DE60305333T2

DE60305333T2 - Druckprozess und lötmaskenfarbstoffzusammensetzung

Info

Publication number: DE60305333T2
Application number: DE60305333T
Authority: DE
Inventors: John Alan Blackley HOPPER; Robert Mark Blackley JAMES
Original assignee: Fujifilm Imaging Colorants Ltd
Current assignee: Fujifilm Imaging Colorants Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: AU2003260739A1; ATE326828T1; US20060047014A1; TWI318231B; KR20050057461A; EP1543704B1; DE60305333D1; CN1695407A; EP1543704A1; WO2004028225A1; JP2005539390A; GB0221893D0; TW200420682A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen gedruckter Leiterplatten (nachfolgend PCBs), bei dem die Lötmaske auf ein Laminat aufgetragen wird, welches ein dielektrisches Substrat mit elektrisch leitenden Metallschaltungen umfasst, und bei dem die Lötmaske mittels Tintenstrahldruck eines am Computer erzeugten Lötmaskenabbildes aufgebracht wird.
Bei der herkömmlichen Fertigung von PCBs wird ein Laminat hergestellt, das ein dielektrisches Substrat umfasst, an dem auf mindestens einer Seite eine Kupferfolie befestigt ist. Die Kupferfolie wird mit einer lichtundurchlässigen Schicht überdeckt, bei der es sich typischerweise um ein Carbonäure-haltiges Polyacrylat handelt. Es wird ein Photowerkzeug hergestellt, bei dem es sich um ein negatives Abbild der gewünschten, elektrisch leitenden Kupferschaltung handelt, und es ist typischerweise eine photographische Silberhalidemulsion. Das Photowerkzeug wird auf der lichtundurchlässigen Schicht angeordnet und mit aktinischer Strahlung wie etwa UV-Licht bestrahlt. Dies bewirkt, dass die lichtundurchlässige Schicht, die der aktinischen Strahlung ausgesetzt ist, polymerisiert und aushärtet, womit ein verborgenes negatives Abbild der gewünschten Schaltungen in der lichtundurchlässigen Schicht erzeugt wird. Die nicht exponierten Bereiche der lichtundurchlässigen Schicht, die der aktinischen Strahlung nicht ausgesetzt waren, werden dann mit Hilfe eines milden wässrigen Alkalis entfernt, um die Kupferoberfläche freizulegen, und werden dann durch chemische Ätzung entfernt, was zu einem dielektrischen Substrat führt, das die gewünschten Kupferschaltungen, abgedeckt mit polymerisiertem lichtundurchlässigem Platinenlack, enthält. Dieser lichtundurchlässige Lack wird schließlich entfernt, um ein dielektrisches Substrat mit den erforderlichen, elektrisch leitenden Kupferschaltungen zu ergeben.
PCBs sind heute komplexe Schichtungen zahlreicher einzelner dielektrischer Substrate, die auf einer oder beiden Seiten elektrisch leitende Kupferschaltungen enthalten, und die Schaltungen dieser einzelnen Elemente müssen bei der Bildung der fertigen PCB auf exakte Weise elektrisch verbunden werden.
Dies wird typischerweise mit Hilfe eines ähnlichen Verfahrens erzielt wie das, welches bei der Fertigung der elektrisch leitenden Kupferschaltungen in dem oben beschriebenen Photolackverfahren verwendet wird. Damit werden die einzelnen Elemente, die ein dielektrisches Substrat umfassen, welches die elektrisch leitenden Kupferschaltungen enthält, mit einem flüssigen Lötmaskenfilm beschichtet, der auf Acrylaten mit Carbonsäuregruppen basiert. Dieser Lötmaskenfilm wird solcherart aufgebracht, dass er die Kupferschaltungen bedeckt und auch zwischen die verschiedenen Spuren der Kupferschaltungen bis auf die Oberfläche des dielektrischen Substrats selbst hinunter dringt. Es wird ein Photowerkzeug hergestellt, bei dem es sich um ein negatives Abbild derjenigen Teile der Kupferschaltungen handelt, die verbunden werden sollen. Bei diesem Photowerkzeug handelt es sich typischerweise um eine Silberhalidemulsion, die ähnlich der ist, die bei der Herstellung des Photoätzlacks für die elektrisch leitenden Kupferschaltungen verwendet wird. Das Photowerkzeug wird auf dem flüssigen Lötmaskenfilm angeordnet und mit aktinischer Strahlung wie etwa UV-Licht bestrahlt. Dies bewirkt, dass die flüssige Acrylat-Lötmaske polymerisiert und aushärtet, wo sie der aktinischen Strahlung ausgesetzt ist. Die nicht exponierten Bereiche der Lötmaske werden dann mit einem verdünnten wässrigen Alkali entfernt, wobei jene Teile der elektrisch leitenden Kupferschaltungen freigelegt werden, die elektrisch verbunden werden sollen. Die übrige Lötmaske wird durch das Exponieren an hohe Temperaturen, typischerweise zwischen 120 und 160 °C, weiter polymerisiert und gehärtet. Die freigelegte Kupferoberfläche wird dann mit einer flüssigen Lötpaste beschichtet, die durch die gehärteten Teile der Lötmaske in Position gehalten wird und erhitzt wird, um die Lötpaste zu schmelzen.
Ist die PCB eine Schichtung, die zwei oder mehr dielektrische Substrate mit elektrisch leitenden Kupferschaltungen enthält, so werden die einzelnen dielektrischen Substrate durch ein dielektrisches Prepeg (mit Harz getränkte Faserplatte) miteinander verbunden, das mit dem Substrat kompatibel ist.
Die Lötmaske bietet auch Schutz gegen Wärme, Schäden durch die Umwelt und gegen das Ausfallen der PCB während ihrer Lebensdauer. Dementsprechend ist es üblich, die Lötmaske auch auf die Außenfläche(n) der PCB aufzutragen.
Dieses Verfahren mit Hilfe von Lötmasken ist mit einer Anzahl von Mängeln behaftet. Es ist ein mehrstufiges Verfahren, das sechs einzelne Stufen umfasst und die separate Herstellung eines Photowerkzeugs erfordert. Der flüssige Lötmaskenfilm wird auf die gesamte Oberfläche des dielektrischen Substrats, das die erforderlichen elektrisch leitenden Kupferschaltungen enthält, aufgetragen, einschließlich der Bereiche, von denen er anschließend wieder entfernt wird. Dies vergeudet Material. Das Photowerkzeug ist von der Lötmaske beabstandet und wegen der Lichtbeugung neigen einige Bereiche der flüssigen Lötmaske, die sich nicht direkt unter den exponierten Bereichen des Photowerkzeugs befinden, dazu, zu polymerisieren und sind mit wässrigem Alkali schwerer zu entfernen. Dies beeinträchtigt die Bildschärfe und Leitungsdichte derjenigen Teile der Kupferschaltungen, die zwecks Kontakts mit der Lötpaste freigelegt werden sollen. Außerdem erfordert die Verwendung von Lötmasken-Acrylatpolymeren, die schnell und wirksam in einem relativ kurzen Zeitraum entfernt werden müssen, einen relativ hohen Carbonäuregehalt. Dies kann sich nachteilig auf diejenigen Teile der Lötmaske auswirken, die zum Schutz der einzelnen Elemente der PCB erhalten bleiben. Eine große Anzahl von zurückbleibenden Carbonsäuregruppen kann durch Umwandlung in das Salz der Carbonsäure auch die elektrische Sensitivität der erhalten gebliebenen Teile der Lötmaske vermindern.
Daher liegt ein deutlicher Vorteil in der Beseitigung der Notwendigkeit eines Photowerkzeugs und in der Entwicklung eines Verfahrens, in dem die Lötmaske mittels Tintenstrahldruck direkt auf ausgewählte Bereiche eines dielektrischen Substrats aufgebracht wird, wobei das Abbild am Computer erzeugt ist. Dies reduziert die Anzahl der Verfahrensschritte, da es dann lediglich notwendig ist, die Lötmaske auf die erforderlichen Teile das dielektrischen Substrats, das die Kupferschaltungen enthält, aufzubringen und die Lötmaske zu polymerisieren. Ein solches Verfahren spart Lötmaskenmaterial ein, da es nur auf diejenigen Bereiche aufgebracht wird, die abgedeckt werden müssen. Es beseitigt Fließprobleme bei dem Auftragen der flüssigen Lötmaske auf das gesamte dielektrische Substrat, das die Kupferschaltungen enthält, bei dem es oft schwierig ist, den Einschluss von Luft zwischen benachbarten Kupferspuren zu vermeiden, der die Leistung und Langlebigkeit der PCB beeinträchtigen kann. Da ein solches Verfahren kein Photowerkzeug umfasst, das von der Oberfläche der Lötmaske beabstandet ist, gibt es keine Beugung der aktinischen Strahlung und keine Polymerisation der Lötmarkierung, die nicht direkt unter den transparenten Bereichen des Photowerkzeugs liegt. Dies schafft das Potential für eine höhere Bildschärfe und Leitungsdichte der Lötpaste. Da die Lötmaske nur auf die erforderlichen Bereiche des dielektrischen Substrats, das die Kupferschaltungen enthält, aufgebracht wird, ist es nicht notwendig, die Lötmaske mittels Behandlung mit wässrigem Alkali von unerwünschten Bereichen zu entfernen. Die Lötmaske muss daher keinen hohen Gehalt an Carbonsäuren aufweisen, was das Poten tial für verbesserten elektrischen Widerstand der Lötmaske schafft.
Die deutsche Patentanmeldung Nr. DE 198 42 379 A1 offenbart ein Verfahren zum Aufbringen einer Lötmaske auf ausgewählte Bereiche des Substrats mittels Tintenstrahldruck. DE 198 42 379 A1 offenbart nicht die Zusammensetzung der dabei verwendeten Tinten.
Die europäische Patentanmeldung Nr. EP 0 540 203 A1 offenbart eine nicht leitende Tinte, die zur Verwendung in piezo-elektrischen Drop-on-Demand-Systemen (Tröpfchenabgabe nach Bedarf) geeignet ist. EP 0 540 203 A1 offenbart nicht die Verwendung der Tinte als eine Lötmaske oder Tinten, die eine organische Verbindung als Haftvermittler umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Geräts bereitgestellt, umfassend das Aufbringen einer nicht wässrigen Lötmaskentinte, die im Wesentlichen frei von organischen Lösemitteln ist, auf ein dielektrisches Substrat, das elektrisch leitende Metallschaltungen enthält, das Exponieren der Lötmaskentinte an eine aktinische Strahlung und/oder Teilchenstrahlung, optional gefolgt von einer thermischen Behandlung, wobei die Lötmaskentinte mittels Tintenstrahldruck, der von einem Computer gesteuert wird, auf ausgewählte Bereiche des Substrats aufgebracht wird, wobei die Lötmaskentinte folgende Komponenten umfasst:

A) 30 bis 90 Anteile funktioneller Acrylatmonomere, die monofunktionelle oder höherfunktionelle Acrylatmonomere sind, die 5 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer monofunktioneller Monomere umfassen;
B) 0,1 bis 30 Anteile einer die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung;
C) 0 bis 30 Anteile eines Initiators;
D) 0 bis 10 Anteile eines Polymers und/oder eines Präpolymers;
E) 0 bis 5 Anteile eines Farbstoffs;
F) 0 bis 5 Anteile einer oberflächenaktiven Substanz,

Wie im Vorangegangenen offenbart, ist die Lötmaske im Wesentlichen frei von organischen Lösemitteln. Damit ist gemeint, dass keine zusätzlichen Lösemittel erforderlich sind und lediglich Lösemittelspuren als Verunreinigungen oder Nebenprodukte bei der Herstellung der verschiedenen Komponenten, die zur Herstellung der Tinte benutzt werden, enthalten sind. Es wird bevorzugt, dass die Tinte nicht mehr als 2 Anteile, bevorzugter nicht mehr als 1 Anteil und insbesondere nicht mehr als 0,5 Anteile organisches Lösemittel, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte, enthält. Es wird am meisten bevorzugt, dass die Lötmaskentinte frei von organischem Lösemittel ist.
Die erforderliche Viskosität der Lötmaske hängt vorwiegend von dem konkret eingesetzten Druckkopf und insbesondere von seiner Betriebstemperatur ab. Gegenwärtig arbeiten die am besten geeigneten handelsüblichen Druckköpfe bei einer Temperatur zwischen 25 °C und 65 °C. Demzufolge wird es bevorzugt, dass die Viskosität der Lötmaskentinte bei 40 °C nicht mehr als 30 cPs (mPa·s) beträgt. Die Viskosität kann mit jeder geeigneten Ausstattung gemessen werden, wird jedoch vorzugsweise mittels eines Brookfield-Viskosimeters mit einer rotierenden Spindel, beispielsweise mit einer Spindel Nr. 18, gemessen. Vorzugsweise beträgt die Viskosität der Lötmaske bei 40 °C nicht mehr als 20 und insbesondere nicht mehr als 15 cPs (mPa·s). Es wird auch bevorzugt, dass die Viskosität bei 40 °C nicht weniger als 5 und insbesondere nicht weniger als 8 cPs (mPa·s) beträgt. Vorzugsweise beträgt die Viskosität bei 40 °C zwischen 8 und 15 cPs (mPa·s). In einer Ausführungs form ist die Anzahl der Anteile der Komponenten A) + B) + C) + D) + E) + F) = 100.
Vorzugsweise wird der Tintenstrahldruck mittels eines Piezo-Tintenstrahldruckers mit Drop-on-Demand-System (DOD) ausgeführt.
Der Begriff funktionelles Acrylat, wie er im Vorliegenden verwendet wird, meint ein beliebiges Monomer, das den Rest einer reaktiven Vinylgruppe wie etwa CH₂=C(R)CO- enthält, wobei R für Wasserstoff, Alkyl oder Cyano steht. Steht R für Alkyl, so handelt es sich vorzugsweise um C_1-6-Alkyl. Es wird insbesondere bevorzugt, dass die Acrylatfunktionalität von einer Methacryloyl- oder insbesondere von einer Acryloyl-Gruppe herrührt. Die Monomere können ein relativ geringes Molekulargewicht aufweisen, oder sie können oligomerischer oder polymerischer Natur sein und können ein Molekulargewicht von bis zu 30.000 aufweisen. Sie unterscheiden sich von den Polymeren oder Präpolymeren, die die Komponente D) der Tintenzusammensetzung bilden, darin, dass sie keine Polymere oder Präpolymere sind, die aus der Polymerisaton funktioneller Acrylatmonomere abgeleitet sind. Sie können jedoch makromolekular sein und können Kohlenwasserstoffrest-Gruppen enthalten, die durch ein oder mehrere Heteroatome wie beispielsweise in Polyeshern, Polyamiden, Urethanen, Polyestern und Harnstoffen verbunden sein. Die einzige Einschränkung hinsichtlich der Art und Molekulargröße der funktionellen Acrylatmonomere besteht darin, dass sie kompatibel sein müssen, das eine mit dem anderen, dass sie keine getrennten Phasen in der fertigen Lötmaskentinte bilden dürfen, dass die Lötmaskentinte die vorgeschriebene Viskosität haben muss. Typischerweise weisen die funktionellen Acrylatmonomere ein Gewichtsdurchschnitts-Molekulargewicht (Mw) unter 30.000, bevorzugter von nicht mehr als 10.000, noch bevorzugter von nicht mehr als 5.000 und insbesondere von nicht mehr als 2.000 auf, da dies dabei hilft, die Viskosität der Lötmasken tinte innerhalb der vorgeschriebenen Grenzwerte zu halten.
Konkrete Beispiele funktioneller Acrylatmonomere sind jene, die im Handel unter den Warenzeichen Sartomer^TM, Actilane^TM und Photomer^TM erhältlich sind, wie etwa Sartomer^TM 506 (Isobornylacrylat), Sartomer^TM 306 (Tripropylenglycoldiacrylat), Actilane^TM 430 (Trimethylolpropan-ethoxylat-triacrylat), Actilane^TM 251 (ein trifunktionelles Acrylatoligomer), Actilane^TM 411 (ein CTF-Acrylat), Photomer^TM 4072 (Trimethylolpropan-propoxylat-triacrylat), Photomer^TM 5429 (ein Polyestertetraacrylat) und Photomer^TM 4039 (ein Phenolethoxylat-monoacrylat). Sartomer^TM, Actilane^TM und Photomer^TM sind Warenzeichen von Cray Valley Inc, Acros BV bzw. Cognis Inc. Andere Beispiele für Polymere sind Laurylacrylat, Isodecylacrylat, Iso-octylacrylat, Butylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 1,6-Hexandiol-diacrylat, Neopentylglycol-diacrylat, Diethylenglycol-diacrylat, Butandiol-diacrylat, Trimethylolpropan-triacrylat, Pentaerythritol-triacrylat, 1,3-Butylenglycol-diacrylat, 1,4-Butylenglycol-diacrylat, Triethylenglycol-diacrylat, Pentaerythritol-tetraacrylat, Tripropylenglyol-diacrylat, Isobornylacrylat, 2-Norbornylacrylat, Cyclohexylacrylat, Phenoxyethylacrylat und Tetrahydrofurfurylacrylat.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem funktionellen Acrylatmonomer um Isobornylacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat oder Trimethylolpropan-ethoxylat-triacrylat.
Es wird bevorzugt, dass die Menge des monofunktionellen Acrylatmonomers 15 – 95 Gew.-%, bevorzugter 40 – 95 Gew.-%, insbesondere 60 – 95 Gew.-% und ganz besonders 70 und 95 Gew.-% der Gesamtmenge funktioneller Acrylatmonomere, die als Komponente A) vertreten sind, beträgt.
Die haftvermittelnde organische Verbindung kann jede beliebige organische Verbindung sein, die eine Metallchelatgruppe oder Gruppen enthält, die eine Bindung mit dem Metall eingehen können, welches die leitenden Schaltungen des dielektrischen Geräts bilden, und die mit den funktionellen Acrylatmonomeren der Komponente A) kompatibel sind. Dies wird im Folgenden als Haftvermittler bezeichnet. Der Haftvermittler kann monomerischer oder polymerischer Art sein und kann eine oder mehrere funktionelle Acrylatgruppen wie im Vorangegangenen definiert enthalten. Reagiert der Haftvermittler nicht mit den funktionellen Acrylatmonomeren der Komponente A), ist er vorzugsweise in der Lage, sich in das Polymermaterial, das von der Komponente A) gebildet wird, nach dem Exponieren an aktinische Strahlung oder Teilchenstrahlung (z.B. Elektronenstrahlung) und optional thermischer Behandlung einzufügen. Es wird jedoch bevorzugt, dass der Haftvermittler in der Lage ist, mit den funktionellen Acrylatmonomeren der Komponente A) entweder während des Exponierens an aktinische Strahlung oder Teilchenstrahlung oder während der nachfolgenden thermischen Behandlung zu reagieren. Während der Haftvermittler jede beliebige Gruppe enthalten kann, die in der Lage ist, mit den funktionellen Acrylatmonomeren der Komponente A) zu reagieren, wird es sehr bevorzugt, dass der Haftvermittler auch ein funktionelles Acrylat und insbesondere ein funktionelles Acrylatmonomer ist z.B. (Meth)Acrylsäure.
Bei der Metallchelatgruppe des Haftvermittlers handelt es sich um eine beliebige organische Moietät, die ein Wasserstoffatom enthält, das in der Lage ist, von dem Metall der elektrisch leitenden Schaltungen ersetzt zu werden, oder die ein einziges Elektronenpaar besitzt, das in der Lage ist, eine Bindung mit dem Metall zu bilden. Beispiele solcher Gruppen sind Hydroxide, insbesondere Aryl- oder Heteroarylhydroxide wie etwa Phenolhydroxide; Amine, die aliphatisch, Aryl- oder Heteroarylamine sein können; Mercaptane, die aliphatisch, Aryl- oder Heteroarylmercaptane sein können; Karbonsäuren, die aliphatisch, Aryl- oder Heteroarylkarbonsäuren sein können; Oxime und Ketoximine; Acetarylamide; Hydroxysilane und -silikone; N-haltige Heterozyklen wie etwa Imidazole, Benzimidazole, Triazole, Benztriazole, Thiazole, Isothiazole und Säureanhydride. Enthält der Haftvermittler mehr als eine Metallchelatgruppe, können diese die gleichen oder verschiedene sein. In einer bevorzugten Klasse von Haftvermittlern, die zwei Chelatgruppen enthalten, sind die Chelatgruppen an benachbarte Kohlenstoffatome angehängt, wie etwa β-Diketone, β-Ketoester, β-Ketoaldehyde und β-Ketoheterozyklen.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Metallchelatgruppe um Karbonsäure. Beispiele umfassen 2-Acrylamidoglycolsäure, Mono-2-(methacryloyloxy)ethylphthalat, Acrylsäure, Methacrylsäure, 2-Carboxyethylacrylat, 2-Acetamidoacrylsäure, Mono-2-(acryloyloxy)ethylsuccinat, 2,2-bis(acryloylamino)essigsäure, bis(2-(methacryloylethyl)phosphat, bis-(3-sulphopropyl)itaconsäure, Ethylenglycolmethacrylat, Itaconsäure, Mono-2-(methacryloyloxy)ethylphosphat, Mono-2-(methacryloyloxy)ethylsuccinat, 2-(Sulpho-oxy)ethylmethacrylsäure, 2-Acrylamido-2-methyl-1-propan-sulphonsäure, 3-Sulphopropylacrylsäure, Mono-2-(methacryloyloxy)ethylphthalat, 3-Sulphopropylmethacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Mono-2-(acryloyloxy)ethylphthalat, Actilane^TM 276 (tetrafunktionelles Urethanacrylat), Actilane^TM 320 HD 20 (difunktionelles Epoxyacrylat), Actilane^TM 340 (trifunktionelles Epoxyacrylat), Actilane^TM 505 (tetrafunktionelles Polyesteracrylat), AAEM (Acetoacetoxy-ethylmethacrylat), Photomer^TM 5929 (Polypropylenglycol-tetra-acrylat), Actilane^TM 820 (difunktionelles Acrylat), Actilane^TM 872 (difunktionelles Acrylat), Actilane^TM 890 (pentafunktionelles Melaminacrylat), Photomer^TM 5004F (Silanacrylat), Sartomer^TM 3050 (saures Monoacrylat), Mono-2-(methacryloyloxy)ethylsuccinat, bis(2-Methacryloxy)ethylphosphat, Photomer^TM 4703, 2-Hydroxy-3-phenoxy-propylacrylat und Diurethan-dimethacrylat. Sartomer^TM, Actilane^TM und Photomer^TM sind Warenzeichen von Cray Valley Inc, Acros BV bzw. Cognis Inc. Die genaue chemische Struktur derjenigen Haftvermittler, die unter kommerziellen Handelsnamen erhältlich sind, ist nicht bekannt, aber ausgehend von der Produktbeschreibung wird angenommen, dass sie Hydroxy- und/oder Carbonsäuregruppen enthalten. Viele dieser im Handel erhältlichen Haftvermittler sind von Diolen und Polyolen abgeleitet, die durch Reaktion mit (Meth)Acrylatsäure verestert sind, und demzufolge können sie freie (Meth)Acylsäure enthalten. Diese freie (Meth)Acrylsäure kann der eigentliche Haftvermittler sein. Für den Zweck der Erfindung jedoch sollen handelsübliche Mischungen, die freie (Meth)Acylsäure enthalten, als einzelne Verbindungen betrachtet werden, insbesondere hinsichtlich ihrer Säurezahlen.
Die Carboxy-haltigen Monomere können Säurezahlen über 300 mg KOH/g aufweisen, wie etwa (Meth)Acylsäure. Es wird jedoch bevorzugt, Carboxy-haltige Monomere zu verwenden, in denen die Säurezahl nicht größer als 120, bevorzugter nicht größer als 80 und insbesondere nicht größer als 30 mg KOH/g ist.
Wenn die Tintenstrahltinte eine die Metalladhäsion fördernde organische Verbindung enthält, die eine Carbonsäuregruppe enthält, kann bevorzugt werden, die Tinte in einer Zusammensetzung im Zweierpack bereitzustellen, um die Stabilität bei der Lagerung zu verbessern. In einer bevorzugten Zusammensetzung im Doppelpack sind der Initiator (Komponente C) und die Carboxyhaltige, die Metalladhäsion fördernde organische Verbindung (Komponente B) getrennt. In einer insbesondere bevorzugten Zusammensetzung im Doppelpack wird der Initiator in einer Formulierung zusammen mit entweder einigen oder allen funktionellen Acrylatmonomeren, die die (Komponente A) bilden, insbesondere mit den monofunktionellen Acrylatmonomeren, zur Verfügung gestellt.
Es wird bevorzugt, dass die Menge der die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung, die die Komponente B) bildet, in der Lötmaskentinte nicht weniger als 0,25 und insbesondere nicht weniger als 0,4 Anteile beträgt. Vorzugsweise beträgt die Menge der die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung nicht mehr als 20 Anteile, bevorzugter nicht mehr als 15 Anteile und insbesondere nicht mehr als 10 Anteile.
Nach der Polymerisation der Lötmaskentinte sollte die Lötmaske eine hohe Beständigkeit gegen Alkali und einen hohen spezifischen Widerstand aufweisen. Dementsprechend wird es bevorzugt, dass die Säurezahl der Lötmaskentinte insgesamt und somit der daraus resultierenden Lötmaske nicht größer als 30, vorzugsweise nicht größer als 20 und insbesondere nicht größer als 10 mG KOH/g ist.
Der Initiator, der mit der Komponente C) vertreten ist, kann ein Initiator sein, der optionale Synergisten enthält, die in der Branche üblicherweise benutzt werden, um die Polymerisation von funktionellen Acrylatmonomeren in Gang zu setzen. Der Initiator und der Synergist, falls vorhanden, sind vorzugsweise Initiatoren mit freien Radikalen und können durch aktinische Strahlung wie etwa UV-Licht oder durch beschleunigte Teilchen wie zum Beispiel bei der Elektronenbestrahlung aktiviert werden. Geeignete Quellen der aktinischen Strahlung umfassen Quecksilberlampen, Xenonlampen, Kohlebogenlampen, Lampen mit Wolfram-Glühfaden, Lasergeräte, Elektronenstrahlen und Sonnenlicht. Ultraviolette (UV-) Strahlung ist insbesondere die, welche von Mitteldruck-Quecksilberlampen abgegeben wird. Somit ist der Initiator vorzugsweise ein Photoinitiator.
Beispiele geeigneter Initiatoren und Synergisten sind Anthraquinon, substituierte Anthraquinone wie etwa mit Alkyl und Halogen substituierte Anthraquinone wie etwa 2-tert.Butylanthraquinon, 1-Chloranthraquinon, p-Chloranthraquinon, 2-Methylanthraquinon, 2-Ethylanthraquinon, Octamethylanthraquinon und 2-Amylanthraquinon; optional substituierte polynukleäre Quinone wie etwa 1,4-Naphthoquinon, 9,10-Phenanthraquinon, 1,2-Benzanthraquinon, 2,3-Benzanthraquinon, 2-Methyl-1,4-naphthoquinon, 2,3-Dichlornaphthoquinon, 1,4-Dimethylanthraquinon, 2,3-Dimethylanthraquinon, 2-Phenylanthraquinon, 2,3-Diphenylanthraquinon, 3-Chlor-2-methylanthraquinon, Retenquinon, 7,8,9,10-Tetrahydronaphthaacenquinon, 1,2,3,4-Tetrahydrobenzanthracen-7.2-dion; Acetophenone wie Acetophenon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2,2-Diethoxy-2-phenylacetophenon, 1,1-Dichloracetophenon, 1-Hydroxy-cyclohexyl-phenylketon und 2-Methyl-1-(-4-methylthio)phenyl-2-morpholinpropan-1-on; Thioxanthone wie etwa 2-Methylthioxanthon, 2-Decylthioxanthon, 2-Dodecylthioxanthon, 2-Isopropylthioxanthon, 2,4-Dimethylthioxanthon, 2,4-Diethylthioxanthon, 2-Chlorthioxanthon und 2,4-Diisopropylthioxanthon; Ketale wie etwa Acetophenon-dimethylketal und Dibenzylketal, Benzoine und Benzoinalkylether wie etwa Benzoin, Benzylbenzoinmethylether, Benzoinisopropylether und Benzoinisobutylether; Azo-Verbindungen wie etwa Azobisisovaleronitril; Benzophenone wie etwa Benzophenon, Methylbenzophenon, 4,4¹-Dichlorbenzophenon, 4,4¹-bis-Diethylaminobenzophenon, Michlerketon und Xanthone, einschließlich Mischungen daraus. Wichtige handelsübliche Initiatoren und Synergisten sind Speedcure^TM ITX, EHA und 3040, Irgacure^TM 184, 369, 907 und 1850 und Daracure^TM 1173. Speedcure^TM, Irgacure^TM und Daracure^TM sind eingetragene Warenzeichen von Lambson Plc bzw. Ciba GmbH.
Die Menge an Initiator und Synergist beträgt vorzugsweise nicht mehr als 20 Gewichtsanteile und bevorzugter nicht mehr als 15 Gewichtsanteile und insbesondere nicht mehr als 12 Gewichtsanteile. Es wird auch bevorzugt, dass die Initiatormenge nicht weniger als 5 Anteile beträgt.
Die Lötmaskentinte kann zu jeder passenden Zeit, nachdem die Tinte aus einer Tintenstrahldruckerdüse eines Druckkopfs ausgedruckt wurde, aktinischer Strahlung und/oder Teilchenbestrahlung ausgesetzt werden und dies umfasst das Exponieren der Tinte während des Durchlaufs und nach dem Durchlauf.
Die thermische Behandlung, der die Lötmaske nach dem Exponieren an aktinische oder Teilchenstrahlung ausgesetzt werden kann, wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 80 °C bis 250 °C durchgeführt. Es wird bevorzugt, dass die Temperatur nicht weniger als 100 °C und insbesondere nicht weniger als 120 °C beträgt. Um das Verkohlen der Lötmaske zu verhindern, beträgt die Temperatur vorzugsweise nicht mehr als 200 °C und insbesondere nicht mehr als 160 °C. Die thermische Behandlung wird normalerweise über 15 bis 90 Minuten ausgeführt. Der Zweck der thermischen Behandlung besteht darin, die Polymerisation der Lötmaske zu fördern. Diese weitere Polymerisation während der thermischen Behandlung kann beschleunigt werden, indem Initiatoren mit Radikalen mit einbezogen werden, die die thermische Aushärtung von Polymeren fördern, wie etwa Peroxide und Azo-Verbindungen. Der Zusatz solcher Initiatoren für thermische Aushärtung ist im Allgemeinen jedoch nicht erforderlich, da die Polymerlötmaske nach dem Exponieren der Lötmaske an aktinische oder Teilchenstrahlung normalerweise genügend freie Radikale zurückbehält.
Die Metallschaltungen des elektronischen Geräts können aus jedem beliebigen Metall oder jeder beliebigen Legierung sein, das/die herkömmlich für solche Geräte verwendet wird und umfassen Gold, Silber, Palladium, Nickel/Gold, Nickel, Zinn, Zinn/Blei, Aluminium, Zinn/Aluminium, und insbesondere Kupfer.
Das dielektrische Substrat des elektronischen Geräts kann aus jedem beliebigen nicht leitenden Material sein, besteht jedoch typischerweise aus Papier/Harz-Verbund oder einem Harz/Glasfaser-Verbund, Keramik, Polyester oder Polyimid (z.B. Kapton von DuPont Inc).
Das Polymer oder Präpolymer, das der Komponente D) entspricht, kann jedes beliebige Polymermaterial sein, das mit den funktionellen Acrylatmonomeren, die mit Komponente A) vertreten sind, kompatibel ist. Es unterscheidet sich von den funktionellen Acrylatmonomeren, die mit A) vertreten sind, darin, dass es keine Acrylatfunktionalität besitzt und/oder aus der Polymerisation eines oder mehrerer funktioneller Acrylatmonomere abgeleitet ist. Das Polymer oder Präpolymer weist typischerweise ein mittleres Molekulargewicht von 500 bis 100.000 auf.
Vorzugsweise beträgt das Molekulargewicht nicht mehr als 30.000 und insbesondere nicht mehr als 10.000. Es wird auch bevorzugt, dass das Molekulargewicht nicht weniger als 700 und insbesondere nicht weniger als 2.000 beträgt. Das Polymermaterial kann zu einer beliebigen Klasse von Harzen gehören, wie etwa Polyurethan, Polyester, Polyimid, Polyamid, Epoxid, silikonhaltiges Harz oder fluorierte Harzmaterialien, einschließlich Mischungen daraus. Das Polymer oder Präpolymer kann mit einem oder mehreren der funktionellen Acrylatmonomere, die mit Komponente A) vertreten sind, reagieren, oder es kann sich in das Acrylatpolymer einfügen, das durch die Polymerisation der Acrylatmonomere, die mit Komponente A) vertreten sind, gebildet wird. Es wird bevorzugt, dass die Menge der Komponente D), wenn vorhanden, nicht mehr als 10 Gewichtsanteile, bevorzugter nicht mehr als 5 Gewichtsanteile und insbesondere nicht mehr als 3 Gewichtsanteile beträgt. Es wird insbesondere bevorzugt, dass die Tinte frei von der Komponente D) ist.
Obschon die Lötmaskentinte farblos sein kann, wird es allgemein bevorzugt, einen Farbstoff einzubeziehen, da dies diejenigen Bereiche des elektronischen Geräts, auf die die Lötmaske aufgebracht wurde, deutlicher anzeigt.
Der Farbstoff, der der Komponente E) der Lötmaskentintenzusammensetzung entspricht, ist vorzugsweise ein Pigment und kann organisch oder anorganisch sein, einschließlich solcher Pigmente mit Oberflächenmodifizierung, die die Selbstdispersion der Tinte erleichtert. Das Pigment kann aus einer der anerkannten Klassen von Pigmenten stammen, die beispielsweise in dem Kapitel „Pigmente" („Pigments") in der dritten Ausgabe des Farbindexes (Colour Index) (1971) und nachfolgender Aktualisierungen und Ergänzungen dazu beschrieben sind. Beispiele anorganischer Pigmente sind Titandioxid, Preußischblau, Kadmiumsulfid, Eisenoxide, Zinnober, Ultramarin und die Chrompigmente, einschließlich Chromaten, Molybaten und gemischten Chromaten und Sulfaten von Blei, Zink, Barium, Kalzium und Mischungen und Modifikationen daraus, die handelsüblich als grünlichgelbe bis rote Pigmente unter den Namen Chrome Primrose (Schlüsselblume), Lemon (Zitrone), mittel, orange, scarlet (scharlachrot) und rot erhältlich sind. Beispiele organischer Pigmente sind die aus den Reihen Azo, Diazo, kondensiertes Azo, Thioindigo, Indanthron, Isoindanthron, Anthanthron, Anthraquinon, Isodibenzathron, Triphendioxazin, Quinacridon und Phthalocyanin, insbesondere Kupferphthalocyanin und seine nuklearen halogenierten Derivate, und auch Bäder aus sauren, basischen und beizenden Farbstoffen. Ruß, obschon strikt anorganisch, verhält sich eher wie ein organisches Pigment in seinen Dispersionseigenschaften. Bevorzugte organische Pigmente sind Phthalocyanine, insbesondere Kupferphthalocyanine, Monoazos, Diazos, Indanthrone, Anthanthrone, Quinacridone und Ruße.
Wie im Vorangehenden erwähnt, ist die Tintenstrahlzusammensetzung für die Lötmaske bei der Herstellung elektronischer Geräte von Nutzen, die ein dielektri sches Substrat und elektrisch leitende Schaltungen umfassen, wie etwa eine PCB. In diesem industriellen Sektor ist die bevorzugte Farbe Blau oder Grün. Das blaue Pigment ist vorzugsweise eines aus der Reihe der Phthalocyanine. Beispiele für blaue Pigmente sind C.I. Pigment Blue 1, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 24 und 60. Grüne Pigmente sind im Allgemeinen eine Mischung aus blauen und gelben oder orangefarbenen Pigmenten, oder sie können an sich grüne Pigmente sein wie etwa halogenierte Phthalocyanine, beispielsweise bromiertes Kupfer- oder Nickelphthalocyanin.
Das Pigment wird typischerweise in die Tintenstrahlzusammensetzung für die Lötmaske integriert, indem es zusammen mit einem oder mehreren der funktionellen Acrylatmonomere in der Gegenwart eines Dispergiermittels vermahlen wird. Das Dispergiermittel ist vorzugsweise ein Polyester/Polyamin und ist beispielsweise ein Dispergiermittel wie in der US-Patentschrift 6,197,877 offenbart. Dispergiermittel dieser Art sind unter dem Warenzeichen Solsperse Dispergiermittel (Avecia Ltd) erhältlich. Das Dispergiermittel kann auch einen Synergisten wie etwa ein quaternäres Ammoniumsalz eines teilweise sulfurierten Kupferphthalocyanin-Pigments umfassen. Beispiele solcher Synergisten sind in GB-A-1508576, GB-A-2108143 und WO 01/14479 offenbart und sind unter dem Warenzeichen Solsperse^TM erhältlich.
Das Gewichtsverhältnis von Dispergiermittel zu Synergist beträgt typischerweise zwischen 1:1 und 10:1 und beträgt vorzugsweise etwa 5:1. Die Gesamtmenge von Dispergiermittel und Synergist zu Pigment kann in einem großen Bereich variieren und beträgt typischerweise 50 Gew.-% bis 150 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Farbstoffs. Die Menge des Farbstoffs in der Lötmaskentinte beträgt vorzugsweise nicht mehr als 5 Gewichtsanteile, bevorzugter nicht mehr als 3 Gewichtsanteile und insbesondere nicht mehr als 2 Gewichtsanteile.
Die oberflächenaktive Substanz, die Komponente F) der Lötmaskentintenzusammensetzung entspricht, kann, falls vorhanden, jedes beliebige oberflächenaktive Material sein, das die Homogenität der Tintenzusammensetzung unterstützt und der resultierenden Tinte gewünschte Eigenschaften hinsichtlich Oberflächenspannung und Benetzung verleiht. Die oberflächenaktive Substanz kann auch so ausgewählt werden, dass die Viskosität der Tintenzusammensetzung auf die gewünschten Grenzwerte eingestellt wird. Sie ist vorzugsweise anionisch, vorzugsweise nicht-ionisch. Sie ist auch vorzugsweise aliphatischer Art und enthält optional Silikonatome und/oder Fluor. Die oberflächenaktive Substanz ist vorzugsweise mit den Acrylatmonomeren (Komponente A)) reaktiv und es wird insbesondere bevorzugt, dass sie eine oder mehrere funktionelle (Meth)Acrylatgruppen wie im Vorangegangenen definiert enthält. Beispiele organischer, oberflächenaktiver Substanzen aus Silikonacrylat sind Polysilikone, die Wiederholungseinheiten der Formel -Si(R¹, R¹)-O- enthalten, wobei R¹ für einen mono-valenten Kohlenwasserstoffrest steht, bei dem es sich um Ethyl oder Aryl handeln kann, sowie auch mindestens eine Gruppe der Formel -Si(X,R¹)-O-, wobei X für eine (Meth)Acrylat-Moietät steht. Konkrete Beispiele sind Tegorad^TM 2200N und 2100 von Tego Chemie.
Die Lötmaskentinte weist vorzugsweise eine Oberflächenspannung von 20 bis 40 und insbesondere von 25 bis 35 mN/m auf. Demzufolge beträgt die Menge der oberflächenaktiven Substanz im Allgemeinen 0,1 bis 0,6 Gewichtsanteile.
Wie aus dem Begriff „umfassen" erkannt werden kann, kann die Lötmaskentinte zusätzlich zu den Komponenten A) bis F) weitere Komponenten enthalten, die häufig in mit aktinischer Strahlung oder Teilchenstrahlung härtbaren Zusammensetzungen verwendet werden. Solche Hilfsstoffe umfassen Gleitmodifikatoren, Thixotropiermittel, Blähmittel, Antiblähmittel, Wachse, Öle, Weichmacher, Bindemittel, Antioxidiermittel, Stabilisatoren für den Photo-Initiator, Glanzmittel, Fungizide, Bakterizide, organische und/oder anorganische Füllpartikel, Egalisiermittel, Trübungsmittel und antistatische Substanzen. In einer weiteren Ausführungsform besteht die Lötmaskentinte im Wesentlichen aus den Komponenten A) bis F) und in noch einer weiteren Ausführungsform besteht die Lötmaskentinte aus den Komponenten A) bis F).
Die Lötmaskentinte kann mit jedem beliebigen Verfahren hergestellt werden, das auf dem Fachgebiet der mit aktinischer Strahlung oder Teilchenstrahlung härtbaren Zusammensetzungen bekannt ist. Typischerweise werden die Komponenten A) und B) unter schnellem Rühren bei einer Temperatur von 20 bis 60 °C miteinander gemischt, vorzugsweise unter Bedingungen mit reduziertem Licht, bis eine homogene Lösung erzielt wird. Dann wird Komponente C) hinzu gegeben und das Rühren bei 20 bis 60 °C bei reduziertem Licht fortgesetzt. Schließlich werden die optionalen Komponenten D), E) und F) hinzu gegeben.
Wie im Vorangegangenen erwähnt, ist Komponente E) vorzugsweise ein Pigment, insbesondere ein blaues Pigment, und wird mit einem beliebigen geeigneten Reibeverfahren wie etwa Vermahlen, Kiesel- oder Perlmahlen des Pigments zusammen mit dem Dispergiermittel in Gegenwart kleiner Mengen der Komponente A) hergestellt. Ist die Komponente E) ein Pigment, so wird sie den anderen Komponenten der Tinte in einer vordispergierten Form hinzugefügt.
Die Tintenzusammensetzung wird dann vorzugsweise bei 20 bis 25 °C gefiltert, um etwaige Partikel zu entfernen. Das Filtern kann ein Verfahren umfassen, das als Kaskadenfiltern bekannt ist, bei dem die Tintenzusammensetzung durch aufeinander folgend feinere Filtermedien läuft, beispielsweise 10-, 6-, 4,5-, 2,5- und 1,2-Mikron-Filter.
In einer Ausführungsform wird die Lötmaskentinte nicht mittels Alkali von dem Substrat entfernt.
Wie im Vorangegangenen erwähnt, betrifft das Verfahren gemäß der Erfindung hauptsächlich die Herstellung gedruckter Leiterplatten. Nach der Polymerisierung der Lötmaskentinte durch aktinische oder Teilchenstrahlung und optionaler thermischer Härtung weist die gehärtete Tinte vorzugsweise die folgenden Eigenschaften sowohl einzeln als auch gemeinsam auf:

• Gute Adhäsion an einem dielektrischen Substrat mit elektrisch leitenden Metall- oder Legierungsschaltungen für eine Lötmaskenbeschichtung von 10 bis 30 μm Dicke, bestimmt nach dem ASTR-Testverfahren D3359-87.
• Die polymerisierte Lötmaske widersteht bei 200 °C und insbesondere bei 260 °C mindestens 10 Sekunden lang dem Schmelzen gemäß dem IPC-Testverfahren 3.7.2 des IPC-SM-840C.
• Bleistifthärte für einen 10 bis 30 μm dicken Film von nicht weniger als F und insbesondere nicht weniger als 3H, bestimmt mit dem IPC-Testverfahren TR 2.4.27.2 des IPC-TM-650.
• Beständigkeit gegen dielektrisches versagen von nicht weniger als 500 Volt/25 μm Filmdicke, bestimmt mit dem IPC-Testverfahren TR 2.5.6.1 des IPC-SM-8400.
• Spezifischer Oberflächenwiderstand zwischen benachbarten, elektrisch leitenden Spuren der Schaltungen, die nicht weniger als 5 × 10⁹ Ohm beträgt, bestimmt mit dem Testverfahren 2.6.3.1 des IPC-SM-840C.

Wie im Vorangegangenen erwähnt, ist das Verfahren gemäß der Erfindung insbesondere für die Herstellung von PCBs geeignet, insbesondere wenn die elektrisch leitenden Schaltungen aus Kupfer sind.
Somit wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein elektronisches Gerät bereitgestellt, das ein dielektrisches Substrat umfasst, welches elektrisch leitende Metallschaltungen und eine Lötmaske enthält, die mit Hilfe des im Vorangegangenen beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
Einige der Lötmaskentinten, die in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden, bilden ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung. Somit wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine nicht wässrige Lötmaskentinte bereitgestellt, die im Wesentlichen frei von organischen Lösemitteln ist, die folgende Komponenten umfasst:

A) 30 bis 90 Anteile funktioneller Acrylatmonomere, die monofunktionelle oder höherfunktionelle Acrylatmonomere sind, die 5 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer monofunktioneller Monomere umfassen;
B) 0,1 bis 30 Anteile einer die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung;
C) 5 bis 30 Anteile eines Initiators;
D) 0 bis 10 Anteile eines Polymers und/oder eines Präpolymers;
E) 0 bis 5 Anteile eines Farbstoffs;
F) 0 bis 5 Anteile einer oberflächenaktiven Substanz; und

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine nicht wässrige Lötmaskentinte bereitgestellt, die im Wesentlichen frei von organischen Lösemitteln ist, die Folgendes umfasst:

A) 30 bis 90 Anteile funktioneller Acrylatmono mere, die monofunktionelle oder höherfunktionelle Acrylatmonomere sind, die 5 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer monofunktioneller Monomere umfassen;
B) 0,1 bis 30 Anteile einer die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung, die eine oder mehrere Carbonsäuregruppen enthält und eine Säurezahl von nicht mehr als 120 mg KOH/g aufweist;
C) 5 bis 30 Anteile eines Initiators;
D) 0 bis 10 Anteile eines Polymers und/oder eines Präpolymers;
E) 0 bis 5 Anteile eines Farbstoffs;
F) 0 bis 5 Anteile einer oberflächenaktiven Substanz;

Vorzugsweise weist die die Metalladhäsion fördernde organische Verbindung, die eine oder mehrere Carbonsäuregruppen enthält, eine Säurezahl von nicht mehr als 30 mg KOH/g auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine nicht wässrige Lötmaskentinte bereitgestellt, die im Wesentlichen frei von organischen Lösemitteln ist, die folgende Komponenten umfasst:

A) 30 bis 90 Anteile funktioneller Acrylatmonomere, die monofunktionelle oder höherfunktionelle Acrylatmonomere sind, die 5 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer monofunktionel ler Monomere umfassen;
B) 0,1 bis 30 Anteile einer die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung, die eine oder mehrere Carbonsäuregruppen enthält;
C) 5 bis 30 Anteile eines Initiators;
D) 0 bis 10 Anteile eines Polymers und/oder eines Präpolymers;
E) 0 bis 5 Anteile eines Farbstoffs;
F) 0 bis 5 Anteile einer oberflächenaktiven Substanz; und

In einer Ausführungsform der oben stehenden Tinten ist die Anzahl der Anteile der Komponenten A) + B) + C) + D) + E) + F) = 100.
Die Lötmaskentinten können auch zum Drucken von Legenden auf elektronische Geräte verwendet werden und sind besonders gut zum Drucken auf Polyacrylatlötmasken geeignet, insbesondere nach dem Exponieren an aktinische Strahlung oder Teilchen-(Elektronen-)strahlung und optional vor einer thermischen Behandlung.
Die Lötmaskentinten der vorliegenden Erfindung können natürlich (außer Spurenmengen von Wasser und organischen Lösemitteln) weitere Komponenten zusätzlich zu den oben dargelegten Komponenten A) bis F) enthalten, beispielsweise Konservierungsstoffe, Biozide, Rheologiemodifikatoren, oberflächenaktive Substanzen, Egalisierstoffe, Antiblähmittel, Antikogationsmittel und Kombinationen daraus. Die Lötmaskentinten werden dem Hersteller von elektronischen Geräten im Allgemeinen in der Form von auswechselbaren Patronen für Tintenstrahldrucker zur Verfügung gestellt. Daher wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Patrone für einen Tintenstrahldrucker bereitgestellt, die eine Kammer und eine Tinte umfasst, wobei die Tinte in der Kammer vorhanden ist und die Tinte eine Lötmaskentinte wie im Vorangegangenen beschrieben ist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein elektronisches Gerät bereit, das durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wird.
Die Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele illustriert, wobei sich alle Angaben auf Gewichtsanteile beziehen, wenn nicht gegenteilig angegeben.
Beispiele 1 bis 74
Die Acrylatmonomere und die die Metalladhäsion fördernde Verbindung wurden durch Rühren bei 25 °C für etwa 1 Stunde gemischt, um eine homogene Lösung zu ergeben. Dann wurde der Initiator unter Bedingungen mit reduziertem Licht hinzu gegeben und die Mischung bei 60 °C gerührt, um den Initiator aufzulösen. Die Mischung wurde dann auf 25 °C abgekühlt und die oberflächenaktive Substanz wurde dann unter Rühren hinzugefügt.
Das Pigment und das Dispergiermittel wurden mit einem horizontalen Schüttler 16 Stunden lang bei 25 °C in Gegenwart einer kleinen Menge Acrylatmonomere und Haftvermittler und in Gegenwart von Balatini-Glasperlen mit einem Durchmesser von 3 mm gemahlen. Dann wurden die Perlen entfernt, und die Pigmentdispersion wurde der oben stehenden Mischung hinzugefügt. Die daraus resultierende Tinte wurde dann mit einer Serie von Kaskadenfiltern mit Porengrößen von 10; 6; 4,5; 2,5 und 1,2 μm gefiltert.
Die Zusammensetzung der Lötmaskentinte ist in Tabelle 1 unten im Einzelnen aufgeführt.
Die folgenden Tinteneigenschaften wurden wie folgt bestimmt:
Die Viskosität wurde bei 40 °C mit einem Brookfield-Viskosimeter gemessen, welches mit einer Spindel Nr. 18 ausgestattet war, die mit 100 rpm rotierte.
Die Oberflächenspannung wurde bei 25 °C mit einem DuNouy-Ring gemessen.
Das Einsetzen und der Ausstoß des Tintenstrahls wurde mit Hilfe eines Druckkopfs der Marke Spectra Galaxy 30 pl geprüft, und die Ergebnisse wurden als gut, mittelmäßig oder schlecht bewertet.
Die Lötmaskentinte wurde dann mit einer Dicke von 25 mm entweder per K-Strich- oder Blockdruck mit einem Spectra-Galaxy-Tintenstrahldrucker auf eine unbeschichtete, dielektrische FR4-Platte aufgebracht, die mit einer Kupferfolie von 30 μm laminiert war. Die Lötmaske wurde dann gehärtet, indem sie mit einer Laufgeschwindigkeit von 10 – 35 m/min an einer „Fusion D bulb"-UV-Lampe vorbeigeführt wurde, die bei 120 W/cm mit einem Energieausstoß von 300 – 900 MJ/cm (oder 2,8 – 3,6 W/cm²) betrieben wurde. Nach der UV-Härtung wurde die Lötmaske thermisch gehärtet, indem sie 60 min lang bei 150 °C in einem Umluftofen erhitzt wurde.
Die folgenden Eigenschaften der gehärteten Lötmaskentinte wurden wie folgt gemessen:
Die Bleistifthärte mit Hilfe des IPC-Testverfahrens TM 2.4.27.2 des IPC-TM-650.
Die Adhäsion mit Hilfe des ASTM-Testverfahrens D3359-87 sowohl vor als auch nach der thermischen Härtung und als gut, mittelmäßig oder schlecht eingestuft.
Die Beständigkeit gegen Heißlot in einem Lötbad, das 10 Sekunden lang auf 260 °C erhitzt wurde, mit Hilfe des IPC-Testverfahrens 3.7.2. des IPC-SM-840C.
Die dielektrische Durchschlagsspannung mit Hilfe des IPC-Testverfahrens TM 2.5.6.1 des IPC-TM-650.
Die Beständigkeit gegen Lösemittel mit Hilfe des IPC-Testverfahrens 3.6.1.1 des IPC-SM-840C.
Die Testresultate sind in Tabelle 2 unten angegeben.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Geräts, das das Aufbringen einer nicht wässrigen Lötmaskentinte, die im Wesentlichen frei von organischen Lösemitteln ist, auf ein dielektrisches Substrat, das elektrisch leitende Metallschaltungen enthält, das Exponieren der Lötmaskentinte an eine aktinische Strahlung und/oder Teilchenstrahlung, optional gefolgt von einer thermischen Behandlung, wobei die Lötmaskentinte mittels Tintenstrahldruck, der von einem Computer gesteuert wird, auf ausgewählte Bereiche des Substrats aufgebracht wird, umfasst, und wobei die Lötmaskentinte folgende Komponenten umfasst A) 30 bis 90 Anteile funktioneller Acrylatmonomere, die monofunktionelle oder höherfunktionelle Acrylatmonomere sind, die 5 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer monofunktioneller Monomere umfassen; B) 0,1 bis 30 Anteile einer die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung; C) 0 bis 30 Anteile eines Initiators; D) 0 bis 10 Anteile eines Polymers und/oder eines Präpolymers; E) 0 bis 5 Anteile eines Farbstoffs; F) 0 bis 5 Anteile einer oberflächenaktiven Substanz; und wobei alle Anteile Gewichtanteile sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Viskosität der Lötmaskentinte bei 40 °C zwischen 8 und 20 cPs (mPa·s) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gewichtsdurchschnitts-Molekulargewicht des funktionellen Acrylatmonomers 2.000 nicht übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das funktionelle Acrylatmonomer ein Isobornylacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat oder Trimethylolpropan-ethoxylat-triacrylat ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Menge des monofunktionellen Acrylatmonomers zwischen 70 und 95 Gew.-% des funktionellen Acrylatmonomers liegt (Komponente A)).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Haftvermittler ein funktionelles Acrylatmonomer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Haftvermittler eine Metallchelatgruppe enthält, die eine Carbonsäure ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Haftvermittler eine (Meth)Acrylsäure ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Haftvermittler ein Polypropylenglycoltetraacrylat ist, das (Meth)Acrylsäure enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Säurezahl des Haftvermittlers 120 mg KOH/g nicht übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Haftvermittlermenge nicht mehr als 15 Gewichtsanteile beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das elektronische Gerät eine gedruckte Leiterplatte ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Säurezahl der Lötmaskentinte 30 mg KOH/g nicht übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Initiatormenge nicht weniger als 5 Gewichtsanteile beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Anzahl der Anteile der Komponenten A) + B) + C) + D) + E) + F) = 100 ist.
Nicht wässrige Lötmaskentinte, die im Wesentlichen frei von organischen Lösemitteln ist, die folgende Komponenten umfasst: A) A) 30 bis 90 Anteile funktioneller Acrylatmonomere, die monofunktionelle oder höherfunktionelle Acrylatmonomere sind, die 5 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer monofunktioneller Monomere umfassen; B) 0,1 bis 30 Anteile einer die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung; C) 5 bis 30 Anteile eines Initiators; D) 0 bis 10 Anteile eines Polymers und/oder eines Präpolymers; E) 0 bis 5 Anteile eines Farbstoffs; F) 0 bis 5 Anteile einer oberflächenaktiven Substanz; und wobei die Tinte eine Viskosität aufweist, die bei 40 °C nicht über 30 cPs (mPa·s) liegt, und wobei alle Anteile Gewichtsanteile sind.
Nicht wässrige Lötmaskentinte nach Anspruch 16, wobei die Komponente B) aus 0,1 bis 30 Anteilen einer die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung besteht, die eine oder mehrere Carbonsäuregruppen enthält und einen Säurewert hat, der 120 mg KOH/gm nicht übersteigt; und wobei die Tinte eine Viskosität aufweist, die bei 40 °C nicht über 20 cPs (mPa·s) liegt.
Nicht wässrige Lötmaskentinte nach Anspruch 16, wobei die Komponente B) aus 0,1 bis 30 Anteilen einer die Metalladhäsion fördernden organischen Verbindung besteht, die eine oder mehrere Carbonsäuregruppen enthält, wobei die Säurezahl der gesamten Lötmaskentinte 30 mg KOH/g nicht übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Anzahl der Anteile der Komponenten A) + B) + C) + D) + E) + F) = 100 ist.
Patrone für einen Tintenstrahldrucker, der eine Kammer und eine Tinte umfasst, wobei die Tinte in der Kammer vorhanden ist, und die Tinte eine Lötmaskentinte nach einem der Ansprüche 16 bis 19 ist.
Elektronisches Gerät, das durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 erhalten wird.