專利名稱：可焊接的聚合物厚涂層的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一般稱作聚合物厚涂層的導電組合物，本發(fā)明特別是與顯示了良好焊接能力的導電組合物及其生產(chǎn)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(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和聚脂樹脂混合的導電樹脂狀的組合物。
美國專利3412043公開了一種導電樹脂狀組合物，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(fā)明取決于良好的電學和物理性質(zhì)的導電粘固劑和涂料可以通過加入大量的惰性填料予以制備這一發(fā)現(xiàn)。
美國專利3030237公開了一種良好的涂料混合物，它基本上是由一種有機樹脂載體與適當?shù)慕饘傩灶伭辖M成，與通常的導電涂料相比較，這種涂料與其涂復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涂層上。
美國專利2280135公開了一種導電涂層混合物，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成分布在含有成膜有機物質(zhì)以及一種揮發(fā)性溶劑的液態(tài)介質(zhì)中。這些涂料是一種遮光涂料，涂在玻璃及類似材料上后具有低的光反射性。
美國專利4353816公開了一種強導電涂料，它是液態(tài)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(huán)氧樹脂、聚脂樹脂和二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、蒽酸和二蒽并〔1，2-1′，2′〕噠嗪中選擇的附加試劑。
先有技術組合物缺點在于它們不易焊接。
長期以來人們一直在尋求這種易于焊接、并且利用現(xiàn)有材料以最小的代價取得所求目的的導電的樹脂混合物。
要使聚合物基具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(xiàn)，而溫度和時間控制的太嚴格，在一般加工環(huán)境下又不實用，使用貴金屬可從金和銀中任選一種，但是，人們清楚地知道由于這些材料價格非常高，這種方法是不經(jīng)濟的，目前一般的聚合物導體的確含有銀或金，但它們并不是使用通常的技術直接焊接。
因此，本發(fā)明的目的是，提供易于焊接的新型組合物。
本發(fā)明另一個目的是，提供易于焊接并且含有賤金屬的新型組合物。
本發(fā)明又一個目的是，提供易于焊接的組合物，而該組合物以前是不能焊接的。
提供在范圍很寬的工藝條件下能焊接的混合物是本發(fā)明的進一步目的。
提供一種方法，用來制備易于焊接的混合物仍是另一個目的。本發(fā)明的另外一個目的是提供一種方法，用羧酸涂敷金屬和/或合金。
本發(fā)明另一個目的是，提供利用本發(fā)明的混合物產(chǎn)生的加工制品。
本發(fā)明的這些目的是很清楚的，而且也是利用本發(fā)明能夠達到的。一方面，本發(fā)明包括一種使焊接性得到改善的導電組合物，它是由被飽和一元羧酸或其組合物涂漬后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(fā)明包括制備這種易焊接導電組合物的方法，這種方法是指在金屬和/或合金分散在有機聚合物基料之前，要先用飽和一元羧酸及其混合物浸漬。再一方面本發(fā)明還包括用羧酸或其組合物涂漬金屬和/或其合金的方法。
本發(fā)明的組合物是由用飽和的一元羧酸涂漬后分散在有機聚合物基體及其合物中的金屬和/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(fā)明的組合物中，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(fā)明對于在組合物中所使用的金屬的尺寸、形狀或形式?jīng)]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于本發(fā)明技術領域的技術人員所知道和了解。
較狹義地講，本發(fā)明就所使用的金屬的尺寸應該提出規(guī)定限制。當混合物通過絲網(wǎng)印刷法工序涂漬到底板上時，金屬粒度的上限是125微米，最好的范圍是1～-10微米。
在本發(fā)明的組合物中，用飽和的一元羧酸或其混合物涂漬金屬。不飽和羧酸是不起作用的?？梢允褂玫娘柡汪人嵊扇缦路肿邮奖硎?
其中R是通式為CnH2n+1的烴類，n大約是10～18的整數(shù)。
可以使用適合上述描述的飽和一元羧酸，包括脂肪酸。這些酸相當于工業(yè)級的材料和合成級材料。
可以使用飽和一元羧酸的是癸酸、十一酸、正十三酸、十四酸、正十五、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(fā)明的混合物還含有一種有機聚合物基料。這種有機聚合物基料可以從熱固性樹脂類，例如環(huán)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(fā)明實例中使用的樹脂是通過把鄰甲氧甲酚醛清漆樹脂羥基型與環(huán)氧甲氧甲基酚醛清漆樹脂羥基型混合制備的。鄰甲氧甲酚酚醛清漆樹脂(羥基型)是由西巴·蓋基(CHT/9490)供應的多官能樹脂。環(huán)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制備的一種聚環(huán)氧化物樹脂。這樣生產(chǎn)的聚環(huán)氧化物樹脂含有不超過兩個環(huán)氧分子基團。這種樹脂是由西巴·蓋基(ECN1273)供應的。
本發(fā)明最終的組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，最終組合物應該具有飽和一元羧酸與金屬的重量比約為1∶1000～1∶30。飽和的一元羧酸與金屬的重量之比最好約為1∶100。
本發(fā)明的組合物可以通過任何常用的手段，例如，絲網(wǎng)印刷法、浸漬、涂刷或噴涂等，涂漬到粘合對象上。所生產(chǎn)的產(chǎn)品可以是層壓板，特別是印刷線路板和涂敷混合物，當組合物涂漬到印刷線路板時，最好使用絲網(wǎng)印刷法。在本發(fā)明實施方案中應當記住金屬粒度的上限是125微米，最佳范圍是1微米～10微米。涉及該混合物向粘合對象涂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(zhì)方面特殊的限制。但最好這種混合物使用在印刷線路板上。通常涂層厚度約為15微米～50微米。
本發(fā)明的另一個實施方案是用羧酸或其混合物涂漬金屬工藝。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后蒸發(fā)溶劑剩下的便是用羧酸涂漬過的干粉沫或片狀粉末。
這種金屬預涂處理是在單獨步驟中按要求的百分率向金屬中添加飽和的羧酸，其加入量為0.1%～3%，最好為1%(重量)。雖然這個涂敷工藝僅僅與飽和的一元羧酸有關，但是這個方法適合任何其它的羧酸涂漬金屬是成立的。金屬可以采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。只要羧酸在里面溶解，任何溶劑都可以使用。盡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。
酸加到溶劑以后，將溶液放置便于羧酸在溶劑中溶解。然后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涂上一層羧酸。
然后溶液放在室溫下使溶劑蒸發(fā)。可以使用加熱方法但必須小心操作以免火災或爆炸發(fā)生。剩余之物是涂有羧酸的金屬。當它處于末涂狀態(tài)時，實際上這種狀態(tài)下的金屬肉眼是不能分辨的。
另一方面本發(fā)明包括制備易焊導電組合物的方法。在金屬分散在有機聚合物基體中之前，用飽和一元羧酸或它的混合物對金屬進行涂漬來制備這種混合物。
有機聚合物基料、金屬以及飽和的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涂敷。
在實施方案的應用中，有機聚合物基體溶解在含有涂有飽和一元羧酸的金屬的溶劑中，正如上文所述，那么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后處理的粘合對象上?？梢杂脕砣芙庥袡C聚合物的溶劑實例是脂類，例如丁基卡必醇乙醇酯。應用到粘合外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濕潤能力。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(fā)明來說任何已知的焊接方法郵都可使用。
實例1涂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，然后加進分散性很好的鎳粉，該混合物而后放置在室溫下。使乙醇蒸發(fā)，這時金屬粉末基本上涂上了飽和的羧酸。
實例2含有涂漬金屬的厚聚合物膜的制備通過把20%鄰甲氧甲酚酚醛清漆樹脂(羥基型)，40%環(huán)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制環(huán)氧樹脂混合液，直到固體溶解進溶劑中。
三克被涂敷鎳粉(涂法如實例一)分散在一克的環(huán)氧中，這種糊膏通過三輥機若干遍得到調(diào)勻的奶油狀涂料。
這種涂料然后通過絲網(wǎng)印刷到玻璃態(tài)環(huán)氧型底板形成檢測圖案。這種印刷部分放在160℃箱型烘箱內(nèi)固化處理涂層30分鐘。從烘箱中取出冷卻后，印刷部分用松香型助焊劑(Kester1544)進行助焊劑處理然后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涂層。
實例3含有未涂漬金屬的聚合物厚涂層的制備除了金屬沒有用飽和羧酸涂漬之外，加工工序完全與實例2加工工序相同。涂層基本上不能焊接，涂層上幾乎不粘焊料。
權利要求
1.一種用羧酸涂覆含鎳金屬的工藝，其特征是在溶液中溶解羧酸，向配成的溶液中添加該金屬然后蒸出溶劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中羧酸是飽和的一元羧酸。
3.一種處理基體的工藝，其特征是在溶劑中溶解有機聚合物基料;分散用飽和的一元羧酸涂漬的含鎳金屬形成一混合物;把所述的混合物涂到基體上，然后固化混合物。
4.根據(jù)權利要求3所述的工藝，其中有機聚合物基料是環(huán)氧樹脂。
5.根據(jù)權利要求4所述的工藝，其中溶劑是丁基卡必醇乙酸酯。
6.根據(jù)權利要求3所述的工藝，其中該混合物在溫度從125℃到200℃進行固化處理30秒至2小時。
7.根據(jù)權利要求3所述的工藝，其中飽和的一元羧酸是十八酸或正十七酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有良好焊接性的導電組合物，這些組合物含有用飽和一元羧酸涂漬的、分散在有機聚合物基體中的金屬和/或其合金；還公開了制備這些導電組合物的方法。本發(fā)明另一個實施方案是用一元羧酸涂漬金屬和/或其合金的方法。
文檔編號C09D5/24GK1046922SQ9010165
公開日1990年11月14日 申請日期1985年7月25日 優(yōu)先權日1985年7月25日
發(fā)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