Рідка композиція, що фотополімеризується, для одержання захисної маски друкарських плат

Изобретение относится к жидким фотополимеризующимся композициям для изготовления защитной маски печатных плат, изготовления печатных форм и может быть использовано в радиотехнической, полиграфической и других отраслях промышленности, где используются фотоотверждаемые покрытия. Известна фотополимеризующаяся композиция для нанесения защитных покрытий и изготовления печатных форм [1}, включающая олигомера, a,w-метакрил-ди(диэтилен-гликоль)-фталат, акриловый мономер (триакрилатпентаэритрита), фотоинициатор (4-фенилбензофенон) и катализатор (диалкиламиноэтилметакрилат), которая обладает высокой светочувствительностью и адгезией полимерного материала к поверхности платы. Недостатком данной композиции является значительное снижение светочувствительности при длительном (более 6 месяцев) хранении композиции, что ведет к увеличению времени экспонирования (формирования): при хранении композиции 1 месяц с 30-50 с (в зависимости от толщины покрытия и источника излучения) до 60-90 с, а при хранении 6 месяцев до 120-180 с. Влагоустойчивость защитной маски, полученной из данной композиции по электрическому сопротивлению после выдерживания 10 суток в условиях относительной влажности (95±3%) и температуре (40±2°С), составляет 1 ·10 Ом, что ниже требуемой. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой, является фотополи-меризующаяся композиция, включающая a,w-метакрил-ди(диэтиленгликоль)-фталат, изобутиловый эфир бензоина, винилтриэ-токсисилан, краситель [2]. Недостаток композиции - низкая светочувствительность, что приводит к увеличению времени экспонирования защитной маски на поверхности печатной платы и препятствуе т автоматизации этого процесса. Кроме того композиция обладает недостаточной адгезией к поверхности платы. Цель изобретения - разработка жидкой фотополимеризующейся композиции с высокой светочувствительностью, сохраняющейся постоянной в процессе хранений в течение не менее б месяцев, а также повышение влагоустойчивости и адгезии защитной маски к поверхности печатной платы. Поставленная цель достигается тем, что известная жидкая фотополимеризующаяся композиция для получения защитной маски печатных плат, включающая полимеризаци-онноспособное акрилсодержащее соединение a,w-метакрил-ди(диэтилентликоль)-фталат, фотоинициатор, винилтриэтоксиси-лан и окрашивающее вещество, в качестве фотоинициатора содержит 2,2-диметокси-2-фенилацетофеїч, в качестве окрашивающего вещества пигмент фталоцианиновый зеленый и дополнительно глицидный эфир метакриловой кислоты, диакриловый эфир эпоксидной смолы на основе ЭД-20 и наполнитель аэросил А-300 при следующем соотношении компонентов, мас.ч,: Соединение a,w-метакрил-ди(диэти-ленгликоль)-фталат выполняет роль фотополимёризационноспособного олигомера. 2,2-Диметокси-2-фенилацетофенон является более эффективным по сравнению с изобутиловым эфиром бензоина фотоинициатором. Глицидный эфир метакриловой кислоты используется в качестве компонента органического синтеза. Наличие глицидного эфира метакриловой кислоты в составе фотополимеризующейся композиции повышает светочувстви тельность композиции и позволяет сохранить ее (светочувстви тельность) постоянной в течение, не менее, 6 месяцев. Это объясняется наличием сопряженных акриловой и эпоксидной групп в молекуле мономера. Кроме того, глицидный эфир метакриловой кислоты, вступая в реакцию радикальной полимеризации с ненасыщенными компонентами композиции обеспечивает повышение влагоустойчивости защи тной маски. Введение диакрилового эфира эпоксидной смолы в присутствии глицидного эфира метакриловой кислоты обеспечивает повышение адгезии защитной маски к поверхности печатной платы и при этом исключается применение органических растворителей. Окрашивающее вещество вводится в композицию для контроля равномерности нанесения композиции на поверхность платы и для контрастности защитной маски по отношению к стеклотекстолитовой подложке и проводникам. Использование в предложенной композиции малахита зеленого (как в прототипе) не обеспечивает должной контрастности и обесцвечивается в процессе формирования защитной маски. Пигмент фталоцианиновый зеленый обеспечивает достаточную контрастность и устойчив к УФизлучению. Применение аэросила А-300 в качестве наполнителя регулирует реологические свойства фотополимеризующейся композиции и достижение необходимой толщины защитной маски на поверхности платы. Суть изобретения поясняется конкретными примерами его осуществления (см.табл.1). Для изготовления фотополимеризующейся композиции предварительно на краскотерочной машине готовили концентрат, состоящий из аэросила, пигмента фталоци-анинового зеленого и a,w-метакрилди(диэтиленгликоль)-фталата. Затем в чан замесочный скоростной мешалки (диссоль-вер)с частотой вращения 500 об/мин, загружали концентрат и оставшиеся компоненты в соответствии« примерами в табл.1 и смешивали в течение 30 мин. Вязкость полученной композиции определяли по В3-4 с диаметром сопла 4 мм. Вязкость композиции в зависимости от ее состава (в том числе и прототипа) изменяется в пределах 20-45 с и не оказывает влияния на процесс нанесения композиции на плату и свойства защи тной маски. Защитный рельеф на печатной плате формировали фотохимическим способом. Композицию наносили на печатную плату, покрывали лавсановой защитной пленкой толщиной 5-10 мкм и помещали в специальную копировальную раму, обеспечивающую совмещение фотошаблона (позитива на лавсановой основе) с рисунком платы, его фиксацию и прижим. В качестве источника УФ-излучения использовали ртутнокварцевую лампу ДРТ-1000 энергетическим излучением 47 Вт/м. Энергетическая экспозиция в диапазоне длин волн 340-380 нм составляла ~ 4300 Дж/м 2 для примеров 2-5, (табл.1) для прототипа и примера 1 ~11300 Дж/м 2 и для примера 6~5700 Дж/м 2. После экспонирования незаполимери-зованные участки на печатной плате проявляли 1%-ным водным раствором соды комнатной температуры в течение 3-5 мин, промывали дистиллированной водой, сушили сжатым воздухом (60°С 2 мин) и термооб-рабатывали при 130°С в течение 30 мин. Для определения светочувстви тельности композиции ее наносили на поверхность стеклотекстолита, покрывали, как в выше описанном примере, лавсановой защитной пленкой и помещали в копировальную раму. В качестве фотошаблона использовали фотосенситометрический ступенчатый клин с диапазоном плотностей 0,2-1,5 Б с шагом 0,05 Б. Образец помещали под УФ-источником света. Энергетическая экспозиция составляла 5640 Дж/м 2. После удаления незаполи-меризовавшейся композиции определяли номер, а соответственно и оптическую плотность, поля фотосенситометрического клина. Светочувстви тельность композиции в м 2/Дж вычисляли по формуле: где Н0 - энергетическая доза облучения, Дж/м 2; te - коэффициент пропускания стекла рамы в УФ-зоне спектра (340-380 нм); Di - оптическая плотность 1-го поля фотосенситометрического клина, соответствующая первому отвержденному полю. Влагоустойчивость защитной маски определяли на покрытых защитной маской тест-платах. Образцы выдерживали в течение 10 суток в камере влажностью (95±3)·при температуре (40±2)°С, что соответствует ГОСТ 16962-71 метод 207-2. Оценивали влагоустойчивость защитной маски по электрическому сопротивлению изоляции по ГОСТ 6433.2-71. Адгезионную прочность к материалу платы определяли с помощью устройства, разработанного УНИИПП (г.Львов) и предназначенного для испытания фотополимерных печатных форм. На подложке из стеклотекстолита по оптимальным режимам формировали 3 ряда по 10 прямоугольных элементов и площадью 6,656 мм 2. Отрезали полоску с одним рядом элементов, вставляли его в устройство для определения адгезии, которое закрепляли в верхнем зажиме разрывной машины МПС-500. Второй конец полоски закрепляли в нижнем зажиме разрывной машины. При движении его вниз со скоростью 10 мм/мин по стрелочной шкале определяли усилие сдвига элементов с поверхности подложки где Fn - усилие, при котором происходит сдвиг фо тополимерного элемента; Sn - площадь элемента. Результаты испытаний приведены в табл.2. Образцы, полученные по примерам, приведенным в табл.1 устойчивы в течение 10 с к воздействию расплавленного припоя температурой (260 ±5)°С, выдерживают шестикратное циклическое воздействие температур (-60, +120°С), удельное объемное электрическое сопротивление составляет 1014Ом. Анализируя полученные результаты испытаний, приведенных в табл.2 из примеров 2-5 видно, что дополнительное введение в состав фо тополимеризующейся композиции глицидного эфира метакриловой кислоты от 5 до 20% значительно повышает светочувствительность композиции и стабилизирует этот показатель на протяжении длительного времени (6 месяцев), что позволяет в 2-3 раза сократить время экспонирования защитной маски и исключить затраты на корректировку те хнологического режима изготовления печатных плат. Совместное присутствие глицидного эфира метакриловой кислоты и диакрилово-го эфира эпоксидной смолы ЭД-20 ведет также к одновременному повышению адгезионной прочности и влагоустойчивости защитной маски, электрическое сопротивление изоляции которой после влажной обработки приближается к значениям электрического сопротивления изоляции определенной в нормальных условиях (влажность 6065%, температура 20-22°С). Это повышает надежность эксплуатации печатных плат в различных климатических условия х. При содержании фотоинициатора менее 1 мас.ч. (пример 1) происходит снижение светочувствительности. Повышение содержания фотоинициатора выше 3 мас.ч. (пример 6) приводит к снижению адгезии защитной маски к поверхности платы, что объясняется фильтрующим эффектом УФизлучения в верхних слоя х композиции. Добавление в состав композиции окрашивающего вещества более 0,5 мас.ч. снижает ее светочувствительность, менее 0,05 не обеспечивает требуемой контрастности. При содержании глицидного эфира метакриловой кислоты менее 5 мас.ч, наблюдается снижение его стабилизирующего действия (пример 1). В случае увеличения содержания его выше 25 мас.ч., снижается влагоустойчивость защитной маски. Введение диакрилового эфира эпоксидной смолы ЭД-20 менее 1 мас.ч. недостаточно для повышения адгезии защитной маски к плате. Содержание эпоксиакрилата выше 20 мас.ч. приводит к значительному ухудшению проявляющих способностей, что приводит к необходимости использования органических растворителей. Предлагаемая совокупность компонентов и их количественное соотношение позволили получить фотополимеризующуюся композицию для получения защитной маски, которая обладает повышенной, по сравнению с прототипом, светочувствительностью и стабильностью этого показателя на протяжении не менее 6 месяцев, влагоустойчивостью и адгезией.