可焊接的聚合物厚塗層的製作方法

2023-05-19 17:22:51 3

專利名稱:可焊接的聚合物厚塗層的製作方法
本發明涉及一般稱作聚合物厚塗層的導電混合物，本發明特別是與顯示了良好焊接能力的導電混合物及其生產方法有關。
先有技術公開了含有金屬粉末或金屬片狀粉末或與各種樹脂類，例如環氧樹脂、酚醛樹脂和聚脂樹脂混合物導電樹脂狀的混合物。
美國專利3412043公開了一種導電樹脂狀混合物，它基本上是由銀粉，樹脂粘合劑以及分散性很好的惰性填料組成。該發明取決於良好的電學和物理性質的導電粘固劑和塗料可以通過加入大量的惰性填料予以製備這一發現。
美國專利3030237公開了一種良好的塗料混合物，它基本上是由一種有機樹脂載體與適當的金屬性顏料組成。與通常的導電塗料相比較，這種塗料與其塗覆的電力設備之間具有良好附著力和電操作特性。與印刷電路板連接時，可使用普通的銀焊技術，將普通的電線頭銀焊焊在固化的塗層上。
美國專利2280135公開了一種導電塗層混合物，它是由含有鎳、錫、鉍、鎘、鉻和銀等一類金屬構成，以分散性很好的片狀粉末形式分布在含有成膜有機物質以及一種揮發性溶劑的液態介質中。這些塗料是一種遮光塗料，塗在玻璃及類似材料上後具有低的光反射性。
美國專利4353816公開了一種強導電塗料，它是液態混合物，其中含有重量百分比為70～85%的銅粉末，至少重量百分比為15～30%的由酚醛樹脂，環氧樹脂、聚脂樹脂和甲苯樹脂類中選擇的一種樹脂、以及重量百分比為5%的從蒽、蒽甲醛酸、蒽酸和二蒽並〔1，2-1′，2′〕嗪中選擇的附加試劑。
先有技術混合物缺點在於它們不易焊接。
長期以來人們一直在尋求這種易於焊接、並且利用現有材料以最小的代價取得所求目的導電的樹脂混合物。
要使聚合物基體具有很高的導電性，它必須含有金屬。但是，含有普通金屬的聚合物基體不易焊接，那些要求焊接的材料只有在精細控制的工藝條件下才能實現，而溫度和時間控制的太嚴格，在一般加工環境下又不實用。使用貴金屬可從金和銀中任選一種。但是，人們清楚地知道由於這些材料價格非常高，這種方法是不經濟的，目前一般的聚合物導體的確含有銀或金，但它們並不是使用通常的技術直接焊接。
因此，本發明的目的是，提供易於焊接的新型混合物。
本發明另一個目的是，提供易於焊接並且含有賤金屬的新型混合物。
本發明又一個目的是，提供易於焊接的混合物，而該混合物以前是不能焊接的。
提供在範圍很寬的工藝條件下能焊接的混合物是本發明的進一步目的。
提供一種方法，用來製備易於焊接的混合物仍是另一個目的。本發明的另外一個目的是提供一種方法，用羧酸塗敷金屬和/或合金。
本發明另一個目的是，提供利用本發明的混合物產生的加工製品。
本發明的這些目的是很清楚的，而且也是利用本發明能夠達到的。一方面，本發明包括一種使焊接性得到改善的導電混合物，它是由被飽合一元羧酸或其混合物塗漬後分散在一種有機聚合物中的金屬和/或其合金組成。另一方面本發明包括製備這種易焊接導電混合物的方法，這種方法是指在金屬和/或合金分散在有機聚合物基體之前，要先用飽和一元羧酸及其混合物浸漬。再一方面本發明還包括用羧酸或其混合物塗漬金屬和/或其合金的方法。
本發明的混合物是由用飽合的一元羧酸塗漬後分散在有機聚合物基體及其混合物中的金屬和/或其合金構成。
任何金屬和/或其合金(以下金屬一詞用來包括金屬和/或其合金)可以用在本發明的混合物。它們包括過渡族金屬和非過渡族金屬但過渡族金屬較好，最佳金屬是鎳。
最廣義地講，本發明對於在混合物中所使用的金屬的尺寸、形狀或形式沒有限制。但金屬最好是粉末狀、片狀粉末或海棉金屬，這些術語為那些精通屬本發明技術領域：
的技術人員所知道和了解。
較狹義地講，本發明就所使用的金屬的尺寸應該提出規定限制。當混合物通過絲網印刷法工序塗漬到底板上時，金屬粒度的上限是125微米，最好的範圍是1～-10微米。
在本發明的混合物中，用飽合的一元羧酸或其混合物塗漬金屬。不飽合羧酸是不起作用的。可以使用的飽和羧酸由如下分子式表示
其中R是通式為CnH2n+1的類，n大約是10～18的整數。
可以使用適合上述描述的飽合一元羧酸，包括脂肪酸。這些酸相當於工業級的材料和合成級材料。
可以使用飽合一元羧酸的是癸酸、十一酸、正十三酸、十四酸、正十五酸、十六酸、十九酸以及十二酸，最好使用十八酸，使用正十七酸更佳。
本發明的混合物還含有一種有機聚合物基體。這種有機聚合物基體可以從熱固性樹脂類，例如環氧樹脂和酚醛樹脂中選取。理論上講，任何樹脂只要在工藝條件下焊料液中能勻成一體都可使用，即基本上粘固不碎裂。
在本發明實例中使用的樹脂是通過把鄰甲氧甲酚酚醛清漆樹脂羥基型與環氧甲氧甲基酚醛清漆樹脂羧基型混合製備的。鄰甲氧甲酚酚醛清漆樹脂(羥基型)是由西巴·蓋基(Ciba Geigy)(CHT/9490)供應的多官能樹脂。環氧甲氧甲基酚醛清漆樹脂是通過鄰甲氧甲酚酚醛樹脂與表氯醇反應製備的一種聚環氧化物樹脂。這樣生產的聚環氧化物樹脂含有不超過兩個環氧分子基團。這種樹脂是由西巴·蓋基(Ciba Geigy)(ECN1073)供應的。
本發明最終的混合物應該具有的金屬與有機聚合物基體的重量比約為5∶3～20∶1。另外，最終混合物應該具有飽合一元羧酸與金屬的重量比約為1∶1000～1∶30。飽合的一元羧酸與金屬的重量之比最好約為1∶100。
本發明的混合物可以通過任何常用的手段，例如，絲網印刷法、浸漬、塗刷或噴塗等，塗漬到粘合對象上。所生產的產品可以是層壓板，特別是印刷線路板和塗敷混合物，當混合物塗漬到印刷線路板時，最好使用絲網印刷法。在本發明實施方案中應當記住金屬粒度的上限是125微米，最佳範圍是1微米～10微米，涉及該混合物向粘合對象塗敷的任何其它方法沒有其它限制。另外，這種混合物可以應用到任何類型的粘合對象上，而在施工中沒有任何性質方面特殊的限制。但最好這種混合物使用在印刷線路板上。通常塗層厚度約為15微米～50微米。
本發明的另一個實施方案是用羧酸或其混合物塗漬金屬工藝，該工藝包括在溶劑中溶解羧酸或其混合物，向羧酸和溶劑的生成溶液中添加金屬然後蒸發溶劑剩下的便是用羧酸塗漬的乾粉末或片狀粉末。
這種金屬預塗處理是在單獨步驟中按要求的百分率向金屬中添加飽合的羧酸，金屬的重量百分率約1%～3%，最好為1%。雖然這個塗敷工藝僅僅與飽合的一元羧酸有關，但是這個方法適合任何其它的羧酸塗漬金屬是成立的。金屬可以採取任何形式最好是粉末或片狀粉末。
所使用的羧酸必須能在溶劑中溶解，雖然脂是可以使用的，但乙醇是最好的溶劑。只要羧酸在裡面溶解，任何溶劑都可以使用。儘管較好的乙醇是異丙基乙醇，較好的溶劑是丁基卡必醇乙醇酯。水不能當作溶劑使用。
酸加到溶劑以後，將溶液放置便於羧酸在溶劑中溶解，然後用任何常用方法向溶液中添加金屬，接著溶液在放置一段時間直至金屬塗上一層羧酸。
然後溶液放在室溫下使溶劑蒸發。可以使用加熱方法但必須小心操作以免火災或爆炸發生。剩餘之物是塗有羧酸的金屬。當它處於未塗狀態時，實際上這種狀態下的金屬肉眼是不能分辨的。
另一方面本發明包括製備易焊導電混合物的方法。在金屬分散在有機聚合物基體中之前，用飽合一元羧酸或它的混合物對金屬進行塗漬來製備這種混合物。
有機聚合物基體、金屬以及飽合一元羧酸如同本篇說明書前面描述的一樣。酸仍如前面所描述的一樣塗敷。
在實施方案的應用中，有機聚合物基體溶解在含有塗有飽合一元羧酸的金屬的溶劑中，正如上文所述，那麼金屬均勻分散在所得到的溶液中，由此形成的混合物可以應用到其後處理的粘合對象上，可以用來溶解有機聚合物的溶劑實例是脂類，例如丁基卡必醇乙醇酯。應用到粘合對象的混合物可以通過約在125℃～約200℃加熱30秒至兩小時的處理。
金屬表面的焊接性指的是金屬表面被焊料浸溼潤能力。金屬表面越容易被焊料浸潤所述的表面就越容易焊接。對本發明來說任何已知的焊接方法都可使用。
實例1塗漬金屬的方法十分之一克的十八酸溶在五克的異丙基乙醇中，然後加進分散性很好的鎳粉，該混合物而後放置在室溫下。使乙醇蒸發，這時金屬粉末基本上塗上了飽合的羧酸。
實例2含有塗漬金屬的厚聚合物膜的製備通過把20%鄰甲氧甲酚酚醛清漆樹脂(羥基型)，40%環氧甲氧甲基酚酚醛清漆樹脂和40%丁基卡必醇乙酯與放在攪拌器上的最終混合物混合配製環氧樹脂混合液，直到固體溶解進溶劑中。
三克被塗敷鎳粉(塗法如實例一)分散在一克的環氧中，這種糊膏通過三輥機若干遍得到調勻的奶油狀塗料。
這種塗料然後通過絲網印刷到玻璃態環氧型底板形成檢測圖案。這種印刷部分放在160℃箱型烘箱內固化處理塗層30分鐘，從烘箱中取出冷卻後，印刷部分用松香型助焊劑(Kester 1544)進行助焊劑處理然後在溶化的焊料中浸漬。
結果在印刷電路圖案中基本上是一平滑光亮的焊料塗層。
實例3含有未塗漬金屬的聚合物厚塗層的製備除了金屬沒有用飽合羧酸塗漬之外，加工工序完全與實例2加工工序相同。塗層基本上不能焊接，塗層上幾乎不粘焊料。
補正 85105651文件名稱 頁行 補正前 補正後說明書 1 21 聚脂 聚酯5 10 脂 酯5 12 乙醇酯 醋酸酯butyl carbitol acetate)6 3 乙醇酯 醋酸酯6 3 脂 酯6 17 乙脂 醋酸酯權利要求
書 3 7 乙醇脂 醋酸酯(butyl cabitol acetate)
權利要求
1.一種導電混合物，其特徵在於具有良好的焊接性，是由用飽和一元羧酸塗漬的金屬鎳構成。
2.根據權項1所述的混合物，其特徵在於塗到粘合對象上形成了一塗膜。
3.根據權項2所述的混合物是乾燥的並經過固化處理的。
4.根據權項1所述的混合物，其中金屬是粉末狀、片狀粉末或泡沫狀或其混合物。
5.根據權項1所述的混合物，其中有機聚合物基體是從含有熱固性樹脂、環氧樹脂和酚醛樹脂類中選擇的。
6.根據權項1所述的混合物，其中飽和一元羧酸由如下分子式定義
其中R是分子通式
一個碳氫基團，而n是10～18的整數。
7.根據權項1所述的混合物，其中飽和的一元羧酸是一種脂肪酸。
8.根據權項1所述的混合物，其中飽和一元羧酸是從含有十八酸或正十七酸中選擇的。
9.根據權項1所述的混合物，其中金屬與有機聚合物基體用量比是從大約以5∶3到大約20∶1(按重量計)。
10.根據權項1所述的混合物，其中飽和一元羧酸與金屬用量比是從約1∶1000到約1∶30(按重量計)。
11.根據權項1所述的混合物，其中金屬用量為大約50%～85%(按重量計)。
12.根據權項1所述的混合物，其中飽和一元羧酸用量為大約0.1～3%(按重量計)。
13.一種製備易焊接導電混合物的工藝，其特徵是混合物是由用飽和一元羧酸塗漬的金屬鎳構成，這樣就把金屬分布在有機聚合物基體中。
14.根據權項13所述的工藝，其中有機聚合物基體是從環氧樹脂、熱固性樹脂以及酚醛樹脂類中選擇的。
15.根據權項13所述的工藝，其中金屬是粉末、片狀粉末、或泡沫或其混合物。
16.根據權項13所述的工藝，其中飽和的一元羧酸是由如下分子式所定
其中R是分子通式為CnH2n+1的烴基團，而n是大約10～18整數。
17.根據權項13所述的工藝，其中飽和的一元羧酸是脂肪酸。
18.根據權項13所述的工藝，其中飽和的一元羧酸是從正十七酸、十六酸、十八酸、十四酸、正十五酸、癸酸、十一酸、十九酸、十二酸和正十三酸類中選擇的。
19.根據權項13所述的工藝，其中金屬與有機聚合物基體用量比是大約50∶50至85∶15(按重量計)。
20.根據權項13所述的工藝，其中羧酸與金屬之比是從大約1∶1000到大約1∶30(按重量計)。
21.一種用羧酸塗金屬鎳的加工工藝，其特徵是在溶劑中溶解羧酸，向配成的溶液中添加金屬然後蒸出溶劑。
22.根據權項21所述的工藝，其中羧酸是飽和的一元羧酸。
23.一種處理粘合對象的加工方法，其特徵是在溶劑中溶解有機聚合物基體;用飽和的一元羧酸塗漬，分散金屬鎳形成一混合物;把所述的混合物加到粘合對象上，然後進行固化處理混合物。
24.根據權項23所述的工藝，其中有機聚合物基本是環氧樹脂。
25.根據權項24所述的工藝，其中溶劑是丁基卡必醇乙醇脂。
26.根據權項23所述的工藝，其中該混合物在溫度從大約125℃到200℃進行固化處理大約30秒至2小時。
27.根據權項23所述的工藝，其中飽和的一元羧酸是十八酸或正十七酸。
28.一種包括權項3中所述混合物的製品。
29.根據權項28所述的製品包括印刷電路板。
專利摘要
本發明公開了具有良好焊接性的導電混合物，這些混合物含有用飽合一元羧酸塗漬的、分散在有機聚合物基體中的金屬和/或其合金；還公開了製備這些導電混合物的方法。本發明另一個實施方案是用一元羧酸塗漬金屬和/或其合金的方法。
文檔編號B05D1/18GK85105651SQ85105651
公開日1987年1月28日 申請日期1985年7月25日
發明者弗朗克·斯特·約翰, 弗朗克·威尼·馬丁 申請人:美國電材料公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan