專利名稱:可剝離的焊料掩膜層的制作方法
本發明涉及到一種暫時涂層的組合物用于浸漬在焊料中的基片(或被用物)上。這個掩膜層能阻止焊料粘結到基片被涂的部分。
該涂層組合物即印劑是由乙烯樹脂，蠟，以及適當溶劑形成的。該印劑能被絲網印刷以及被熱凝固到基片上，典型地為印刷電路。該涂層很容易通過剝開從基片上除去，而不能再被應用。
現有的焊料掩膜層有許多限制它們應用的不足或缺點。現有的焊料掩膜層，暴露在焊劑中時，對腐蝕很敏感，表現出不適當的粘性和強度。不理想的刮痕，裂紋以及部分剝離導致令人不滿意或具有斑點或污漬的產品。在有些情況下，焊料掩膜層受到焊劑中酸腐蝕的影響呈網狀結構或出現裂縫。
已知的焊料掩膜層是以組合物為基礎的乳狀液。盡管它可以剝離，但性質太粘以致進行絲網印刷就難于實施。
以環氧物為基礎的焊料掩蔽層也是眾所周知的，在使用以前不久，短時間中需要攙入催化劑或硬化劑。因此，不可能有較長的擱置壽命。
此外，已知以環氧物為基礎的焊料掩膜層在使用過程中會遭受不希望的斑痕。
加布里克(Gabrick)的美國專利第4，240，945號指出，焊料掩膜層組合物用于制造印刷電路板。該組合物包括醇酸樹脂和烷基化的氨基樹脂的混合物，少量的烴樹脂，無機填料和有機溶劑。盡管后一份專利指出了該焊料掩膜層具有一些較好的特性，但它并不是一種可剝離的焊料掩膜層。
其它專利指出了可脫的或可剝離的掩膜層，它們并不能直接用作焊料掩膜層，因此該掩蔽層不能承受浸焊時所固有的苛刻條件。例如，科恩布羅思(Kornbluth)的第3，034，915號指出，可脫的涂層用于多孔的物品如鞋。用該涂層來保護物品免遭在生產過程弄臟或磨損的損害。當加工完成后，再剝去涂層。科思布羅思指出采用乙烯樹脂如氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。利用礦物油充當潤滑油。該專利闡明，通過在沉積的網狀物和受保護的表面之間形成障礙物，該礦物油能阻止網狀物免于連接到表面上。該專利進一步闡明由于礦物油與溶液的其它成分不相容，所以它趨于在受保護的表面上沉淀出來，從而使塑料薄膜從受保護的表面分離。這樣一個掩膜層不可能經受浸焊時所固有的苛刻條件。
戈德(Gerdy)的防衛公開說明書T900017建議，一個組合物作為保護的涂層用于像汽車零件那樣的涂膜對象。該組合物包括石油蠟，乙烯-丙烯酸異丁酯共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和松香酯。石油蠟的含量為30到60%，而比本發明公開的量要高得多。
本發明的組合物能夠經受與它預計的用途有關的苛刻的生產條件。該組合物可以在基片上作絲網印刷以及加熱凝固。于是形成的膜涂層表示出的粘附強度和抗化學性能，足以經受暴露在230℃下的熱焊料中。被涂的基片受膜的保護部分既不會出現污漬也不會產生斑點。該膜很容易通過剝離而被除去。該組合物具有長擱置壽命的優點。
本發明的目的是生產一種不僅用于絲網印刷由于容易剝離，故也可應用到其它涂膜對象上事后又容易地被除去。
本發明的另一個目的是提供一個組合物，把該組合物生成一膜涂層，它可經受高溫和焊劑中存在的有腐蝕的化學物。
本發明的又一個目的是提供一個可熱凝固、可絲網印刷的焊料掩膜層，該掩膜層可通過剝離而從被用物上除去，基片上仍保持潔凈的表面。
本發明的進一步目的是提供一個焊料掩膜層的組合物，其中各成分具具有很好的相容性。
本發明的進一步目的是生產一個具有足夠強度和粘附性的膜，防止在釬焊過程中弄污或弄上斑點。
本發明的進一步目的是組合物的配制方法，它包括防粘劑和粘合樹脂，其比例以能構成膜涂層計，致使能經受典型浸焊的苛刻的溫度和腐蝕條件，而不致產生不良的效果。
本發明的進一步目的是一個組合物的配制方法，該組合物具有至少一個月的擱置壽命，并且可直接用作焊料掩膜層，而不必進行進一步的制備步驟。
本發明的進一步目的是提供一種焊料掩膜印刷電路或其它涂膜對象的廉價的及使用方便的方法。
本發明的進一步目的是提供一種焊料掩膜印刷電路的方法，其中為了使電路板焊進別的元件，能容易地通過剝離而去除掩膜層。
該組合物的熱可凝固的樹脂是一種乙烯樹脂。用這些樹脂制成的厚膜涂層呈很好的柔性和抗扯性。可從商業得到的令人滿意的乙烯樹脂是博爾登(Borden)公司的化學部門制造的博爾登乙烯VC 410M。可用其它能提供理想的強度和柔性的乙烯樹脂。可采用聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇和聚乙烯醇縮乙醛均聚物。聚氯乙烯同聚乙酸乙酯或聚偏二氯乙烯的聚乙烯共聚物也可被使用。前面所說的乙烯樹脂也可同傳統的可共聚的一聚的、低聚的和預聚的化合物聯合使用。乙烯同其它-聚物的這樣一些混合物能用來控制粘度或凝固速率，還有這些可變換作為硬度和柔性。
在組合物中，乙烯樹脂的含量為約15%到50%(重量)。乙烯樹脂的含量優先選用約25%到35%(重量)，而最好為約30%(重量)。
本發明可實施的溶劑最好是γ丁內酯。其它溶劑是適應的，但并不限制包括象甲基正丙酮、甲基異丙酮和乙酰丙酮的化合物。在最終組合物中的溶劑合適的用量為約30%到90%(重量)。
蠟有助于該組合物的可剝性。在本發明所用的蠟是可從各種合成型或天然型選取的微晶材料。例如十六烷基、二十六烷基或三十烷基酯和它們的混合物是適應的。從植物組織及主要由蠟酸三十烷基酯組成的巴西蠟(carnauba wax)得到的蠟樣是可用的。從石油得到的蠟如石蠟也是可用的。用于該組合物的蠟可以從商業上可獲得該蠟是由新澤西州，澤西市弗蘭克B。羅斯公司制造的羅斯NO.1972。
在組合物中必須控制蠟的量。所要求蠟的具體用量要達到膜層要求的可剝性。作為防粘劑的蠟要允許膜容易去除。但是，已發現蠟太多會反過來影響膜層的粘附強度。因此，膜可能揉皺，而不能適當地保護被涂的對象。
蠟的用量按重量計約為5%到15%。最好其用量為10%。樹脂與蠟的比例為大約4∶1到2∶1，較好地約為2.5∶1到3.5∶1，而最好為大約3∶1。
本發明的另外一方面包括熒光顏料的存在，即在紫外光的照射下，它使焊掩蔽層是可見的。包含這樣的顏料可以在膜去除前后對被用物和電路的所涂面積進行觀察和檢查。在剝離后的檢查可保證被用物上的膜完全潔凈，而在剝離前的檢查可保證在被用物上沒有禿斑點或不需要的污漬。就本發明的熒光顏料特別適用于對周圍環境光敏感的電子設備。
一種可供選用的熒光顏料是白天輝光顏色公司(Day-Glo Co-lor Corp)制造的Dayglow Z-14IMP。這種顏料可適合于本組合物，其用量約為0.1到1.0%，最好約為0.5%(重量)。
用下列方法可以制備和使用本發明的組合物。混合乙烯樹脂、溶劑和蠟。讓該混合物通過一個三滾柱形研磨機，使之完全均化。通過絲網印刷、浸焊或涂刷把這種混合物或組合物涂到被用物上。最好加熱到約150℃約5分鐘而使之凝固。但是溫度范圍約為125℃到165℃，維持時間約為2到180分鐘。凝固可在皮帶傳動干燥機上進行。
下面提供的實例作為本發明的例證，而不作限制本發明的范圍。
實例Ⅰ
取30克γ丁內酯，20克博爾登乙烯樹脂VC 113R(Borden Vinyl VC 113R resin)，10克鄰苯二甲酸二丁酯，6克巴西蠟和3克傳統的藍染料加到哈伯特方N-50混合器(Hobart Model N-50mixer)中。通過攪拌形成混合物后，將該混合物送到羅斯式(Ross Model)2.5～5的三滾柱研磨機中作完全均化。用絲網印刷將該混合物或組合物涂在被用物上，而實際上在165℃，20分鐘內該組合物凝固。
實例Ⅱ
將下面成分送到哈伯特式N-50混合器中混合 56.8克γ丁內酯，28.4克博爾登乙烯樹脂VC 401M，0.5克已知的白天輝光Z-14 IMP(Dayglow Z-14IMP)的熒光染料，以及9.1克羅斯1972蠟(Ross 1972 Wax)。攪拌形成混合物后，將該混合物送到羅斯式2.5～5的三滾柱形研磨機中作完全均化。用絲網印刷將該組合物涂到基片上，而實際上在165℃20分鐘內將該組合物凝固。
按照上文實例Ⅰ和Ⅱ制備膜，將該膜作為焊料掩蔽層做熔化焊劑的試驗。焊劑是60/40鋅/鉛凱斯特(Kester)1544組合物。
該膜表現出很好的耐焊性。在230℃下，測得該膜暴露在焊劑中能經受4分鐘。因為典型的浸焊過程只需要這樣暴露幾秒鐘而已，所以本發明所示的耐久性是相當可觀的。
在上文的實例Ⅰ和Ⅱ這兩例中，觀察該膜，它仍保持光滑的涂層，它表明沒有變質或對焊劑產生不良效果。而發現被用物的表面已受該膜保護。
在實例Ⅰ和Ⅱ的兩例中，該掩膜層表示出易剝離性。通過剝開該掩膜層極容易除去，剩下的表面實際上是潔凈而又未受影響。在實例Ⅱ中，借助熒光染料檢查膜，在紫外光的照射下可觀察該膜的情況。
已發現相當厚的涂層的使用情況最好。優選的厚度是約50微米。當印的太薄，若低于35微米，則該膜就不容易剝開。
本發明組合物的工作粘度的范圍寬。根據情況可用溶劑稀釋該組合物。例如，絲網印刷不需要太高的粘度。但是良好的覆蓋性又不需要有太低的粘度。已發現適當的粘制度范圍約為5000到6500厘泊。
本發明的組合物具有擱置時間長。保證一個月的擱置壽命，并且也可以期望得到高于一年的擱置壽命。
參考本發明的最佳實施方法以理解本發明。只要對于本技術領域：
的技術人員能理解通過本發明所作的改進，改變和替換，均包括在本發明內。因此，有必要構成寬的附加權利要求
以及用一種方法構成本發明的構思和范圍。
權利要求
1、允許在被用物如印刷電路上選擇釬焊的方法包括
(a)用組合物涂在被用物的表面上形成膜涂層，其中組合物包括
(1)乙烯樹酯，其用量約為15%到50%(重量)；
(2)有機溶劑，其用量約為30%到90%；和
(3)微晶蠟，其用量約為5%到15%；
(b)在高溫下以足夠的時間凝固膜涂層，使物料固化；
(c)在適當的時間期間暴露該被用物和膜涂層在熔化的焊劑中；
(d)通過剝開該膜涂層而去除后，由該膜涂層保護的該被用物，實際上未受變化并且能焊進元件而不必作進一步的制備。
2、按照權利要求
1所述的方法，其中膜涂層是由絲網印刷到該被用物上。
3、按照權利要求
2所述的方法，其中在大約125℃到165℃，大約2到180分鐘下凝固該膜涂層。
4、按照權利要求
2所述的方法，其中在皮帶傳動干燥機上凝固該膜涂層。
5、按照權利要求
1所述的方法，其中乙烯樹脂與微晶蠟的比例約為4∶1到2∶1。
6、按照權利要求
5所述的方法，其中乙烯樹脂與微晶蠟的比例約為3.5∶1，2.5∶1。
7、按照權利要求
1所述的方法，其中膜涂層的厚度約為50微米。
專利摘要
本發明涉及一種可剝離的焊料掩膜層組合物。該組合物包括，乙烯樹脂，微晶蠟和溶劑的混合物。用該組合物作為膜涂層，在暴露在焊劑中之前，對電路被選擇的地方提供一種暫時的掩膜層。該焊料掩膜層是容易剝離的。
文檔編號C09D5/20GK85103290SQ85103290
公開日1986年10月29日 申請日期1985年4月30日
發明者費蘭克·韋恩·馬丁, 費蘭克·St·約翰 申請人:美國電解材料有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan