Los circuitos de cobre en la placa de circuito impreso se forman grabando la lámina de cobre sobre el laminado revestido de cobre con cloruro férrico o cloruro de cobre. Por lo tanto, las partes del circuito que no se van a grabar deben protegerse con una resistencia. En la serigrafía se utiliza una tinta resistente, que es autosecante o fotopolimerizable, según el método de curado. La tinta resistente se imprime a través de una pantalla con un patrón resistente y se cura sobre el laminado revestido de cobre para formar una película protectora resistente. Después de grabar (y a veces galvanizar) la placa revestida de cobre para formar circuitos de cobre, la película se retira con una solución alcalina diluida y la película protectora no permanece en la placa de circuito impreso, exponiendo los circuitos de cobre. Por lo tanto, se requiere que la tinta resistente tenga una buena adhesión a la lámina metálica de cobre, sea resistente a la corrosión y a la galvanoplastia y se elimine completamente con una solución alcalina diluida.
Las tintas resistentes a los rayos UV generalmente utilizan resinas acrílicas epoxi modificadas con anhídrido, resinas acrílicas de poliéster con alto contenido de ácido o resinas de anhídrido maleico modificadas como resina principal, junto con monómeros funcionales de acrilato; los fotoiniciadores comúnmente usados son 651 o fotoiniciadores de sulfinona tales como 2-etilsulfoquinona; Los pigmentos son en su mayoría azul de ftalocianina. La cantidad generalmente es de aproximadamente el 1% y es necesario agregar una gran cantidad de relleno, como talco. Para mejorar la tixotropía de la tinta, es necesario añadir una cierta cantidad de sílice pirógena. En particular, cabe señalar que la resina fotosensible soluble en álcali que contiene una cierta cantidad de grupos carboxilo debe poder resistir la corrosión y la galvanoplastia después del curado y formar una película mediante reticulación, y también debe ser soluble en una solución de hidróxido de sodio al 3% para su eliminación.
Las tintas curables por UV y los fotoiniciadores tienen una relación altamente dependiente y sinérgica. Los fotoiniciadores son el componente principal de las tintas curables por UV para un curado rápido, y el rendimiento de la tinta (como la velocidad de curado, la adhesión, la resistencia química, etc.) se ve directamente afectado por el tipo, la concentración y la compatibilidad del fotoiniciador. El siguiente es un vínculo específico y un mecanismo de acción entre los dos:
1. Los fotoiniciadores son el «desencadenante» del curado de la tinta UV
Respuesta rápida: En la mayoría de los sistemas UV, los fotoiniciadores se seleccionan equilibrando el ajuste de longitud de onda, el curado completo, el control del color y la velocidad de la línea. Los compradores suelen comparar un paquete mezclado en lugar de un producto aislado.
- Función principal:
- Después de absorber energía ultravioleta (UV), el fotoiniciador produce radicales libres activos o cationes, que desencadenan la reacción de polimerización de la resina (por ejemplo, acrilato, resina epoxi) y el monómero en la tinta, lo que hace que la tinta líquida se entrecruce instantáneamente y se cure formando una película sólida.
- Sin un fotoiniciador, la tinta UV no se puede curar con luz y no se puede lograr la función anticorrosión.
- Función clave:
- Absorción de energía lumínica: El iniciador debe coincidir con el espectro de emisión de la fuente de luz UV (por ejemplo, lámpara de mercurio, LED) (por ejemplo, un LED de 395 nm debe coincidir con un iniciador con una longitud de onda de absorción de 395–405 nm).
- Transferencia de energía: La energía luminosa absorbida se convierte en energía química para desencadenar la reticulación de la resina.
- Ovencer la inhibición de oxígeno: Algunos iniciadores (por ejemplo, benzofenona + amina decapante de hidrógeno) pueden reducir el efecto inhibidor del oxígeno en la reacción de curado.
2. El tipo de fotoiniciador determina las características de curado de la tinta
(1) Coincidencia del tipo de iniciador con la resina de tinta
- Iniciadores radicales (p. ej. TPO, Irgacure 907):
- Adecuado para sistemas de resina de acrilato , velocidad de curado rápida, pero puede ser inhibido por el oxígeno.
- Comúnmente utilizado en tintas de máscara de soldadura para PCB y escenarios con altos requisitos de curado de superficie.
- Iniciadores catiónicos (por ejemplo, sales de tiuram):
- son adecuados para sistemas de resina epoxi . El curado se ve menos afectado por el oxígeno y es adecuado para un curado profundo.
- Se utilizan principalmente en tintas que requieren resistencia a altas temperaturas o mejor resistencia química (como algunos materiales de embalaje).
(2) Los iniciadores afectan el rendimiento de las tintas
- Profundidad de curado: Los iniciadores de curado profundo, como el óxido de bis-acilfosfina (BAPO), pueden garantizar el curado interno completo de películas gruesas o tintas de alta reflectancia (como la blanca).
- Ytendencia a amarilleamiento: Algunos iniciadores (como ITX) pueden descomponerse después de la exposición a la luz para producir cromóforos, lo que hace que la tinta cambie de color. Se deben seleccionar tipos de bajo amarilleo (como Irgacure 819).
- Migración: Las tintas para envasado de alimentos o uso médico requieren el uso de iniciadores de baja migración (como TPO-L) para evitar que los iniciadores residuales se filtren y contaminen.
3. Optimización sinérgica en el diseño de formulaciones
- Concentración del iniciador:
- Si la concentración es demasiado baja, el curado será incompleto y la resistencia será pobre;
- Si la concentración es demasiado alta, habrá mucho iniciador residual, lo que puede reducir la adhesión o causar problemas de migración.
- Método de optimización: la cantidad habitual de adición es del 1 al 5 % de la masa total de la tinta, y la proporción óptima debe determinarse mediante experimentación.
- Estrategia de iniciador mixto:
- Superficie + curado profundo: Por ejemplo, en tintas de máscara de soldadura para PCB, TPO (curado superficial rápido) y Irgacure 819 (penetración profunda) se utilizan en combinación para garantizar el curado general.
- Brespuesta de amplio espectro: Combinación de iniciadores con diferentes longitudes de onda de absorción (p. ej., Irgacure 2959 + ITX) para adaptarse a fuentes de luz de múltiples longitudes de onda (p. ej., lámparas de mercurio).
- Sinergia de aditivos:
- Aminas sinérgicas (por ejemplo, EDAB): mejoran la eficiencia de curado de los iniciadores de radicales libres en el aire.
- Estabilizadores: evitan la descomposición prematura del iniciador durante el almacenamiento de tinta.
4. Problemas típicos y relevancia en aplicaciones prácticas
| Fenómenos problemáticos | Relación con el fotoiniciador | Soluciones |
| Curado incompleto | No coincide el espectro de absorción del iniciador y la fuente de luz o concentración insuficiente | Reemplace el iniciador con uno de longitud de onda coincidente o aumente la concentración |
| Yamarillado de la tinta | Cromóforos de fotólisis iniciadora (p. ej. ITX) | Scambiar a un iniciador de bajo amarillamiento (por ejemplo, Irgacure 784) |
| Pobre adherencia | Iniciador residual o reticulación de resina insuficiente | Optimice la concentración del iniciador y agregue un agente de acoplamiento de silano |
| Sin curar en áreas sombreadas | Penetración insuficiente del fotoiniciador | Agregue un iniciador de curado profundo (por ejemplo, BAPO) |
Cómo los formuladores suelen evaluar este tema del fotoiniciador
Cuando los compradores técnicos o los formuladores analizan los fotoiniciadores, el marco de decisión más útil suele ser la calidad del curado más el ajuste de la aplicación: qué paquete cura de manera confiable, mantiene una apariencia aceptable y aún funciona bajo la lámpara, el espesor de la película y las condiciones del sustrato del proceso real.
- Primero haga coincidir el paquete con la lámpara: las lámparas de mercurio, los LED UV y los sistemas de luz visible pueden clasificar los mismos fotoiniciadores de manera muy diferente.
- Compruebe el curado en profundidad y el curado en superficie por separado: una película que se siente seca en la parte superior aún puede estar débil en la parte inferior.
- Equilibrar el amarilleo con la reactividad: la ruta de curado profundo más fuerte no siempre es la mejor opción comercial si el riesgo de color o migración se vuelve inaceptable.
- Utilice la fórmula final como punto de referencia: La carga de pigmento, el paquete de monómero y el espesor de la película pueden cambiar la clasificación aparente del mismo iniciador.
Referencias de productos recomendados
- CHLUMINIT TPO-L: Una fuerte referencia de bajo amarilleo para sistemas UV orientados a LED.
- CHLUMINIT TMO: Un valioso punto de comparación cuando las discusiones sobre un menor amarilleamiento o reemplazo de TPO son importantes.
- CHLUMINIT 819: Útil cuando una formulación necesita una absorción más fuerte y un soporte de curado más profundo.
- CHLUMINIT 1173: Un punto de comparación práctico para la iniciación UV clásica de onda corta.
Preguntas frecuentes para compradores y formuladores
¿Por qué son tan comunes los paquetes de fotoiniciadores mezclados?
Debido a que un producto puede controlar el amarilleo o el ajuste de la lámpara mientras que otro mejora la profundidad de curado o el rendimiento de la velocidad de la línea, el paquete completo suele ser más resistente que cualquier grado individual.
¿La curación incompleta siempre debe resolverse agregando más iniciador?
No automáticamente. La verdadera limitación puede ser la lámpara, el espesor de la película, el tono del pigmento o el resto del sistema reactivo en lugar de una simple dosis insuficiente.
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