一种3D喷墨打印电路板用绝缘结构墨水及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种3D喷墨打印电路板用绝缘结构墨水及应用。所述绝缘结构墨水包括：韧性材料、高玻璃化转变温度材料、交联材料、光诱导剂、助剂。所述韧性材料选自单官芳香族丙烯酸酯中的至少一种；所述高玻璃化转变温度材料选自玻璃化转变温度在100‑260℃之间的丙烯酸酯衍生物、丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸环己酯中的至少一种；所述交联材料为酯基的末端带有羟基的丙烯酸酯和含有异氰酸酯基团的单体。本发明专利技术提供的绝缘结构墨水可采用喷墨打印方式层层叠加得到电路板基板，作为支撑结构；还可以与导电墨水配合使用，绝缘结构墨水作为层间的阻隔，两者协同打印，得到3D打印电路板，实现电路板的全加法、个性化制作，特别适合复杂结构的器件加工及多元化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种3D喷墨打印电路板用绝缘结构墨水及其应用
本专利技术涉及印刷电路板的应用
，特别是涉及一种3D喷墨打印电路板用绝缘结构墨水及其应用。
技术介绍
印制电路板（PCB线路板）是当代各类的电子设备中不可缺少的配件之一，但凡是电子设备，无论是大型机械或是个人电脑、通信基站或手机、家用电器或电子玩具均会用到印制电路板。印制电路板的主要构成部分分为两类，一种是绝缘的材料作为基材，另一种则是导体导电的材料，这两种材料在电子设备中起到支撑我们的元器件以及元器件之间的连接作用。印制电路板在电子工业中的制造至关重要，在传统的印制电路板工业中，采用光刻技术和丝网印刷相结合的方式制造，然而这一方法涉及蚀刻、电镀等，存在耗时、昂贵、污染环境、可选基材有限等问题。最近几年，新兴的印制电子作为一种灵活多样、快速便捷、环保节能的制造技术，已引起欧盟、美国、日本等发达国家的极大关注，成为当今材料界、电子界、制造界共同关注的技术热点，将会对PCB制造业产生了重大影响。喷印是一种无接触、无压力和无印版的印刷复制技术，它具有无版数码印刷的特征，简化了制造过程。喷印在材料的使用上也可避免像光刻技术浪费95%以上材料的问题，而采用印刷方式印制上去的面积则等同于使用的面积，以长期发展角度来看，印刷方式会比传统光刻技术的成本低很多。从总的发展方向来看，数字喷墨打印技术将会成为PCB工业生产新的生力军，对于PCB生产技术的革新产生重要的影响。3D喷墨打印电路板可实现复杂三维微结构的快速设计与加工，并可通过基于软件打印控制系统进行图形的快速更改。需要强调的是，喷墨打印所要用的墨水跟传统的印刷不一样，需要特别研制。目前为止，还没有用于3D喷墨打印电路板的绝缘结构墨水。印刷电路板的绝缘材料需要具有非常优异的性能，包括较高的强度和耐撕裂强度、耐高温、优异的柔韧性、合适的硬度，并且能够快速固化成型。因此，急需开发一种用于3D喷墨打印的绝缘结构墨水，以满足喷墨打印、复杂结构的器件加工及多元化应用的需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种3D喷墨打印电路板的绝缘结构墨水及其制备方法和应用，所述绝缘结构墨水可采用喷墨打印方式层层叠加得到电路板基板，作为支撑结构；还可以与导电墨水配合使用，绝缘结构墨水作为层间的阻隔，两者协同打印，得到3D打印电路板，实现电路板的全加法、个性化制作，特别适合复杂结构的器件加工及多元化应用。3D喷墨打印电路板用绝缘结构墨水不仅需要在短时间之内完后从流体到固体的转变，而且这种转变必须能够以不太高的成本、在温和的条件下来实现，而且绝缘结构墨水固化成型后需要具备耐高温、硬度较高、柔韧性好、可挠曲性好，同时耐撕裂强度好等特点。本专利技术提供一种3D喷墨打印电路板用绝缘结构墨水，包括：韧性材料、高玻璃化转变温度材料、交联材料、光诱导剂、助剂。所述韧性材料选自单官芳香族丙烯酸酯中的至少一种；所述高玻璃化转变温度材料选自玻璃化转变温度在100-260℃之间的丙烯酸酯衍生物、丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸环己酯中的至少一种；所述交联材料为酯基的末端带有羟基的丙烯酸酯和含有异氰酸酯基团的单体。所述单官芳香族丙烯酸酯选自芳香族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族环氧丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯BzA（）、邻苯基苯氧基乙基丙烯酸酯OPPEA（）、2-（对-异丙苯基-苯氧基）-乙基丙烯酸酯CPEA（）、2-苯硫基乙醇丙烯酸酯PTEA（）、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯（）、2-苯氧乙基丙烯酸酯PHEA（）中的至少一种。所述单官芳香族丙烯酸酯的粘度为10~1000mpa·s，且具有良好的柔韧性、粘附性和低收缩性。优选的，所述单官芳香族丙烯酸酯的粘度为100~300mpa·s。优选的，所述单官芳香族聚氨酯丙烯酸酯在本专利技术所述聚合反应中的官能度为3、4或6。上述提供的韧性材料是经过大量实验验证的，可于上述配方中使所述绝缘结构墨水的粘度适合喷墨打印的要求，并且增进柔韧性的同时不降低墨水原有的硬度，显著胜于本领域其他韧性材料。所述丙烯酸酯衍生物选自新戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、羟基特戊酸聚二醇二丙烯酸酯、三（2-羟乙基）异氰脲酸三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双环戊烯丙烯酸酯、双环戊烯甲基丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、二氧六环二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、异冰片甲基丙烯酸酯中的至少一种。上述提供的丙烯酸酯衍生物是经过大量实验验证的，加入墨水中可使固化后的绝缘层硬度显著提高，使其不容易变软、回粘，显著胜于本领域其他丙烯酸酯衍生物。所述交联材料选自4-羟基丁基丙烯酸酯4HBA、短链羟基型丙烯酸酯中的至少一种。所述短链羟基型丙烯酸酯选自羟基乙基丙烯酸酯HEA、羟基丙基丙烯酸酯HPA、羟基乙基甲基丙烯酸酯HEMA、羟基丙基甲基丙烯酸酯HPMA、2-羟基乙基丙烯酸酯2HEA、2-羟基丙基丙烯酸酯2HPA、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯2HEMA、2-羟基丙基甲基丙烯酸酯2HPMA中的至少一种。所述含有异氰酸酯基团的单体包括异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的至少一种。与短链羟基型丙烯酸酯相比，4HBA发生交联反应的羟基由于其连接的碳链更长，因而可提高其交联反应性，使交联质量更好，而且交联基更长形成自由度较高的结构，从而使交联后所得的丙烯酸聚合物具有更优良的物理特性，如柔韧性、抗翘曲性和耐擦伤性等都得以提高。此外，与羟基结合的酯基越长，其反应的自由度越高，而与酯基较高的丙烯酸单体共聚合时（例如：丙烯酸丁酯，丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸环己酯等），其羟基更容易暴露在外，有利于提高其交联反应性。由于4HBA系酯基较长的丙烯酸酯型，均聚物的玻璃化转变温度比2HEA等物质低，非常适合于作为丙烯聚合物型粘合剂的交联原料来使用，对于改善绝缘结构墨水的固化成型性能有明显的效果。另外，通过羟基型链转移剂可以在大分子链端引入羟基，改善羟基分布，提高硬度，并使分子量分布变窄，降低体系粘度。上述提供的交联材料是经过大量实验验证的，用于墨水配方可以有效实现硬度、柔韧性的平衡，提供良好的反应体系，显著胜于本领域其他交联材料。所述的光诱导剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦（TPO）、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯（TOP-L）、4-二甲胺基-苯甲酸乙酯（EDB）、异丙基硫杂蒽酮（ITX）、1-羟基环已基苯基甲酮（184），二苯基碘鎓盐六氟磷酸盐（810）、苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰基）氧化膦（819）中的至少一种。经过验证，上述特定的光诱导剂于整体配方之中，可提高绝缘结构墨水光固化的质量与反应速度，满足3D打印电路板成型的光固化需求。所述的绝缘结构墨水，主要由如下组分组成：韧性材料的质量份为25-40%；高玻璃化转变温度材料的质量份为25-40%；交联材料的质量份为30-45%；光诱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D喷墨打印电路板用绝缘结构墨水，其特征在于，包括：韧性材料、高玻璃化转变温度材料、交联材料、光诱导剂、助剂；/n所述韧性材料选自单官芳香族丙烯酸酯中的至少一种；所述高玻璃化转变温度材料选自玻璃化转变温度在100-260℃之间的丙烯酸酯衍生物、丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸环己酯中的至少一种；所述交联材料为酯基的末端带有羟基的丙烯酸酯和含有异氰酸酯基团的单体；/n所述单官芳香族丙烯酸酯选自芳香族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族环氧丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯BzA、邻苯基苯氧基乙基丙烯酸酯OPPEA、2-（对-异丙苯基-苯氧基）-乙基丙烯酸酯CPEA、2-苯硫基乙醇丙烯酸酯PTEA、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯PHEA中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D喷墨打印电路板用绝缘结构墨水，其特征在于，包括：韧性材料、高玻璃化转变温度材料、交联材料、光诱导剂、助剂；
所述韧性材料选自单官芳香族丙烯酸酯中的至少一种；所述高玻璃化转变温度材料选自玻璃化转变温度在100-260℃之间的丙烯酸酯衍生物、丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸环己酯中的至少一种；所述交联材料为酯基的末端带有羟基的丙烯酸酯和含有异氰酸酯基团的单体；
所述单官芳香族丙烯酸酯选自芳香族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族环氧丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯BzA、邻苯基苯氧基乙基丙烯酸酯OPPEA、2-（对-异丙苯基-苯氧基）-乙基丙烯酸酯CPEA、2-苯硫基乙醇丙烯酸酯PTEA、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯PHEA中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的绝缘结构墨水，其特征在于，所述单官芳香族丙烯酸酯的粘度为10~1000mpa·s。


3.根据权利要求2所述的绝缘结构墨水，其特征在于，所述单官芳香族丙烯酸酯的粘度进一步优选为100~300mpa·s。


4.根据权利要求1所述的绝缘结构墨水，其特征在于，所述丙烯酸酯衍生物选自新戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、羟基特戊酸聚二醇二丙烯酸酯、三（2-羟乙基）异氰脲酸三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双环戊烯丙烯酸酯、双环戊烯甲基丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、二氧六环二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、异冰片甲基丙烯酸酯中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的绝缘结构墨水，其特征在于，所述交联材料选自4-羟基丁基丙烯酸酯4HBA、短链羟基型丙烯酸酯中的至少一种。


6.根据权利要求5所述的绝缘结构墨水，其特征在于，所述短链羟基型丙烯酸酯选自羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京大华博科智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11