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当触变性对油墨性能的影响与探索

发布时间:2021-09-14 18:07:34 阅读: 来源:焊锡机厂家

触变性对油墨性能的影响与探索

前言:在现代PCB的整个生产制程中,油墨已成为PCB制作工艺中不可缺少的辅助材料之一。它在PCB制程用材中占据着非常重要的地位。油墨使用的成败,直接影响到PCB出货的总体技术要求和品质指标。为此,PCB生产厂家都非常重视油墨的性能优劣。除油墨粘度广为人知之外,作为油墨的触变性往往被人们所忽略。而它对印的效果却起着非同小可的作用。

为了更清晰地说明触变性对印效果的影响,我们还必须从最基本的油墨以及丝印的原理讲起。然后再引入触变性这个概念。

一、丝

丝是印工艺中不可缺少的材料之一。缺少丝便不可称之为印,丝是印工艺的灵魂。丝几乎都是丝织物(当然也有非丝织物的)。

以材料区分一般为:尼龙、聚脂、不锈钢

以编织方法可 rdquo;分为:平织、绫织

以丝的结构可分为:单股、多股

以的粗细可分为:S(薄型)、T(中型)、HD(重型)

以的目数可大致分为:低目数、中目数、高目数

在PCB行业中,最为常用的是T型。S及HD型,除个别特殊需要情况之外,一般都不采用。这是由于PCB行业是一个高科技的专业性极强的行业,它不同于制作单纯的手工及艺术性的技艺,一般手工及艺术性的技艺其要求的技术层次并不高,它只要能满足或达到人的视觉效果就可以了。而对PCB,就不仅仅是看得整齐漂亮就行了,PCB要用在有电流导通及有信号传输上,它必须达到电性能要求精细的几何尺寸,而这几何尺寸是需要进行严格的度量的。因此,我们对几个重要的与丝有关的技术参数要了解。

①丝的厚度:

厚度是指丝在无张力状态下,静置时厚度的测定值。此测定值是从测量数据中得出的统计平均值,用μm表示。厚度由构成丝的丝的直径决定,与丝透墨量有关。

丝厚度见图

②丝的开孔面积率:

是孔面积与丝面积的比值,用百分比%来表示,这数值越大,则孔的开度就越大。

开孔面积率见图

③丝的透墨量:

这里指的是理论值,在实际印生产中,透墨量会受丝的材质、性能、规格油墨的粘度、颜料的细度、油墨的触变性,刮板的硬度、印刷的压力、印刷的速度、触距等的因素影响有关。

油墨透墨量= 丝厚度Ftx丝开孔面积率x10000 。

= Ft 。W2/(W+d)2 。10000(单位:cm3 / m2 )

透墨量见图

以上三项技术指标与下文所讨论的内容有着非常密切的关系。

二.油墨

是指用于印制板的有色胶状物质。常由合成树脂、挥发性溶剂、油类和填充剂、干燥剂、颜料和稀释剂等组成。常称油墨。

㈠ 油墨的组成:

1.树脂:树脂是形成墨膜,决定油墨性能的重要组成成分。著名的PCB油墨品牌, 都有自己的专利配方。平时我们所说的该品牌油墨性能如何优良。其实是树脂 在里面起作非常重要的作用,是它决定了油墨的操作性、光泽度、粘结性、硬度、耐水性、耐溶剂性、耐酸碱性、耐温性等等。

2.溶剂:溶剂的功能:

①溶解树脂。使之成为良好的连结下位机:各模板采取总线技术制作料;

②溶解颜料和助剂;

③调节油墨粘度;

④调节油墨的干燥速度;

⑤对承印物的溶解渗透,增强附着力。

油墨的溶剂并不是单一品种和但一组份的。因考虑到溶解力和干燥速度的问题,溶剂多数为混合性物。不同的油墨,不同的用途,就有不同的溶剂。所以油墨生产商会配有几种不同类型的溶剂。而针对一种油墨只允许有一至两种类型的溶剂可以配用。一般来说,对于同一个油墨生产商,由于其研发采用的树脂体系基本上是确定的,所以,同一个油墨生产商生产的油墨,其所提供的溶剂可以通用。举例来说,英国COATES生产的油墨,只要是英国COATES所生产的溶剂,基本上都可以通用。但是,我们还是坚持一种油墨应配用相配套的专用稀释剂。

⑴ COATES 提供的稀释剂系列产品

⑵ COATES 产品与之对应配套的稀释剂

随意配用稀释剂,会导致油墨的凝胶(结块),剥落,颜色不均,耐化学性、抗热冲击性、附着力下降等不良毛病。那种不管什么油墨,都把"防白水""783"当成万能溶剂往里加的做法,是不正确的。

3.色料:主要是使用颜料。颜料按类别分,可分为有机颜料和无机颜料。有机颜料系指非矿物质类,其色彩绚丽,色谱齐全,但通常遮盖力不好。无机颜料是指矿物质类。如:钛白、锌白、铁蓝、碳黑等,它们的遮盖力好,耐光耐老化性强,PCB油墨多属此类油墨。

颜料除做为色料外,同时对于油墨的耐光性,耐热性、耐熔剂性、耐化

学品性等方面也起着一定的作用。

4.助剂:油墨中添加助剂的目的是为了改善油墨的物理性能,增强油墨的印刷适性,提高印刷效果。助剂包括:消泡剂、分散剂、稀释剂、均匀剂、牢固剂、颜色分离阻止剂、沉淀阻止剂、增塑剂、偶联剂、紫外线吸收剂、催化剂、增稠剂等等。

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三.PCB油墨几个重要的技术性能:

PCB油墨品质是否优异,原则上不可能脱离以上几大组分的组合。油墨品质优异,是配方的科学性,先进性以及环保性的综合体现。其体现在:

①粘度:是动力粘度(dynamic viscosity)的简称。一般用viscosity表示,即流体流动的剪切应力除以流层方向的速度梯度,国际单位为帕/秒(Pa。S)或毫帕/秒(mPa。S)。在PCB生产中是指油墨受到外力推动产生的流动性。

选用高磁磁选滚筒粘度单位的换算关系:

1Pa。S =10P =1000mPa。S =1000 CP=10dpa.s

②可塑性:指油墨受外力作用发生变形后,仍保持其变形前的性质。油墨的可塑性有利于提高印刷精第6元素和兴达泡塑分别成立了研发小组度;

③触变性:(thixotropic)油墨在静置时呈胶状,而受到触动时粘度发生变化的一种性质,又称摇变性、抗流挂性;

④流动性:(流平性)油墨在外力作用下,向四周展开的程度。流动度是粘度的倒数,流动度与油墨的塑性和触变性有关。塑性和触变性大的,流动性就大;流动性大的则印迹容易扩大。流动性小的,易出现结,产生结墨现象,亦称纹;

⑤粘弹性:指油墨在刮板刮印后,被剪切断裂的油墨迅速回弹的性能。要求油墨变形速度快,油墨回弹迅速才能有利于印刷;

⑥干燥性:要求油墨在版上的干燥愈慢愈好,而希望油墨转移到承印物上之后,则要求越快越好;

⑦细度:颜料及固体料颗粒的大小,PCB油墨一般小于10μm,细度的大小应小于孔开度的三分之一;

⑧拉丝性:用墨铲挑起油墨时,丝状的油墨拉伸不断裂的程度称为拉丝性。墨丝长,在油墨面及印刷面出现很多细丝,使承印物及印版沾脏,甚至无法印刷;

⑨油墨的透明度和遮盖力:对于PCB油墨,根据用途和要求的不同,对油墨的透明度和遮盖力也提出各种要求。一般来说,线路油墨、导电油墨和字符油墨,都要求有高的遮盖力。而阻焊剂则比较灵活。

⑩油墨的耐化学品性:PCB油墨根据使用目的的不同,相应要求对酸、碱、盐和溶剂等要求都有严格的标准;

⑾ 油墨的耐物理特性:PCB油墨必须符合耐外力划伤、耐热冲击、抗机械剥离,以及达到各种严格的电气性能要求;

⑿ 油墨的使用安全和环保性:PCB油墨要求具备低毒、无臭、安全和环保型。

以上我们归纳了十二个PCB油墨的基本性能,而其中在印的实际操作过程中,与操作者密切相关的是粘度问题。粘度的高低,对丝印的顺当与否,关系极大。所以在PCB油墨技术文件和QC报告中,粘度都标注得清清楚楚,指明在什么条件下,用什么类型的粘度测试仪器等。在实际印刷过程中,如果油墨粘度偏高,会造成漏印困难,图形边缘锯齿严重,为了改善印刷效果,就会加入稀释剂,使粘度达到要求。但不难发现,在很多场合下,为了想获得理想的分辨率(解像力),不管你采用什么粘度,都始终无法实现。为什么呢?经深入研究之后,才发现,油墨粘度是个重要的因数,但并非唯一的。还有另一个相当的重要因数--------触变性。是它,也在影响着印刷精度。

四.触变性:(thixotropic)

粘度与触变性是两个不同的物理概念,可以这样来理解,触变性是油墨粘度发生变化的表征。

油墨在一定的恒温下,假设油墨内的溶剂没有很快挥发,这时油墨的黏度是不会改变的,粘度与时间没有关系,粘度不是一个变量,而是一个常数。

当油墨被外力作用(搅拌)之下,粘度即发生变化,随着作用力的延续,粘度会继续变小,但不会无限制的下降,到了一定的极限而停止。而当外力作用消失之后,经过一定时间的静置,油墨又能自动逐渐恢复到初始的状态。我们将这种在外力作用下,油墨粘度随着时间的延长而下降,但当外力消失之后,又能恢复到原来粘度的可逆物理特性称之为触变性。触变性是一个在外力作用下,与时间有关的变量。

在外力作用下,作用力持续时间越短,粘度下降得明显的,我们就称这种油墨的触变性大;相反,如果黏度下降不明显,就称触变性小。

五.油墨触变性的反应机理和控制

触变性到底是怎么一回事呢?为何油墨在外力的作用下,黏度会变小,而外力消失,静置一定时间后,又能恢复原来的粘度?

决定油墨是否具备触变性的必要条件,首先是带有粘性的树脂,其次是填充有一定体积比例的填料及色料粒子。树脂、填料、色料、助剂等经过研磨加工之后,非常均匀的混合在一起,它们是一种混合物。在未接受外来热能或紫外线光能作用的状态下,它们以一种不规则的离子团存在。在常态下,它们由于互相吸引而有序的排列,表现出高粘度的状态,但并不发生化学反应。而一旦受到外来的机械作用力,打乱了原来有序的排列,切断了互相的吸引链,成为无序的混乱状态,表现出粘度变

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