JP2021507966A - プリント回路基板を製造するためのソルダーマスクインキジェットインキ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント回路板を製造するためのソルダーマスク(solder mask)インキジェットインキおよびインキジェット法に関する。
インキジェット印刷法は、プリント回路板(PCB)の製法を更に改善するために提唱されてきた。
本発明の目的は、PCBを製造するためのソルダーマスクインキジェットインキを提供することであり、ここで特に優れた物理的特性および難燃性を維持しながら、はんだ付け工程中の高い熱応力に耐える高品質なソルダーマスクが製造され得る。
定義
例えば一官能性重合性化合物における用語「一官能性」は、重合性化合物が1個の重合性基を含むことを意味する。
ル基である。
放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキは、以下に記載するように光開始剤、重合性化合物および難燃剤を含んでなる。
間である。
放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキは、式Iに従う難燃剤を含んでなり、
R1は、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アルカリール基、置換もしくは非置換アラルキル基、および置換もしくは非置換アリール基からなる群から独立して選択され;
R2は、OR4、水素、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アルカリール基、置換もしくは非置換アラルキル基、および置換もしくは非置換アリール基からなる群から選択され;
R3は、OR5、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アルカリール基、置換もしくは非置換アラルキル基、および置換もしくは非置換アリール基からなる群から選択され;
R4およびR5は、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アルカリール基、置換もしくは非置換アラルキル基、および置換もしくは非置換アリール基からなる群から選択され;
ただしR1からR5の少なくとも1つは置換もしくは非置換アリールを表す。
R6からR9が置換もしくは非置換アリール基を独立して表し、そしてLが芳香族炭素原子を介してホスフェート基に結合した二価の連結基を表す。
ソルダーマスクインキジェットインキは、カチオン性またはフリーラジカル重合性化合物を含むことができる。
フリーラジカル重合性化合物はモノマー、オリゴマーおよび/またはプレポリマーであ
ることができる。モノマーはまた、希釈剤とも呼ばれる。
カチオン性重合性化合物は、モノマー、オリゴマーおよび/またはプレポリマーであることができる。
エーテル基およびアクリレート基を含む特に好適なモノマーは、2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチル アクリレートである。
ソルダーマスクインキジェットインキは、接着促進剤、例えば国際公開第2004/028225号パンフレットに開示されたものを含んでなることが好ましい。
ソルダーマスクインキジェットインキは、好ましくは少なくとも2つのフェノール基を含んでなるフェノール化合物を含んでなる。フェノール化合物は、2,3,4個またはそれより多くのフェノール基を含んでなることができる。
R3およびR4は、水素原子、置換もしくは非置換アルキル基、ヒドロキシル基、および置換もしくは非置換アルコキシ基からなる群から独立して選択され、
Yは、CR5R6,SO2,SO,S,OおよびCOからなる群から選択され、
R5およびR6は、水素原子、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アルカリール基、置換もしくは非置換アラルキル基、置換もしくは非置換(ヘテロ)アリール基からなる群から独立して選択され、
R5およびR6は、5から8員環を形成するために必要な原子を表すことができる。
量%から20重量%の間、より好ましくは1重量%から15重量%の間、最も好ましくは2.5重量%から10重量%の間である。
ソルダーマスクインキジェットインキは実質的に無色のインキジェットインキであるが、好ましくは放射線硬化型インキジェットは少なくとも1種の着色剤を含む。
放射線硬化型インキジェット中の着色剤が顔料ならば、放射線硬化型インキジェットインキは顔料を分散するために好ましくは分散剤を含み、より好ましくは高分子分散剤を含む。
―統計的に重合されたモノマー(例えばモノマーAおよびBがABBAABABに重合);
―交互重合化モノマー(例えばモノマーAおよびBがABABABABに重合);
―グラジエント(テーパー型)重合化モノマー(例えばモノマーAおよびBがAAABAABBABBBに重合);
―ブロックコポリマー(例えばモノマーAおよびBがAAAAABBBBBBに重合)、ここで各ブロックのブロック長(2,3,4,5またはそれ以上)が高分子分散剤の分散能に重要となる;
―グラフトコポリマー(グラフトコポリマーは、重合骨格と骨格に付いた重合側鎖からなる);および
―これらポリマーの混合形、例えばブロックグラジエントコポリマー。
・BYK CHEMIE GMBHから入手可能なDISPERBYK(商標)分散剤;・NOVEONから入手可能なSOLSPERSE(商標)分散剤;
・EVONIKからのTEGO(商標)DISPERS(商標)分散剤;
・MUENZING CHEMIEからのEDAPLAN(商標)分散剤;
・LYONDELLからのETHACRYL(商標)分散剤;
・ISPからのGANEX(商標)分散剤;
・CIBA SPECIALTY CHEMICALS INCからのDISPEX(商標)およびEFKA(商標)分散剤;
・DEUCHEMからのDISPONER(商標)分散剤;および
・JOHNSON POLYMERからのJONCRYL(商標)分散剤。
放射線硬化型インキジェットインキは、好ましくは少なくとも1つの光開始剤を含むが、複数の光開始剤および/または共開始剤(co−initiator)を含む光開始系を含んでもよい。
.276−293に開示されている。
フリーラジカル光開始剤の具体例には、限定するわけではないが以下の化合物またはそれらの組み合わせを含むことができる:ベンゾフェノンおよび置換ベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシル フェニルケトン、チオキサントン、例えばイソプロピルチオキサントン、2−ヒドロキシ―2−メチル―1−フェニルプロパン―1−オン、2−ベンジル―2−ジメチルアミノ―(4−モルホリノフェニル)ブタン―1−オン、ベンジルジメチルケタール、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィン オキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイル―ジフェニルホスフィン オキシド、2,4,6−トリメトキシベンゾイルジフェニルホスフィン オキシド、2−メチル―1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンまたは5,7−ジヨード−3−ブトキシ−6−フルオロン。
)。別の方法は、重合するネットワークに組み込まれるように反応性を上げることである(例えば2,3またはより多くの光開始基(photoinitiating group)を有する多官能性光開始剤および重合性光開始剤)。
放射線硬化型インキジェットインキは、インキの耐熱性を改善するために少なくとも1つの阻害剤を含むことができる。
エーテル、およびハイドロキノン、t−ブチルカテコール、ピロガロール、2,6−ジ−tert.ブチル―4−メチルフェノール(=BHT)およびフェノチアジンも使用することができる。
放射線硬化型インキジェットは少なくとも1つの界面活性剤を含むことができるが、好ましくは界面活性剤は存在しない。
エチレンオキシド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物、およびそれらのアセチレングリコールおよびエチレンオキシド付加物(例えばポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、およびAIR PRODUCTS & CHEMICALS INC.から入手可能なSURFYNOL(商標)104、104H、440,465およびTG)を含む。
顔料を含む(pigmented)放射線硬化型インキジェットインキの調製は、当業者には周知である。好適な調製法は国際公開第2011/069943号パンフレットの段落[0076]から[0085]に開示されている。
本発明に従い電子装置を製造する方法は:
−導電パターンを含む誘電性基板に、以下に記載する放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキを噴射し;そして
−噴射したソルダーマスクインキジェットインキを硬化する、
工程を含む。
放射線硬化型インキジェットインキは、インキの小液滴を制御された様式でノズルに通して基板に吐出する1もしくは複数のプリントヘッドにより噴射されることができ、この基板はプリントヘッド(1もしくは複数)に対して移動している。
放射線硬化型組インキジェットインキは、それらを化学線、例えば電子線または紫外線照射に暴露することにより硬化され得る。好ましくは放射線硬化型インキジェットインキは、紫外線照射により、より好ましくはUV LED硬化を使用して硬化される。
・UV−A:400nmから320nm、
・UV−B:320nmから290nm、
・UV−C:290nmから100nm。
以下の実施例中に使用されるすべての材料は、別記されない限り、ALDRICH
CHEMICAL Co.(ベルギー)およびACROS(ベルギー)のような標準的な入手先から容易に入手可能であった。使用された水は脱イオン水であった。
D 1085Jである。
ソルダーマスクインキジェットインキのコーティング/プリント
ソルダーマスクインキジェットインキのUV硬化、接着性、溶剤およびはんだ耐性を評価するために、インキを25μの塗り厚で、ブラッシ済み(brushed)銅フォイル(35μ)上に塗布し、そしてH−バルブ(3回x450mJ)を使用して硬化した。さらにコーティングを150℃で60分間熱硬化した。
X−ハッチ接着は、ソルダーマスクコーティング中の4×4グリッドパターンをメスを使用して切断することにより測定した。グリッドの断片は、1mm離して切断した。グリッドを切断した後、接着は粘着テープ(Scotch 600)を表面に適用し、そして剥がすことにより評価した。
硬化したインキジェットインキの難燃性は、垂直燃焼試験により評価した。
ソルダーマスクインキジェットインキのはんだ耐性を、SOLDER CONNECTIONから入手可能な、“K”等級の63:37錫/鉛のはんだを充填したL&M PRODUCTSから入手可能なSPL600240 Digital Dynamic Solder Pot(デジタルダイナミックはんだ付け槽)を使用して評価した。はんだの温度は260℃に設定した。
上でテープ試験を用いて評価した。3Mからの粘着テープScotch 600をコーティングに適用し、そしてテープをその後直ぐに手で剥がした。
インキの粘度は、Spindle#18を100rpmの速度でBrookfield
DV−II+Pro粘度計を使用して25℃で測定した。
溶剤耐性は、ソルダーマスクの表面を綿球でこすり、塩化メチレン(CH2Cl2)に1分間浸すことにより評価した。次いでコーティングは浮き上がり(lifting)、ふ
くれ(blistering)または剥離について調査し、そして指の爪を使用して引っ掻いてコーティングが軟化しているかどうかを見た。視覚評価後、結果を1(良好)から5(悪い)に採点した。
貯蔵安定性は、60℃で7日間貯蔵した後に、ソルダーマスクの25℃での粘度の上昇を測定することにより評価した。
表5による組成を有する濃縮シアンおよびイエローおよび顔料分散物(それぞれCPDおよびYPD)を調製した。
比較の放射線硬化型インキCOMP−1からCOMP−5および本発明の放射線硬化型インキジェットインキINV−1からINV−4は、表6に従い調製した。重量の百分率(重量%)は、すべて放射線硬化型インキジェットインキの総重量に基づく。
スクインキジェットインキの燃焼性を改善することが明らかである。本発明のインキジェットインキの他の性質、例えば接着、はんだ耐性等は高レベルに維持された。
Claims (15)
- 光開始剤、重合性化合物および難燃剤を含んでなる放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキであって、難燃剤が式I
R1は、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル基、置換
もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アルカリール基、置換もしくは
非置換アラルキル基、および置換もしくは非置換アリール基からなる群から独立し
て選択され;
R2は、OR4、水素、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケ
ケニル基、置換もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アルカリール基、
置換もしくは非置換アラルキル基、および置換もしくは非置換アリール基からなる
群から選択され;
R3は、OR5、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル
基、置換もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アルカリール基、置換
もしくは非置換アラルキル基、および置換もしくは非置換アリール基からなる群か
ら選択され;
R4およびR5は、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アルケニル
基、置換もしくは非置換アルキニル基、置換もしくは非置換アルカリール基、置換
もしくは非置換アラルキル基、および置換もしくは非置換アリール基からなる群か
ら選択され;
ただしR1からR5の少なくとも1つは置換もしくは非置換アリールを表す
に従う化学構造を有することを特徴とする前記放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキ。 - R1からR5の少なくとも2つの基が置換もしくは非置換アリール基により表される請求項1に記載の放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキ。
- R1からR5が、置換もしくは非置換アリール基を表す請求項1または2に記載の放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキ。
- 難燃剤が、式II
R6からR9が置換もしくは非置換アリール基を独立して表し、そしてLが芳香族
炭素原子を介してホスフェート基に結合した二価の連結基を表す
に従う化学構造を有する請求項1から3のいずれかに記載の放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキ。 - 難燃剤が、ビスフェノールA,ビスフェノールAP,ビスフェノールB,ビスフェノールBP,ビスフェノールC,ビスフェノールE,ビスフェノールF,ビスフェノールG,ビスフェノールM,ビスフェノールS,ビスフェノールP,ビスフェノールPH,ビスフェノールTMC,ビスフェノールZおよびレゾルシノールからなる群から選択される二官能性フェノール化合物のジホスフェートエステルである請求項4に記載の放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキ。
- インキジェットインキが、フリーラジカル重合性インキジェットインキまたはカチオン性重合性インキジェットインキである、請求項1から5のいずれかに記載の放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキ。
- カチオン性重合性インキジェットインキが、少なくとも1つのエポキシ、少なくとも1つのビニル エーテル、または少なくとも1つのオキセタン基を含むカチオン性重合性化合物を含んでなる請求項6に記載の放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキ。
- カチオン性重合性化合物が、7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタ−3−イルメチル 7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン−3−カルボキシレート、ビス[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル、ポリ[(2−オキシラニル)−1,2−シクロヘキサンジオール]−2−エチル−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール エーテル、2−(2)ビニルオキシエトキシ−エチル アクリレート、1,4−シクロヘキサン−ジメタノール ジビニル エーテル、トリメチロール−プロパン トリビニル エーテル、トリエチレングリコール ジビニル エーテル、3−エチル−3−[(フェニルメトキシ)メチル]−オキセタンおよびビス[1−エチル(3−オキセタニル)]メチル エーテルからなる群から選択される請求項7に記載の放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキ。
- フリーラジカル重合性インキジェットインキが、ネオペンチル グリコール ヒドロキシピバレート ジアクリレート、イソボルニル アクリレート、ジプロピレン グリコール ジアクリレート、トリメチロール プロパン トリアクリレート、および2−(ビニルエトキシ)エチルアクリレートからなる群から選択されるラジカル重合性化合物を含んでなる請求項6に記載の放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキ。
- さらにフェノール樹脂またはヒドロキシスチレン系樹脂を含んでなる請求項1から9のいずれかに記載の放射線硬化型ソルダーマスクンキジェットインキ。
- 電子装置を製造する方法であって:
−導電パターンを含む誘電性基板に、請求項1から10のいずれかに定義した放射線硬化型ソルダーマスクインキジェットインキを噴射し;そして
−噴射したソルダーマスクインキジェットを硬化する、
工程を含む前記方法。 - 硬化がUV照射を使用して行われる請求項11に記載の方法。
- 加熱工程も含んでなる請求項11または12に記載の方法。
- 加熱工程が80から250℃の間の温度で行われる請求項13に記載の方法。
- 電子装置がプリント回路基板である請求項11から14のいずれかに記載の方法。
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