 种。5.4助剂和改性剂 除了基本组分

20、外，还需要加入各种助剂，以达到性能要求。为了降低成本，提高强度体系中加入填料，在有色体系中还要加入颜料。为了达到好的流动平整性而加入，消泡的抑泡的加消泡剂，有利于润湿分散的润湿分散剂以及消光剂。参考文献1 杜晶晶,陈洪,汤建新. 紫外光固化油墨的应用现状和发展J. 株洲工学院学报, 2006,(04)2 D.K. Chattopadhyay, Siva Sankar Panda, K.V.S.N. Raju. Thermal and mechanical properties of epoxy acrylate/methacrylates UV cured coatings J. Progre

21、ss in Organic Coatings 54 (2005) 10193Saskia Udding-Louwrier.The Benefits of UV-curable Powder Coatings.November/December 2001 Radtech Report,39-414Paul Elias.Trend in Marking and Technology for UV/EB in the United States.May/June 2002 Radtech Report,9-125Bean AJ.Radiation of Pringting Inks in Radia

22、tion Curing and Technology.Pappas A P Ed,Plenum,New York,1992,3016魏杰，金养智。光固化涂料。化学工业出版社，2005：1257陈用烈，曾兆华，杨建文。辐射固化材料及其应用。化学工业出版社，2003：1388 李江. UV 油墨及其在印刷中的应用( 一) J . 丝网印刷, 2004( 2) : 24- 29.9Hirogaki T, Aoyama E, Inoue H, et al. Laser drilling of blind via holes in aramid and glass/ epoxy composites f

23、or multi- layer printed wiring boards J . Composites Part A, 2001, 32: 913-968.10 周亮. 环氧丙烯酸酯光固化体系及积层电路板用感光成像油墨的研究 D . 广州: 华南理工大学, 2003.11 H. Lee, K. Nevelle, Hand Book of Epoxy Resin, McGraw-Hill, 1972, pp. 1.12 S. Oprea, S. Vlad, A. Stanciu, M. Macoveanu, Eur. Polym. J. 36(2000) 373.13 C.N. Cascaval, D. Rosu, A. Stoleriu, Polym. Deg. Stab. 55 (1997)28114 S. Radhakrishnan, R.A. Pethrick, J. Appl. Polym. Sci. 51 (1994)863.15 C.M. Seub