PCB電路板感光阻焊白油黃變的原因及改善方法

中信華

　　PCB電路板感光阻焊白油黃變的原因及改善方法

　　印制電路板感光阻焊白油隸屬于印制電路板感光阻焊油墨，與感光阻焊油墨有很多的共用點，都是由樹脂、單體、引發(fā)劑、稀釋劑、填料、色粉、助劑組成，主要的不同就是體現(xiàn)在采用的原料不同，本文就是從樹脂、引發(fā)劑、色粉以及助劑來分析感光阻焊白油黃變的原因和改善方法。

　　一、樹脂
　　首先討論的就是樹脂，眾所周知樹脂是油墨的骨架必不可少，對于感光阻焊白油所用樹脂尤為重要，感光阻焊油墨（比如綠油，黑油，藍油）所用樹脂多為鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂或是雙酚A環(huán)氧樹脂改性而來，首先接枝丙烯酸引入感光性基團雙鍵，然后接枝酸酐引入堿顯影性基團羧基。這種結(jié)構(gòu)的樹脂由于主體帶有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，而苯環(huán)結(jié)構(gòu)在紫外線照射易產(chǎn)生自由基而生成帶有發(fā)色基團的共軛體系，最終很容易黃變 。
　　這種結(jié)構(gòu)的樹脂制成感光阻焊白油黃變較嚴重，基本不能滿足客戶的需求，所以目前感光阻焊白油使用的樹脂多為亞克力樹脂，一般是帶環(huán)氧基團的丙烯酸酯共聚物，然后接枝丙烯酸引入感光性基團雙鍵，最后接枝酸酐引入堿顯影性基團羧基。
　　這種亞克力結(jié)構(gòu)的堿顯影性樹脂由于都是脂肪族丙烯酸環(huán)氧樹脂，紫外線或是高溫下不易產(chǎn)生發(fā)色基團，固抗黃變效果要比較優(yōu)異。

　　二、引發(fā)劑
　　由于本文討論的是感光阻焊白油，體系中自然少不了光引發(fā)劑。感光阻焊油墨體系引發(fā)劑多為異丙基硫雜蒽酮（ITX）、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮（907）、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮 （369），這種引發(fā)劑體系光引發(fā)活性很高，基本可以滿足多數(shù)感光阻焊油墨的使用，但是此類引發(fā)劑共性就是含有硫、氮等雜原子，經(jīng)過紫外線的照射也很容易產(chǎn)生發(fā)色基團而黃變，所以此類引發(fā)劑體系不適于感光阻焊白油的使用。
　　感光阻焊白油目前使用較多的引發(fā)劑體系多為不易產(chǎn)生黃變的產(chǎn)品，如1-羥基環(huán)己基苯基甲酮（HCPK），2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦（TPO），苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲�；�)氧化膦(819)，尤其是TPO，它是一種自由基型光引發(fā)劑，適用于低黃變及白色體系使用，具有光漂白效果。

　　三、色粉
　　感光阻焊油墨使用的色粉量很少，一般都是酞青藍、酞青綠等有機色粉，添加量一般都在萬分之幾到千分之幾，而感光阻焊白油使用的色粉主要就是鈦白粉，含量一般在20-40%，目前市場主流鈦白粉有銳鈦型和金紅石型，銳鈦型鈦白粉在光散射、白度和遮蓋力都要好一些，但是耐候性要差些，同時銳鈦型鈦白粉本身對聚合物還有自催化裂解老化的副作用；金紅石型鈦白粉因為是經(jīng)過表面處理過的，所以在耐候性上更加好一些，感光阻焊白油很多都是做成照明燈板（比如汽車燈板，LED燈板），長期處于燈光照射，對耐候性要求比較高，所以首選金紅石型鈦白粉。目前市場常規(guī)使用的鈦白粉如杜邦R706、R960、R103、石原R680等。
　　另外感光阻焊白油為了讓人感覺更加白的效果，一般會在體系中添加一些偏藍相的色粉，傳統(tǒng)偏藍相的酞青藍這些有機藍粉易受紫外線或是高溫老化，一般不采用；常用的是群青，因為群青是一種無機物，在高溫下不易溶解不易裂解同時本身不易黃變，另外群青可以消除感光阻焊白油中黃色光，起到提白的效果。

　　四、助劑
　　感光阻焊白油體系采用的樹脂在高溫或是長期紫外線照射下會出現(xiàn)老化的過程，這種老化是聚合物裂解產(chǎn)生活潑自由基持續(xù)反應(yīng)的過程，進而裂解老化黃變，所以感光阻焊白油除了添加流平劑、分散劑、消泡劑等通用助劑以外，需要添加特有的抗黃變助劑，目前市場使用的抗氧劑主要有以下三種。
　　4.1 胺類抗氧劑
　　胺類抗氧劑作用原理是通過捕捉過氧自由基來阻止或抑制鏈引發(fā)反應(yīng)和鏈增長反應(yīng)，從而終止自由基鏈式反應(yīng)，達到防止氧化的目的，簡而言之達到抗老化效果，比如對苯二胺、吩噻嗪，但是本身容易被氧化而變色，在感光阻焊白油不易添加。
　　4.2 酚類抗氧劑
　　位阻酚類抗氧劑是具有空間受阻結(jié)構(gòu)的酚類化合物，如巴斯夫Irganox 1010、Irganox 1076、日本住友GA-80。
　　位阻酚類抗氧劑作用原理主要是捕獲活性游離基生成非活性的游離基，從而使鏈鎖反應(yīng)終止，作用機理如下：

　　這一類抗氧劑是感光阻焊白油通用性抗氧劑，一般不單獨使用，與輔助抗氧劑搭配使用效果最佳。
　　4.3 輔助抗氧劑
　　輔助抗氧劑主要是與位阻酚類抗氧劑協(xié)同作用，這一類主要是亞磷酸酯類和硫代酯，它們的作用主要是破壞聚合物老化過程中產(chǎn)生的氫過氧化物，及時阻止聚合物的自氧化過程。目前市場這類產(chǎn)品主要亞磷酸酯類有三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯（俗稱抗氧劑168）。
　　感光阻焊白油一般搭配使用位阻酚抗氧劑和輔助抗氧劑，市場有搭配的產(chǎn)品，主要是應(yīng)用在塑料高溫注塑中，而應(yīng)用在感光阻焊白油中還需要以實驗結(jié)果為準。
　　在感光阻焊白油開發(fā)上，著重關(guān)注以上幾點，注重原材料的篩選和搭配，最后再通過配方的優(yōu)化，可以快速開發(fā)出抗黃變優(yōu)異的感光阻焊白油。