油墨基礎理論介紹

COMPEQ China R&D DepartmentPCB 用用用用 油油油油 墨墨墨墨 成成成成 分分分分 介介介介 紹紹紹紹Reporter:伍斌Date:2002/5/15 COMPEQ China R&D DepartmentPCB 用用用用 油油油油 墨墨墨墨 介介介介 紹紹紹紹COMPEQ China R&D Department內內 容容 油墨的定義及分類油墨的定義及分類油墨的定義及分類油墨的定義及分類 組成成分及化學機理組成成分及化學機理組成成分及化學機理組成成分及化學機理 物理特性與品質物理特性與品質物理特性與品質物理特性與品質 制程控制重點制程控制重點制程控制重點制程控制重點 未來發展未來發展未來發展未來發展 小結小結小結小結COMPEQ China R&D Department油墨的定義及分類油墨的定義及分類油墨的定義及分類油墨的定義及分類定定定定 義義義義油墨油墨:狹義稱為液態感光防焊油墨狹義稱為液態感光防焊油墨（Liquid Liquid PhotoimageblePhotoimageble Solder Solder MaskMask）即所謂的濕膜即所謂的濕膜，亦即俗稱的感光防焊綠漆亦即俗稱的感光防焊綠漆；即在不需即在不需後續進行焊接的線路後續進行焊接的線路，基材上涂覆油墨基材上涂覆油墨，以防止焊接時出現以防止焊接時出現線路搭橋的缺點線路搭橋的缺點，提供長時間的電氣環境及抗化學保護提供長時間的電氣環境及抗化學保護，同同時醫科做到美化產品外觀的作用時醫科做到美化產品外觀的作用；由于技術的發展由于技術的發展，目前廣義上的油墨已不單單指防焊油墨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填塞的填塞物亦包括使用作為孔內填塞的填塞物，線路蝕刻用的抗蝕和抗線路蝕刻用的抗蝕和抗電鍍油墨電鍍油墨，及字符油墨等及字符油墨等；COMPEQ China R&D Department油墨的定義及分類油墨的定義及分類油墨的定義及分類油墨的定義及分類分分 類類1.1.按用途分類按用途分類COMPEQ China R&D Department油墨的定義及分類油墨的定義及分類油墨的定義及分類油墨的定義及分類2.2.按固化方式按固化方式3.3.按涂覆方式按涂覆方式COMPEQ China R&D DepartmentPage 5 of 15組組組組 成成成成 成成成成 分分分分 及及及及 化化化化 學學學學 機機機機 理（感光類）理（感光類）理（感光類）理（感光類）COMPEQ China R&D Department感光單體感光單體（樹脂樹脂）具有感光基之環氧樹脂或胺基甲酸乙酯樹脂，其官能團中含有羥基（OH）及羧基（COOH），此種樹脂為預聚合物，在自由基的作用下，易發生聚合反應，生產高聚合體，同時攜帶的羥基及羧基又易與強堿弱酸鹽（Na2CO3)發生中和反應生成易溶解與水的有機鹽；COMPEQ China R&D Department在感光單體在感光單體（樹脂樹脂）中起重要作用的官能團為環氧基中起重要作用的官能團為環氧基 此結構存在很高的鍵應力此結構存在很高的鍵應力，故很容易被能提供質子能力的物質故很容易被能提供質子能力的物質（還原劑還原劑）所所開環而形成鍵結鏈的延長或是形成膠聯開環而形成鍵結鏈的延長或是形成膠聯，卻不會有水或鹽的副產物生成卻不會有水或鹽的副產物生成 這種重新排列的能夠促發聚合反應這種重新排列的能夠促發聚合反應，所得的結果比許多其他類型的熱硬化型具所得的結果比許多其他類型的熱硬化型具有更低收縮率的能力有更低收縮率的能力，有利于產品外形的完善有利于產品外形的完善；COMPEQ China R&D Department光起始劑光起始劑 感光聚合過程中，“光起始劑”會首先吸收紫外光，形成“自由基”，由于自由基會與感光樹脂單體起反應，不斷地形成鏈結，于是“膠聯”反應開始，一旦油墨中自由基消耗完後，則油墨即將進行“終止”反應，其反應之抑制或終止，皆可能是因為聚合物與單體之比例的關係；其化學成分多為苯酮，Benzoin ether（胺息香膠醚），Acetophenone（苯乙酮），Lewis酸鹽等；結構例圖COMPEQ China R&D Department組組組組 成成成成 成成成成 分分分分 及及及及 化化化化 學學學學 機機機機 理理理理化學反應機理化學反應機理 油墨中的光起始劑接受紫外線光源的照射後分解成為高活性的自油墨中的光起始劑接受紫外線光源的照射後分解成為高活性的自由基由基，進而攻擊油墨中的感光性樹脂單體進而攻擊油墨中的感光性樹脂單體，以自由基聯鎖聚合以自由基聯鎖聚合（亦亦稱膠聯反應稱膠聯反應），），瞬間聚合使分子量增大成為不溶于弱鹼瞬間聚合使分子量增大成為不溶于弱鹼（1%1%NaNa2 2COCO3 3）但于強鹼但于強鹼(5%5%的的NaOHNaOH）中仍可溶的組成中仍可溶的組成，從而能達到顯像及剝除從而能達到顯像及剝除的目的的目的；COMPEQ China R&D Department1.起始反應 經紫外線照射後，光起始劑首先分解成游離期 I UV I*游離基會使單體或預聚物的雙鍵活化 I*+MM*2.成長反應 生成的活性游離基與單體和聚物，進一步反應而成更大的 游離基 M*+MM*M2*+MM3*Mn*Mn*+MMn+1*3.終止反應 Mn*+Mm*Mm+n COMPEQ China R&D DepartmentCOMPEQ China R&D Department物理特性與品質物理特性與品質物理特性與品質物理特性與品質粘粘 度度油墨的粘度是抵抗或阻止流動的一种量度油墨的粘度是抵抗或阻止流動的一种量度，下面用一簡單模型圖來介紹粘度下面用一簡單模型圖來介紹粘度的概念的概念圖圖1 1 簡單流動簡單流動（牛頓流動牛頓流動）平行板模型的定量關系示意圖平行板模型的定量關系示意圖COMPEQ China R&D Department 在兩層薄板間有一層液体，上層薄板可以移動，下層薄板為固定板，其間距為x，一個大小為F的力作用于上層可移動的薄板，使其按切線方向移動，其速度相對于底部是v，在移動時，兩層薄板之間多層液体也發生移動，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()是剪切力与剪切率的比值，r/D，其單位是PaS。即剪切力一定時，粘度越大的液体，其切剪速率越小，也就是內部的速率遞降越小，總起來可獲得下面三個公式，但是這三個公式也是牛頓型流動的定量關系。也是流變學的三個要素：剪切力，剪切速率和粘度。（所謂流變學就是描述物体在外力作用下產生流動和變形規律的科學。）剪切率（速率）D=dv/dx=u/x（S-1）剪切力（應力）r=F/A（N/m2=Pa）粘度=（剪切應力/剪切速率）=（F/A）/（V/X）=（PaS）式中A=面積 F=力 V=速度（m/s）COMPEQ China R&D Department1.1.觸變性觸變性 触變性是液体的一种物理特性，即在攪拌狀態下其粘度下降，待靜置后又很快恢复其原來粘度的特性。通過攪拌，触變性的作用持續很長時間，足以使其內部結构重新构成。要得到高質量的网印效果，油墨的触變性是十分重要的。特別是在刮板過程中，油墨被攪動，從而使其液態化。這一作用加快油墨通過网孔的速度，促進原來网線分開的油墨均均地連成一体。一旦刮板停止運動，油墨回到靜止狀態，其粘度就又很快地恢复到原來的所要求的數据，從而使得印刷後得線路具有較為陡直的線條邊緣。圖圖1.1.觸變性較差觸變性較差圖圖2.2.觸變性較好觸變性較好COMPEQ China R&D Department2.2.流平性流平性 网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。當油墨网印在基材上時，將留下网格的痕跡，此痕跡可隨未干燥前的流動而減輕，當油墨的流平性差時，用肉眼仍能看到輕微网格的痕跡。圖圖1.1.油墨的流平油墨的流平應說明的是：油墨由不平流向平滑的推動力不是重力而是表面張力，圖中為兩网線間的距离，ao(波長)為振幅當2ao低于1m時肉眼是看不出差異的。流平可用下面公式表示：t=1gt=1g（aoao）/（atat）4/226x34/226x3 式中為表面張力，ao表示起始的振幅，a1為t時的振幅，t為流平到a1時所需的時間。從式中可看出，當油墨粘度低時，t小，X值高時，t小，t值小表示流平好，因此流平性好希望粘度低COMPEQ China R&D Department制制 程程 控控 制制 重重 點點一一。前處理前處理目的目的除去板面的氧化物及油污除去板面的氧化物及油污，并粗化板面并粗化板面 以增加油墨與銅表面的附著力以增加油墨與銅表面的附著力。COMPEQ China R&D Department廠內前處理方式比較廠內前處理方式比較COMPEQ China R&D DepartmentCOMPEQ China R&D DepartmentCOMPEQ China R&D Department二二。涂覆涂覆GoodGoodBadGoodFair滾涂GoodGoodFairAir bubble btw circuitsExcellentExcellentFairTH developabilityGoodExcellentFairProductivityBadBadGoodTH plugging abilityBadGoodExcellentCoating efficiency噴涂淋幕网印COMPEQ China R&D Department三三。曝光曝光（影像轉移影像轉移）COMPEQ China R&D Department四四。顯影顯影COMPEQ China R&D Department五五。烘烤烘烤（固化固化）COMPEQ China R&D Department未未 來來 發發 展展1.1.環保型環保型；1)1)無鹵素類無鹵素類（以非鹵素類物質取代油墨中的鹵素成分以非鹵素類物質取代油墨中的鹵素成分，主要為阻燃劑及色素主要為阻燃劑及色素中的鹵素成分中的鹵素成分）；）；）；）；2)2)環保溶劑型環保溶劑型（以新型環保溶劑取代目前油墨中使用的有害溶劑以新型環保溶劑取代目前油墨中使用的有害溶劑，例如天空例如天空醚醋酸鹽類醚醋酸鹽類）；）；）；）；3)3)新型光起始劑新型光起始劑；4)4)水溶性油墨水溶性油墨（以水溶劑來取代目前使用的碳酸鈉溶劑作為顯影液以水溶劑來取代目前使用的碳酸鈉溶劑作為顯影液）2.2.無鉛型無鉛型；3.3.高信賴度型高信賴度型（提升抗熱沖擊及電氣性能提升抗熱沖擊及電氣性能）；）；）；）；4.4.高頻信號型高頻信號型（低介電常數型低介電常數型）；）；）；）；