专利名称：可焊接的聚合物厚涂层的制作方法
技术领域：
本发明涉及一般称作聚合物厚涂层的导电组合物，本发明特别是与显示了良好焊接能力的导电组合物及其生产方法有关。
先有技术公开了含有金属粉末或金属片状粉末或与各种树脂类，例如环氧树脂、酚醛树脂和聚脂树脂混合的导电树脂状的组合物。
美国专利3412043公开了一种导电树脂状组合物，它基本上是由银粉，树脂粘合剂以及分散性很好的惰性填料组成。该发明取决于良好的电学和物理性质的导电粘固剂和涂料可以通过加入大量的惰性填料予以制备这一发现。
美国专利3030237公开了一种良好的涂料混合物，它基本上是由一种有机树脂载体与适当的金属性颜料组成，与通常的导电涂料相比较，这种涂料与其涂复的电力设备之间具有良好附着力和电操作特性与印刷电路板连接时，可使用普通的银焊技术，将普通的电线头银焊焊在固化的涂层上。
美国专利2280135公开了一种导电涂层混合物，它是由含有镍、锡、铋、镉、铬和银等一类金属构成，以分散性很好的片状粉末形成分布在含有成膜有机物质以及一种挥发性溶剂的液态介质中。这些涂料是一种遮光涂料，涂在玻璃及类似材料上后具有低的光反射性。
美国专利4353816公开了一种强导电涂料，它是液态混合物，其中含有重量百分比为70～85%的铜粉末，至少重量百分比为15～30%的由酚醛树脂，环氧树脂、聚脂树脂和二甲苯树脂类中选择的一种树脂、以及重量百分比为5%的从蒽、蒽甲醛酸、蒽酸和二蒽并〔1，2-1′，2′〕哒嗪中选择的附加试剂。
先有技术组合物缺点在于它们不易焊接。
长期以来人们一直在寻求这种易于焊接、并且利用现有材料以最小的代价取得所求目的的导电的树脂混合物。
要使聚合物基具体具有很高的导电性，它必须含有金属。但是，含有普通金属的聚合物基体不易焊接。那些要求焊接的材料只有在精细控制的工艺条件下才能实现，而温度和时间控制的太严格，在一般加工环境下又不实用，使用贵金属可从金和银中任选一种，但是，人们清楚地知道由于这些材料价格非常高，这种方法是不经济的，目前一般的聚合物导体的确含有银或金，但它们并不是使用通常的技术直接焊接。
因此，本发明的目的是，提供易于焊接的新型组合物。
本发明另一个目的是，提供易于焊接并且含有贱金属的新型组合物。
本发明又一个目的是，提供易于焊接的组合物，而该组合物以前是不能焊接的。
提供在范围很宽的工艺条件下能焊接的混合物是本发明的进一步目的。
提供一种方法，用来制备易于焊接的混合物仍是另一个目的。本发明的另外一个目的是提供一种方法，用羧酸涂敷金属和/或合金。
本发明另一个目的是，提供利用本发明的混合物产生的加工制品。
本发明的这些目的是很清楚的，而且也是利用本发明能够达到的。一方面，本发明包括一种使焊接性得到改善的导电组合物，它是由被饱和一元羧酸或其组合物涂渍后分散在一种有机聚合物中的金属和/或其合金组成。另一方面本发明包括制备这种易焊接导电组合物的方法，这种方法是指在金属和/或合金分散在有机聚合物基料之前，要先用饱和一元羧酸及其混合物浸渍。再一方面本发明还包括用羧酸或其组合物涂渍金属和/或其合金的方法。
本发明的组合物是由用饱和的一元羧酸涂渍后分散在有机聚合物基体及其合物中的金属和/或其合金构成。
任何金属和/或其合金(以下金属一词用来包括金属和/或其合金)可以用在本发明的组合物中，它们包括过渡族金属和非过渡族金属但过渡族金属较好，最佳金属是镍。
最广义地讲，本发明对于在组合物中所使用的金属的尺寸、形状或形式没有限制。但金属最好是粉末状、片状粉末或海棉金属，这些术语为那些精通属于本发明技术领域的技术人员所知道和了解。
较狭义地讲，本发明就所使用的金属的尺寸应该提出规定限制。当混合物通过丝网印刷法工序涂渍到底板上时，金属粒度的上限是125微米，最好的范围是1～-10微米。
在本发明的组合物中，用饱和的一元羧酸或其混合物涂渍金属。不饱和羧酸是不起作用的。可以使用的饱和羧酸由如下分子式表示
其中R是通式为CnH2n+1的烃类，n大约是10～18的整数。
可以使用适合上述描述的饱和一元羧酸，包括脂肪酸。这些酸相当于工业级的材料和合成级材料。
可以使用饱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。
本发明的混合物还含有一种有机聚合物基料。这种有机聚合物基料可以从热固性树脂类，例如环氧树脂和酚醛树脂中选取。理论上讲，任何树脂只要在工艺条件下焊料液中能匀成一体都可使用，即基本上粘固不碎裂。
在本发明实例中使用的树脂是通过把邻甲氧甲酚醛清漆树脂羟基型与环氧甲氧甲基酚醛清漆树脂羟基型混合制备的。邻甲氧甲酚酚醛清漆树脂(羟基型)是由西巴·盖基(CHT/9490)供应的多官能树脂。环氧甲氧甲基酚醛清漆树脂是通过邻甲氧甲酚酚醛树脂与表氯醇反应制备的一种聚环氧化物树脂。这样生产的聚环氧化物树脂含有不超过两个环氧分子基团。这种树脂是由西巴·盖基(ECN1273)供应的。
本发明最终的组合物应该具有的金属与有机聚合物基体的重量比约为5∶3～20∶1。另外，最终组合物应该具有饱和一元羧酸与金属的重量比约为1∶1000～1∶30。饱和的一元羧酸与金属的重量之比最好约为1∶100。
本发明的组合物可以通过任何常用的手段，例如，丝网印刷法、浸渍、涂刷或喷涂等，涂渍到粘合对象上。所生产的产品可以是层压板，特别是印刷线路板和涂敷混合物，当组合物涂渍到印刷线路板时，最好使用丝网印刷法。在本发明实施方案中应当记住金属粒度的上限是125微米，最佳范围是1微米～10微米。涉及该混合物向粘合对象涂敷的任何其它方法没有其它限制。另外，这种混合物可以应用到任何类型的粘合对象上，而在施工中没有任何性质方面特殊的限制。但最好这种混合物使用在印刷线路板上。通常涂层厚度约为15微米～50微米。
本发明的另一个实施方案是用羧酸或其混合物涂渍金属工艺。该工艺包括在溶剂中溶解羧酸或其混合物，向羧酸和溶剂的生成溶液中添加金属然后蒸发溶剂剩下的便是用羧酸涂渍过的干粉沫或片状粉末。
这种金属预涂处理是在单独步骤中按要求的百分率向金属中添加饱和的羧酸，其加入量为0.1%～3%，最好为1%(重量)。虽然这个涂敷工艺仅仅与饱和的一元羧酸有关，但是这个方法适合任何其它的羧酸涂渍金属是成立的。金属可以采取任何形式最好是粉末或片状粉末。
所使用的羧酸必须能在溶剂中溶解。虽然脂是可以使用的，但乙醇是最好的溶剂。只要羧酸在里面溶解，任何溶剂都可以使用。尽管较好的乙醇是异丙基乙醇，较好的溶剂是丁基卡必醇乙醇酯。水不能当作溶剂使用。
酸加到溶剂以后，将溶液放置便于羧酸在溶剂中溶解。然后用任何常用方法向溶液中添加金属。接着溶液在放置一段时间直至金属涂上一层羧酸。
然后溶液放在室温下使溶剂蒸发。可以使用加热方法但必须小心操作以免火灾或爆炸发生。剩余之物是涂有羧酸的金属。当它处于末涂状态时，实际上这种状态下的金属肉眼是不能分辨的。
另一方面本发明包括制备易焊导电组合物的方法。在金属分散在有机聚合物基体中之前，用饱和一元羧酸或它的混合物对金属进行涂渍来制备这种混合物。
有机聚合物基料、金属以及饱和的一元羧酸如同本篇说明书前面描述的一样。酸仍如前面所描述的一样涂敷。
在实施方案的应用中，有机聚合物基体溶解在含有涂有饱和一元羧酸的金属的溶剂中，正如上文所述，那么金属均匀分散在所得到的溶液中。由此形成的混合物可以应用到其后处理的粘合对象上。可以用来溶解有机聚合物的溶剂实例是脂类，例如丁基卡必醇乙醇酯。应用到粘合外对象的混合物可以通过约在125°～约200℃加热30秒至两小时的处理。
金属表面的焊接性指的是金属表面被焊料浸湿润能力。金属表面越容易被焊料浸润所述的表面就越容易焊接。对本发明来说任何已知的焊接方法邮都可使用。
实例1涂渍金属的方法十分之一克的十八酸溶在五克的异丙基乙醇中，然后加进分散性很好的镍粉，该混合物而后放置在室温下。使乙醇蒸发，这时金属粉末基本上涂上了饱和的羧酸。
实例2含有涂渍金属的厚聚合物膜的制备通过把20%邻甲氧甲酚酚醛清漆树脂(羟基型)，40%环氧甲氧甲基酚酚醛清漆树脂和40%丁基卡必醇乙酯与放在搅拌器上的最终混合物混合配制环氧树脂混合液，直到固体溶解进溶剂中。
三克被涂敷镍粉(涂法如实例一)分散在一克的环氧中，这种糊膏通过三辊机若干遍得到调匀的奶油状涂料。
这种涂料然后通过丝网印刷到玻璃态环氧型底板形成检测图案。这种印刷部分放在160℃箱型烘箱内固化处理涂层30分钟。从烘箱中取出冷却后，印刷部分用松香型助焊剂(Kester1544)进行助焊剂处理然后在溶化的焊料中浸渍。
结果在印刷电路图案中基本上是一平滑光亮的焊料涂层。
实例3含有未涂渍金属的聚合物厚涂层的制备除了金属没有用饱和羧酸涂渍之外，加工工序完全与实例2加工工序相同。涂层基本上不能焊接，涂层上几乎不粘焊料。
权利要求
1.一种用羧酸涂覆含镍金属的工艺，其特征是在溶液中溶解羧酸，向配成的溶液中添加该金属然后蒸出溶剂。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中羧酸是饱和的一元羧酸。
3.一种处理基体的工艺，其特征是在溶剂中溶解有机聚合物基料;分散用饱和的一元羧酸涂渍的含镍金属形成一混合物;把所述的混合物涂到基体上，然后固化混合物。
4.根据权利要求3所述的工艺，其中有机聚合物基料是环氧树脂。
5.根据权利要求4所述的工艺，其中溶剂是丁基卡必醇乙酸酯。
6.根据权利要求3所述的工艺，其中该混合物在温度从125℃到200℃进行固化处理30秒至2小时。
7.根据权利要求3所述的工艺，其中饱和的一元羧酸是十八酸或正十七酸。
全文摘要
本发明公开了具有良好焊接性的导电组合物，这些组合物含有用饱和一元羧酸涂渍的、分散在有机聚合物基体中的金属和/或其合金；还公开了制备这些导电组合物的方法。本发明另一个实施方案是用一元羧酸涂渍金属和/或其合金的方法。
文档编号C09D5/24GK1046922SQ9010165
公开日1990年11月14日 申请日期1985年7月25日 优先权日1985年7月25日
发明者弗朗克·斯特·约翰, 弗朗克·威尼·马丁 申请人:美国电材料公司