使用紫外光促進圖表油墨的化學粘合的方法

專利名稱：使用紫外光促進圖表油墨的化學粘合的方法
技術領域：
本發明是關于并公開一種改善圖表油墨與印刷電路板之間粘合作用的方法。詳言之，本發明是關于一種利用紫外光(UV)來促進圖表油墨對印刷電路板的化學粘合的方法。本發明的背景目前世界上所制造的印刷電路板有兩種類型雙鍍式(雙面鍍銅)及單面式(單面鍍銅)。一般而言，單面式疊層體會在未鍍的一面上印有圖案網板。這種圖案是在后來如電路板有問題而需要更換時，用作指示之用。
單面式印刷電路板在制造時通常是以未鍍的一面貼在光面的不銹鋼盤上，并在該盤上涂有解脫性涂層或是在樹脂與鋼盤之間使用解脫性薄板。這樣可以確保經壓制的疊層體會與不銹鋼盤分開。由這兩種疊層體解脫的方法，通常會產生兩種表面類型，其中一種表面具有低光滑、粗糙的表面，另一種則會有磨光鋼盤所造成的光滑表面。具有粗糙外形的面板對UV可固化油墨的粘合會有優良的機械粘合力。相反，具有光滑表面的面板則只有極少的機械粘合位置。這種情況抑制了UV可固化油墨的適當粘合。
大多數的單面式材料疊層體會使用解脫性薄板并避免印刷性的問題(產品成本極高)，或是以旋轉刷和常用的研磨砂漿液機械地刷擦未鍍面。如此可確保有良好的機械粘合位置以供圖表油墨附著于其上。通常刷擦處理因使用浮石、刷子、水、蒸氣、電力以及該浮石用后的處理等而非常昂貴。其他的成本因素還包括因該刷擦處理本身所造成的生產速度減緩。就品質而言，未鍍面的刷擦處理會使玻璃纖維編織板的玻璃束曝露出來，這樣會使濕氣更容易進入疊層體中，而且會使焊劑粘著在未鍍面上，而這是用戶所不希望的。
印刷電路通常是通過將形成電連接圖案的導電軌跡附著在適當基板上而制成的。常用的基板材料包括環氧樹脂-玻璃疊層體，紙-酚醛樹脂疊層體，聚酰胺-玻璃疊層體，撓性聚酰胺薄膜，以及注模成形塑料諸如液晶聚合物。銅箔已非常成功地在這些基板上用于形成導電軌跡，特別是因為其高導電性以及將銅箔疊層到基板上時所形成的強粘合作用。
在將未固化的組合物以所要求的印刷電路圖案印在基板上后，使用加熱而固化該組合物。加熱可使用固定烘箱，但優選是具有多重加熱階段的烘箱。烘箱的加熱方法可以是紅外線燈，板式加熱器，對流作用，加壓熱空氣，感應加熱，微波加熱，或其他熟知的加熱方法。這類烘箱對本領域技術人士是熟知的。多重的加熱階段可用于控制方式加熱，干燥，固化以及冷卻組合物，而使除氣作用所引起的針孔極小化，去除因劇烈溫度變化所產生的損害，而達到完全的固化。在由此所得的印刷電路板上，可以以鉆孔或穿孔的方式打孔，就如在常用電路板上一樣。可利用焊波，焊鐵，熱空氣槍，或焊劑逆流等在現有技術中所熟知的通用技術將組件焊接到該印刷電路板上。或者，可用組合物本身將組件粘結在該印刷電路板上。這可通過，例如，在固化前將組件置于組合物中而完成。這樣具有完全省除焊接的操作以及隨后的焊劑清除操作的優點。另外一種粘合組件的方法，是先將該印刷電路板固化，然后再施加另外量的未固化的組合物作為導電性粘合劑以粘合組件。
多層印刷電路板的制造可由上述所制造的電路板開始。在焊接電路組件前，以網板或模板印刷的方式，將一薄層的非導電性絕緣熱固性樹脂施加在已固化的組合物之上。所施加的該薄層須經圖案化，以便留下未經絕緣材料覆蓋的穿孔或通道。將該薄層固化后，可將具有所要求的印刷電路圖案的第二層導電性組合物印刷在該絕緣層上。所留下的穿孔或通道則可用于上下層之間的電連接。以這種方式便可制得雙層印刷電路板。然后可將這種方法重復多次而制得包含多層的印刷電路板。接著，可通過上述方式以及利用酚醛樹脂與酸酐固化樹脂系統，將電子組件粘合于其上。然而，這類系統用于與疊層體表面結合時，通常具有較差的化學粘合力。此外，銅脫皮強度及油墨的粘合也通常比DiCy固化系統低。
再者，將電子組件焊接到印刷電路板上是一項多步驟且費時的工作。確切地說，在可以將電子組件焊接到印刷電路板上之前，通常需要進行下列步驟。首先以諸如環氧樹脂玻璃纖維板的絕緣板開始，它可以是鍍銅或不鍍銅的。然后在連結孔(land holes)的預定位置上將該板鉆孔。接著，將板去除毛口并進行清潔，而且若是已鍍銅的，則在過硫酸銨溶液中清洗，隨后再于水(5-10％H2SO4溶液)中或其他溶劑中清洗，以除去過量的過硫酸銨。然后施加催化劑，以便進行以無電沉積將銅包覆在鉆孔內部以及整個板上。在無電沉積銅后，可藉電鍍將另外的銅鍍在板上及孔中。然后將光阻劑覆蓋在該板上，并通過印刷電路透光性以圖像方式將其曝露于UV光，因而固化(硬化)光阻劑的曝露部分。洗去光阻劑未曝露的部分，而露出其下面的銅，也就是在“電鍍”板的情況中所形成的連結處(lands)、配線導體及連接墊。在這個階段，如有需要，也可使用正型光阻劑。或是，可透過網板印刷技術使用網板處理的光阻劑以圖像方式涂覆該板，而通過加熱(用于“常用”光阻劑)或UV照射(用于光致聚合物光阻劑)來固化光阻劑。
然后將因此曝露的銅電路置于錫-鉛電鍍浴中進行電鍍，從而將焊劑涂覆在板上曝露的銅之上以及孔中。接著，在溶劑中和/或通過機械方式脫去固化的光阻劑，并在常用的銅蝕刻浴中腐蝕除去該固化光阻劑之下的銅。
或是，可以其他金屬的組合物(包括鎳、金、銠、等等)來電鍍該板。
除了用于電鍍板之外，這種電路板的“印刷與蝕刻”方法也常用于娛樂電路圖。這些電路圖板是以相同的方式利用光阻劑在其上形成圖像，但是以“電鍍”板相反的負片圖像。其曝露出的銅代表連接區(land areas)、配線導體及連接墊之外過剩的銅，因而可予腐蝕去除。然后移除光阻劑。
還有一種制造多層印刷電路板的方法，是由具有鉆出或沖穿而成的穿孔或通道的許多薄基板開始。然后將導電性組合物以所要求的印刷電路圖案利用網板或模板印刷的方式，印在這些基板上，每一層通常都不相同。接著，將這些薄基板排列對齊并加壓疊層在一起的同時，組合物可進行固化，或只進行干燥而未固化。層合壓力可迫使導電層透過薄基板的穿孔及通道而互相連接，只要在穿孔或通道之下直接有導電組合物存在，就可進行互相的連接。組合物的固化可在此層壓程序之前、其間或之后進行。結果便可制得多層印刷電路板。
印刷電路板也可通過一種包含下列步驟的方法而制得將銅鍍施加于鍍有銅箔的疊層板上，將感光薄膜層合于其上，透過照相負片將該感光薄膜曝光，并除去未曝光的部分，然后將不在電路圖案下的任何不需要的銅箔部分腐蝕除去，接著移除感光薄膜，而形成在絕緣疊層板上的印刷電路。在該方法中所用的感光薄膜會由于該薄膜太厚(通常在50微米左右)而難以均勻地將該感光薄膜層合在銅箔表面上，而使通過曝光及顯像所形成的電路圖案不清晰而產生問題。雖然其非常昂貴，但大部分的感光薄膜都沒有被利用就被去除。
所有上述這些方法均制成可用于進行焊接掩蔽及圖表油墨標記處理的印刷配線板。這時，取決于對這些印刷配線板所進行的特定制造操作方式的特定程序，可先施加焊接掩蔽再施加圖表油墨，或相反，或只施加圖表油墨。
將圖表或標記油墨施加在電路板上，是用以標明用焊接或其他方式固定在其上的組件的正確位置。現有技術的圖表油墨包括溶劑型，其中只有部分的油墨確實固化在電路板上而溶劑則被去除，以及其中100％的材料都固化在電路板上的圖表油墨。這兩種類型的油墨均有重大的缺點。例如，在溶劑型圖表油墨的情況下，其材料在被印刷到電路板上時，易于在網板上干涸(因為溶劑蒸發掉)，因此在隨后的使用時造成網板的堵塞，而產生不均勻的分布。此外，溶劑的蒸發亦產生污染問題。溶劑蒸發所造成的另一個問題是粘度的改變而使油墨變稠，這樣也導致不均勻性。顯然，由于溶劑蒸發還會有一個缺點，也就是印刷時的稠度并非所得到的稠度。溶劑型圖表油墨也是通過加熱而固化。這通常需要將電路板由操作線上移開，進行裝架并通過烘箱，使它們在烘箱中放置幾小時而固化。因此，這樣不僅需要消耗較多能量，而且因為需要裝架和長時間的烘箱固化處理而減低了操作線的速度。
再者，目前以手工的方式將各種資料諸如制造日期、產品批號、組號、序號及類似資料置于個別的電路板上，這都使用圖表油墨。
可使油墨由噴墨式印表機噴出的噴墨式印刷技術以及油墨組合物，提供了一種用于制造密度增加的電路板以及將各種資料印刷在電路板上的方法。噴墨式印刷是將油墨微滴投射在基質上的一種非撞擊式印刷技術。噴墨式印刷主要分為兩種“按需滴落(Drop-On-Demand)”的噴墨以及“連續式(Continuous)”的噴墨。在按需滴落的噴墨技術中，油墨通常是貯存在儲槽中并輸送至印表機噴墨頭的噴嘴。當需要時，會有一種裝置迫使一滴油墨自噴嘴噴出而在印刷媒體(例如，紙)上印出一點。在連續式噴墨的技術中，則是將導電性油墨在加壓下供給至油墨噴嘴，并透過小孔(通常直徑為35至80微米)使其噴出。在經噴嘴噴出之前，加壓的油墨流先通過一個被施予電流的陶瓷晶體。該電流會引起與交流電頻率相當的壓電性震動。這種震動使未分散的油墨流產生油墨微滴。油墨流因而以分散為連續的等間隔且等大小的連續的油墨滴。在噴嘴周圍上，在油墨滴由電荷電極中的油墨流中分開的地方，施加電壓于電荷電極與油墨滴流之間。當油墨滴從油墨流中分散出來時，每一油墨滴帶有與其分散時的瞬間施加的電壓成正比的電荷。以與產生油墨滴相同的速率改變電荷電極的電壓，可使每一油墨滴充電至預定的程度。油墨滴流繼續飛馳并通過保持在固定電位(通常為+/-2.5kV)的兩個偏轉板之間。在該電場存在下，使油墨滴偏轉朝向其中一個偏轉板，其偏轉量正比于其所帶的電荷。未帶電荷的油墨滴不會偏轉而因此收集于一槽中，并再循環到油墨噴嘴。那些帶有電荷的油墨滴則被偏轉，撞擊在與其偏轉方向成直角的高速運行中的基質上。通過改變每一個別油墨滴上所帶的電荷，便可印出所要求的圖案。
噴墨式印刷技術可由計算機控制而用于連續變化數據的高速印刷。噴墨式印刷的方法可分為三大類高壓，低壓以及抽真空技術。所有這些方法已描述并使用在通用的噴墨式印刷中，當然也可用于本發明中。
各類常用的噴墨式印刷技術的綜述可見于下列公開文獻Kuhn等人的Scientific American,April,1979,162-178以及keeling,Phys.Technol.,12(5),196-303(1982)。各種噴墨式裝置則描述于美國專利U.S.Pat.3,060,429、3,298,030、3,373,437、3,416,153以及3,673,601。本發明的概要本發明是關于一種將圖表油墨固定在諸如用于印刷電路板制造的疊層體上的改良方法(以及由該方法所得的物品)。
目前是以研磨性砂漿液機械式地刷擦疊層體，以提供圖表油墨粘合位置所需的粗糙表面。現在已發現經粗糙處理的表面并非可實現油墨與疊層體之間有良好化學和機械粘合的唯一方法。令人驚異的是，將印刷電路板的未鍍表面短暫地曝露于強UV光源(亦即100-400瓦/英寸(watt/in))，可使通常不會粘合到疊層體表面的圖表油墨在該UV處理后能以優異的強度粘合。
附表詳示代表性樣品的試驗結果。優選體系的詳細說明參照下文說明可更為了解本發明。
進行初始試驗，以評估在圖表印刷之前將疊層體的未鍍面曝露在UV光下的效果。附表中，“等級”一欄表示未曝露在UV下的粘合等級，而“有UV”一欄表示曝光后的粘合等級。這種評定等級的系統是由膠帶的粘合試驗(ASTM D 3359)而進行的，其中等級劃分為0至5。等級5表示沒有油墨脫落在膠帶上，等級0則表示超過65％的油墨被轉移到膠帶上。
“等級”欄中表示某種程度的油墨脫落，這是無法被接受的，除非在印刷前對該材料施以擦刷處理。UV欄(即，疊層體曝露于UV下，約300mJ/cm2)則沒有油墨脫落，這表示因曝露于UV光下，而已產生某些表面的化學改變。
對疊層體進行高UV(頻率近于可見光)以及紅外光的試驗。兩種試驗都表示這兩種光都沒有達到所要求的印刷等級。進行了一項時間研究，以檢測其表面變化在時間上是永久性的或是暫時性的。而80天后的疊層體試驗表示仍可印刷而沒有油墨脫落。
因此，使用UV光來代替機械式地擦刷疊層體的未鍍面已表明是可行的且為極經濟有效的方法。這種系統的獨特化學性使得在壓制操作破壞時具有良好的解脫性質，而且使其本身僅通過極少的UV曝光照射而產生官能基團(有利于圖表的粘合)。
在單面式疊層體的照射期間所發生的光化學的化學機理，據信是一種o-光-弗利斯(o-photo-Fries)機構。這種機構是由BRA-表氯醇光致降解作用的模型研究而得。曝露于UV光下時的解聚作用會形成甲酸酯類(醛類)以及二元羧酸基團。然后這些官能基團會起著用于UV可固化環氧基油墨粘合的位置的作用。
通過改變UV烘箱上的輸送帶速度可使疊層體曝露于不同程度的UV。然后使用FTIR分析(G.E.EMD)及X-射線光電子光譜XPS(G.E.CRD)對樣品進行表面試驗。利用配備有使用鍺ATR晶體的Inspect IR的Nicolet Magna500掃描表面。掃描結果顯示在1740cm-1上逐漸增加的峰值高度，而對照板則幾乎沒有任何峰值。這個區域通常與酯基團(C=O)(也稱為羰基團)有關。
接著，以利用XPS的G.E.CRD分析三個未鍍的疊層體。其中兩個疊層體曝露在UV(9英尺/分和24英尺/分)，另一個為對照用(沒有UV曝光)。它們的基本表面組成及相應的結合能量總述于附表中。
其他掃描結果顯示，隨著UV量的增加，C-O基團增加而C-C基團減少。表面上的含氧物種量則由9.6％(對照組)增加到經曝露于9英尺/分UV的疊層體上的19.0％。
UV可固化的抗蝕刻性油墨組合物是含兩種或多種樹脂成份的樹脂配和物所構成。第一種樹脂成份為丙烯酸化環氧基單體或二聚物。第二種樹脂成份為具有羧基側基的丙烯酸酯。除了樹脂之外，該油墨組合物也含有光致引發劑以及有機載體。
丙烯酸化環氧基單體或二聚物是用作薄膜形成物，并且對金屬基質提供良好的粘著作用。若沒有該成份，則油墨組合物在蝕刻期間會有明顯的較差的化學抗性。
這些丙烯酸化單體及二聚物在油墨組合物中的存在量，基于油墨組合物的總重量，約為5％至約20％，優選為約10％至約15％。
優選的是來自低分子量環氧樹脂的低粘度、非揮發性、二官能的酯，如Henkel公司生產的商標名為Photomer 305的雙酚A環氧二丙烯酸酯。
具有羧基側基的丙烯酸酯可對固化油墨提供在蝕刻程序完成后由印刷電路板上剝落的能力。若沒有該樹脂，則經蝕刻的信息不能輕易地通過使用堿性溶液而由基質上剝落。具有羧基側基的丙烯酸酯在油墨中的存在量，基于油墨組合物的總重，約為8％至約43％，優選為約14％至約20％。
可用于本發明組合物中的優選丙烯酸酯，包括芳族二官能丙烯酸酯，諸如Henkel的Photomer 6158以及Henkel的Photomer 6173。
樹脂配合物可含有另外的樹脂成份。它可含有一種或多種樹脂成份以促進粘合，尤其是對金屬基質的粘合。這類粘合促進劑的用量，基于油墨組合物的總重量，可為約3％至約10％，優選為約3％至約5％。優選的這類樹脂為Henkel公司生產的，商標名為Photomer 4003的壬基酚乙氧基化單丙烯酸酯以及Henkel公司生產的商標名為Photomer 4028的雙酚A乙氧基化二丙烯酸酯。
樹脂配合物也可包含有助于改善化學抗性的樹脂成份。在本發明組合物中的這類樹脂的用量，基于油墨組合物的總重量，為約2％至約10％，優選為約4％至約6％。優選的這類樹脂為Henkel公司生產的商標名為Photomer 4028的雙酚A乙氧基化二丙烯酸酯以及Henkel公司生產的商標名為Photomer 4072的三羥甲基丙烷丙氧基化三丙烯酸酯。
其他可使用的樹脂包括那些會降低本發明組合物的粘度的。這類樹脂包括1,6-己二醇二丙烯酸酯(Radcure公司生產)。
用于降低粘度的優選樹脂包括Henkel公司生產的商標名為Photomer4160的乙氧基化新戊基乙二醇二丙烯酸酯以及Radcure公司生產的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
這些降低粘度用的樹脂當其在油墨組合物中的總量，基于油墨組合物總重量，為約10％至約25％，優選為約11％至約15％時即可發揮功效。
該樹脂配合物也可含有具有快速固化性質的樹脂，以提供本發明的油墨組合物的較快的固化速度。優選的這類樹脂包括Henkel公司生產的商標名為Photomer 4160的乙氧基化新戊基乙二醇二丙烯酸酯以及Henkel公司生產的商標名為Photomer 4028的雙酚A乙氧基化二丙烯酸酯。
這些樹脂的有效用量，基于油墨組合物的總重量，為約5％至約15％，優選為約1％至約10％。
其他可用于該樹脂配合物中的樹脂是可提供增強的交聯的。這類樹脂包括1,4-丁二醇二丙烯酸酯，1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯，1,6-己二醇二丙烯酸酯，1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯，新戊基乙二醇二丙烯酸酯，新戊基乙二醇二甲基丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，季戊四醇三甲基丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，季戊四醇四甲基丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯，二季戊四醇六甲基丙烯酸酯，三乙二醇三丙烯酸酯，三乙二醇三甲基丙烯酸酯，氨基甲酸乙酯丙烯酸酯，氨基甲酸乙酯甲基丙烯酸酯。
可提供增強的交聯的優選的樹脂為Radcure生產的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，Henkel公司生產的商標名為Photomer 4160的乙氧基化新戊基乙二醇二丙烯酸酯以及Henkel公司生產的商標名為Photomer 4072的三羥甲基丙烷丙氧基化三丙烯酸酯。
這些交聯增強性樹脂的有效用量，基于油墨組合物的總重量，為約10％至約20％，優選為約12％至約16％。
Henkel公司生產的商標名為Photomer 4072的三羥甲基丙烷丙氧基化三丙烯酸酯是在改善抗磨蝕性方面較為理想的樹脂。
可提供耐磨性的樹脂在本發明組合物中的存在量為約1％至約5％，較佳為約1％至約2％。
本發明組合物也可含有光致引發劑。許多這類材料在先有技術中是熟知的。光致引發劑可以是在曝露于諸如紫外光或可見光時會產生自由基并因此啟動聚合反應的任何化合物。某些適用的光致引發劑的實例包括蒽醌及取代的蒽醌類，諸如烷基取代的或鹵素取代的蒽醌類包括2-叔丁基蒽醌、1-氯-蒽醌、對-氯蒽醌、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、八甲基蒽醌及2-戊基蒽醌；其他取代的或未取代的多環苯醌類包括1,4-萘醌、9,10-菲醌、1,2-苯并蒽醌、2,3-苯并蒽醌、2-甲基-1,4-萘醌、2,3-二氯萘醌、1,4-二甲基蒽醌、2,3二甲基蒽醌、2-苯基蒽醌、2,3-二苯基蒽醌、3-氯-2-甲基蒽醌、惹烯醌、7,8,9,10-四氫并四苯醌、1,2,3,4-四氫苯并蒽-7,2-二酮；乙酰苯類(acetophone)諸如乙酰苯、2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、2,2-二乙氧基-2-苯基乙酰苯、1,1-二氯乙酰苯、1-羥基環己基苯基酮、及2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-嗎啉-丙烷-1-酮；噻噸酮類諸如2-甲基噻噸酮、2-癸基噻噸酮、2-十二碳烷基噻噸酮(DTX)、2-異丙基噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2-氯噻噸酮、及2,4-二異丙基噻噸酮；以及縮酮類諸如乙酰苯二甲基縮酮及苯偶酰基二甲基縮酮；苯偶姻類及苯偶姻烷基醚類諸如苯偶姻、苯甲基，苯偶姻甲基醚、苯偶姻異丙基醚、及苯偶姻異丁基醚(亦稱為vicure 10)；偶氮化合物類諸如偶氮雙異戊腈；以及苯酮類諸如二苯酮、甲基苯酮、4,4＇-二氯苯酮、4,4′-雙二乙氨基苯酮、米蚩酮(Michler′s ketone)及呫噸酮類。若有必要也可使用光致引發劑的混合物。優選的光致引發劑為Ciba-Geigy公司生產的商標名為Irgacure 369的產品，其化學名稱為2-芐基-2-N,N-二甲基氨基-1-(4-嗎啉基苯基)-1-丁酮。
光致引發劑在該油墨組合物中的存在量為約2％至約10％，優選為約2％至約3％。
本發明的組合物也使用一種或多種有機載體。其中一種典型載體為低級醇與低級酮(優選的為各具有不超過十個的碳原子)所組成的混合物。通常使用的醇類為甲醇及乙醇。可用于本發明中的酮類包括具有不超過十個碳原子的直鏈或支鏈的脂族酮類，諸如丙酮，甲基乙基酮，甲基異丁基酮，或脂環族酮類諸如環戊酮，環己酮，或其他具有最高達十個碳原子的脂族環狀酮類。優選的有機載體為甲醇與甲基乙基酮所組成的混合物。
載體的通常使用量為油墨組合物重量的約40％至約90％，優選為約30％至約60％。
本發明組合物中也可含有導電性試劑。若有使用，則其用量為約0.2％至約2.0％。適用的導電性試劑的實例包括二甲基胺鹽酸鹽，二乙基胺鹽酸鹽，硝酸鋰，及羥基胺鹽酸鹽。優選的導電性試劑為硝酸鋰。
本發明的油墨組合物中也可使用表面活性劑，以改良組合物的表面張力。若有使用，則其在油墨組合物中的存在量為約0.01％至約0.2％。優選的表面活性劑為非離子性表面活性劑諸如氟化烷基酯類，如3M公司生產的表面活性劑，FC-430。
本發明組合物也可含有光敏劑。光敏劑通過吸收其反應最佳的波長光而增加敏感度。許多這類物質在先有技術中都熟知的。若使用，其存在量為約0.25％至約5％。
某些適用光敏劑的實例包括所有上述的光致引發劑；鹵素型光敏劑諸如四氯化碳、溴仿及三溴化碳；苯甲酸酯類諸如乙基-4-二甲氨基苯甲酸酯及2-(二甲氨基)乙基苯甲酸酯；叔胺類諸如三乙胺及三乙醇胺；苯并三唑，苯偶姻，氯醌，苯偶酰，丁二酮，5-硝基水楊醛，2,4-二硝基甲苯。優選的光敏劑為Biddle Sawyer公司銷售的商標名為Quantacure ITX的2-異丙基噻噸酮。
本發明組合物中也可使用光穩定劑，以防止組合物在曝露于自然光下時產生聚合作用。它在油墨組合物中的存在量為約0.01％至約0.1％。優選的光穩定劑為對甲氧基苯酚。
本發明油墨組合物可含有足量的腐蝕抑制劑，以抑制與油墨接觸的金屬的腐蝕，而不會對油墨印刷特性有負面影響。
適用的腐蝕抑制劑包括0.5％至5％的基本上為堿性、熱穩定的金屬有機磺酸鹽化合物。該磺酰鹽化合物可選自二壬基萘磺酸銨，堿性二壬基萘磺酸鋇，中性二壬基萘磺酸鋇，二壬基萘磺酸乙二胺，堿性萘磺酸鋇(bariurmsulphonate naphthalene sulphonate)，過堿性烷基酚酸硫化鈣，堿性磺酸鈣，過堿性磺酸鈣以及高過堿性磺酸鈣。此外，適用的腐蝕抑制劑可以是0.1％至5％的烷基胺。烷基胺類的典型實例為二丙基胺，二乙基胺以及二丁基胺。
可用于本發明中的油墨也可包含其他添加劑，它可以是能在下列方面增強油墨的任何物質(ⅰ)改善其他成份的可溶性，(ⅱ)改善印刷品質，(ⅲ)改善油墨對介質的粘合性，以及(ⅳ)控制潤濕特性，這些方面是與諸如表面張力及粘度等性質有關。
此外，其他選用性的添加劑諸如分散劑也可使用。若有使用，則其在油墨中的存在量為約0.01至約20重量百分比。再者，諸如下列的增塑劑也可存在于其中；四苯甲酸季戊四醇酯(市售名為Benzoflex S552，由Chicago,I11.的Velsicol Chemical Corporation所生產)，檸檬酸三甲酯(市售名為Citroflex 1,由Greensboro,N.C.的Monflex Chemical Company所生產)，N,N-二甲基油酰胺(市售名為Halcomid M-18-OL，由Chicago,I11.的C.P.HallCompany所生產)，以及類似的。
本發明中所用的油墨可以不加著色劑而以澄清油墨形式使用。若要求油墨是可見的(例如，用以確定油墨在固化及蝕刻操作后已完全剝除)，則可加入著色劑。通常，若油墨中存在著色劑，則其用量為約0.5％至4％，優選為約1％至約3％。可用于本發明中的著色劑包括Morfast black A,Morfastblack 101,Morfast red 102，及Morfast yellow 102。上述染料可由MortonIntemational公司購得。此外，也可使用Hektoblack X-2(BASF公司生產)。Milliken Chemicals公司也提供Milliken blue A45-1,Milliken red A45-2，及Milliken yellow A45-3等產品。用于本發明中優選的著色劑為Millikenred A45-2。
雖非本發明實際中所必須的，但本發明的油墨組合物也可經配制成包括蒸發阻滯劑(也稱為濕潤劑)的。這些化合物會防止油墨噴孔干燥或結硬皮。典型的濕潤劑包括乙二醇醚類及乙二醇酯類或它們的組合物。特定實例為諸如乙二醇和丙二醇甲基醚的化合物。
本發明配制的噴墨式油墨具有下列特征(1)25℃下約1至約10厘泊(cps)的粘度，(2)約50至約2,000ohms-cm-1的電阻率，(3)約1,200至約1,700m/sec.的聲速，以及(4)低于28dynes/cm的表面張力。可加入電解質以調整油墨的電阻率。適用的電解質包括二甲胺鹽酸鹽及羥基胺鹽酸鹽。如上述所公開的，修正油墨組合物的主要成份，以達到這些所要求的操作特征，是完全包括在熟知該技術所知的范圍內。
該噴墨式油墨組合物的粘度通常為約1至約10厘泊，優選為約2至約5厘泊。如要調整任何特定油墨配合物的粘度，除了加入能降低粘度的任何丙烯酸酯樹脂之外，可加入各種已知的粘度改性劑。此外，該噴墨式油墨組合物應能使所印出的圖像具有足夠的柔韌性，以防止裂化或起皺。
熟知該領域的技術人員應了解，本發明所公開的方法具有非常廣泛的應用，而非僅用于將圖表油墨固定在印刷電路板上。因此，可以理解的是，本發明的UV預處理方法將可用于其他的熱塑性塑料及其他的油墨或涂料上。例如，本發明方法可用于在施加環氧樹脂涂料之前制備經模制的環氧樹脂零件。許多其他應用對熟知該領域的技術人員將立即明白。附表
權利要求
1．一種用于將圖表油墨固定在疊層體上的改良方法，該方法包含下列步驟(a)以紫外光處理該疊層體的未鍍面；和(b)然后將圖表油墨印刷在該所述處理的疊層體上。
2．按權利要求1的方法，其中所述紫外光是約100至400瓦/英寸(watts/in)的寬譜高強度紫外光。
3．按權利要求1的方法，其中所述疊層體處理步驟是在高于約10mJ/cm2的紫外光下曝光。
4．按權利要求1的方法，其中所述疊層體處理步驟是在約300mJ/cm2的紫外線下曝光。
5．一種用于將圖表油墨固定在印刷電路板上的改良方法，該方法包含下列步驟(a)將該電路板的未鍍面曝露在約100至約400瓦/英寸(watts/in)的寬譜高強度紫外光下，以達約100至約150mJ/cm2的曝光程度；及(b)然后將圖表油墨印刷在所述曝光的電路板上。
6．按權利要求5的方法，其中曝光程度為約300mJ/cm2。
7．一種改良的印刷電路板，其改良在于通過用紫外光預處理所述電路板，而使所述電路板對圖標油墨的粘合具有增強的能力。
8．按權利要求7的印刷電路板，其中所述紫外光為約100至約400瓦/英寸的寬譜高強度紫外光。
9．按權利要求7印刷電路板，其中所述預處理步驟是在高于約10mJ/cm2的紫外光下曝光。
10．按權利要求7的印刷電路板，其中所述預處理步驟是在至高達約300mJ/cm2的紫外光下曝光。
11．一種用于印刷電路板的改良疊層體，其改良在于，通過用紫外光預處理所述疊層體，而使該疊層體與圖表油墨的粘合具有增強能力。
12．按權利要求11的疊層體，其中，所述紫外光為約100至約400瓦/英寸的寬譜高強度紫外光。
13．按權利要求11的疊層體，其中，所述預處理步驟是在高于約10mJ/cm2的紫外光下曝光。
14．按權利要求11的疊層體，其中，所述處理步驟是在至高達約300mJ/cm2的紫外光下曝光。
15．一種用于將油墨固定在熱塑性零件上的改良方法，該方法包含下列步驟(a)用紫外光處理該零件；及(b)然后將油墨印刷在所述處理的零件上。
16．按權利要求15的方法，其中，該紫外光是約100至400watts/in的寬譜高強度紫外光。
17．按權利要求15的方法，其中，所述處理步驟是在高于約10mJ/cm2的紫外光下曝光。
18．按權利要求15的方法，其中，所述處理步驟是在至高達約300mJ/cm2的紫外光下曝光。
全文摘要
本發明是關于一種將油墨固定在諸如印刷電路板用的疊層體的熱塑性塑料上的改良方法,其中該疊層體是短暫地曝露于強紫外光(UV)源下。一般圖表油墨在未經UV預處理是不能粘合在這類疊層體表面上的,在經受這種UV處理后,具有優良的粘合力。
文檔編號H05K3/00GK1224989SQ9812397
公開日1999年8月4日 申請日期1998年11月9日 優先權日1998年11月9日
發明者蒂莫西·A·霍爾德 申請人:通用電氣公司