CN106563894B - 一种可剥离的焊料掩膜层组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可剥离的焊料掩膜层组合物，所述焊料掩膜层组合物包括以下重量百分比的各组分：乙烯树脂20‑50％，增塑剂5‑15％，脱模剂5‑15％，填料1‑5％，颜料0.1‑0.5％，溶剂30‑90％。本发明的组合物能够经受与它预计的用途有关的苛刻的生产条件。该组合物可以在被用物上加热凝固，形成的掩膜层表示出粘附强度和抗化学性能，足以经受暴露在180℃下的热焊料中。被涂的被用物受到膜的保护部分既不会出现污渍也不会产生斑点；并且该膜很容易通过浸入温水而除去。本发明的组合物具有长搁置寿命的优点，并且由于区别于传统的机械剥离方式，本发明可以有效的避免由于机械剥离导致的擦痕、刮痕以及提高生产效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电子元件的制造技术领域，特别涉及一种可剥离的焊料掩膜层组合物。
背景技术
现有的焊料掩膜层有许多限制它们应用的不足或缺点，例如，暴露在焊剂中时，对腐蚀很敏感，表现出不适当的粘性和浊度；不理想的刮痕，裂纹以及部分剥离导致令人不满意或具有斑点或污渍的产品。甚至在有些情况下，焊料掩膜层受到焊剂中酸腐蚀呈网状结构或出现裂缝。
已知的焊料掩膜层是以组合物为基础的乳状液。尽管它可以剥离。但性质太粘以致进行丝网印刷就难于实施。以环氧物为基础的焊料掩膜层也是众所周知的，在使用以前不久，短时间中需要掺入催化剂或硬化剂。因此，不可能有较长的搁置寿命。此外，已知以环氧物为基础的焊料掩膜层在使用的过程中会遭受不希望的斑痕。
加布里克的美国专利第4，240，945号指出，焊料掩膜层组合物用于制造印刷电路板。尽管其在后一份专利指出了该焊料掩膜层具有一些较好的特性，但它并不是一种可剥离的焊料掩膜层。
其他专利指出了可脱的或可剥离的掩膜层，它们并不能直接用作焊料掩膜层，因此该掩膜层不能承受浸焊时所固有的苛刻条件。例如，科恩布罗斯的第3,034,915号指出，可脱的涂层用于多孔的物品如鞋。用该涂层来保护物品免遭在生产过程弄脏或磨损的损害。当加工完成后，再剥去涂层。科思布罗思指出采用乙烯树脂如氯乙烯-乙酸乙酯共聚物。利用矿物油充当润滑油。该专利阐明，通过在沉积的网状物和受保护的表面之间形成障碍物，该矿物油能阻止网状物免于连接到表面上。该专利进一步阐明由于矿物油与溶液的其他部分不相容，所以它趋于在受保护的表面上沉淀出来，从而使塑料薄膜从受保护的表面分离。但是这样一个掩膜层不可能经受浸焊时所固有的苛刻条件。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种可剥离的焊料掩膜层组合物，本发明的组合物能够经受与它预计的用途有关的苛刻的生产条件。该组合物可以在被用物上加热凝固，形成的掩膜层表示出粘附强度和抗化学性能，足以经受暴露在180℃下的热焊料中。被涂的被用物受到膜的保护部分既不会出现污渍也不会产生斑点；并且该膜很容易通过浸入温水而除去。本发明的组合物具有长搁置寿命的优点，并且由于区别于传统的机械剥离方式，本发明可以有效的避免由于机械剥离导致的擦痕、刮痕以及提高生产效率的优点。
基于上述目的，本发明提供的一种可剥离的焊料掩膜层组合物，所述焊料掩膜层组合物包括以下重量百分比的各组分：
乙烯树脂20-50％，增塑剂5-15％，脱模剂5-15％，填料1-5％，颜料0.1-0.5％，溶剂30-90％。
优选的，所述焊料掩膜层组合物中各组分的重量百分比为：
乙烯树脂25-35％，增塑剂10％，脱模剂10％，填料3％，颜料0.2％，溶剂30-90％。
进一步优选的，所述焊料掩膜层组合物中各组分的重量百分比为：
乙烯树脂30％，增塑剂10％，脱模剂10％，填料3％，颜料0.2％，溶剂30-90％。
本发明的焊料掩膜层组合物为乙烯树脂、增塑剂、脱模剂、填料、颜料、溶剂的混合物，各组分之间具有很好的相容性。该组合物能被热凝固到被用物的表面上形成掩膜层，在暴露在焊剂中之前，对被用物(电路板)被选择的地方提供一种暂时的掩膜层，该掩膜层能阻止焊料粘结到被用物被涂的部分，并且该掩膜层是容易剥离的，被剥离后，被用物上仍保持洁净的表面。
本发明的焊料掩膜层组合物具有至少一个月的搁置寿命，并且可直接用作焊料掩膜层，而不必进行进一步的制备步骤。
优选的，所述乙烯树脂为聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩乙醛均聚物树脂、聚氯乙烯同聚乙酸乙酯树脂、聚偏二氯乙烯的聚乙烯共聚物树脂中的一种。
采用上述树脂制成的掩膜层呈很好的柔性和抗扯性，通过乙烯树脂的量来达到控制焊料掩膜层组合物的粘度或凝固速率的目的。
优选的，所述脱模剂为蜡和亲水羧基提供剂的混合物；在本发明所选用的蜡可为从各种合成型或天然型选取的微晶材料，例如十六烷基、二十六烷基或三十烷基酯和她们的混合物是适应的。从植物组织及主要由蜡酸三十烷基酯组成的巴西蜡得到的蜡样是可用的。从石油得到的蜡如石蜡也是可用的。
优选的，所述蜡为巴西蜡或石蜡；所述亲水羧基提供剂为C1-5饱和脂肪酸或为分子量为300-10000的醇酸树脂或为柠檬酸。
优选的，所述蜡与所述亲水羧基提供剂的重量比为1:5-1:3；更优选的，所述蜡与所述亲水羧基提供剂的重量比为1:4。
脱膜剂的加入能有效的将膜层从被用物上除去，其中蜡粉的加入能有效的降低膜层与基板之间的粘附力并有平滑光亮膜层的作用。而柠檬酸的引入可在膜层周围引入亲水的羧基，将膜层浸入温水中即可整片剥离。
优选的，所述乙烯树脂与所述脱模剂的重量比为4:1-2:1；更优选的，所述乙烯树脂与所述脱模剂的重量比为2.5:1-3.5:1；最优选的，所述乙烯树脂与所述脱模剂的重量比为3:1。
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯或邻苯二甲酸二丁酯。增塑剂有利于降低掩膜层的玻璃化转变温度，使掩膜层处于橡胶态，可增加掩膜层的韧性从而不易断裂，能更好的从被用物上剥离。
优选的，所述填料为碳酸钙、二氧化硅、硫酸钡中的一种或其混合物。
填料的加入可以增大组合物的粘度，降低成本，增加膜层的机械强度。
优选的，所述颜料为酞菁蓝；
颜料的加入使掩膜层是可见的，包含这样的颜料可以在膜去除前后对被用物和电路的所涂面积进行观察和检查。在剥离后的检查可保证被用物上的膜完全洁净，而在剥离前的检查可保证在被用物上没有秃斑点或不需要的污渍。
所述溶剂为γ-丁内酯、甲基正丙酮、甲基异丙酮或乙酰丙酮。
本发明焊料掩膜层组合物中的各组分并不是独立起作用的，各组分之间相互影响，并且各组分的用量会影响掩膜层的性质，发明人结合各组分之间的作用机理，并根据具体的试验结果，筛选出组合物中的各组分，并确定各组分的用量。
本发明的焊料掩膜层组合物的工作粘度的范围很宽。根据情况可用溶剂稀释该组合物，例如，丝网印刷不需要太高的粘度。但是良好的覆盖性又要求粘度不能太低。优选的，所述焊料掩膜层组合物的粘度为5000-6500厘泊。
进一步，本发明还提供了一种在被用物的表面钎焊的方法，包括以下步骤：
a将所述的可剥离的焊料掩膜层组合物涂到被用物的表面，在140-175℃下凝固2-20分钟，形成掩膜层；
b将掩膜层浸入焊料后，在50℃的清水中浸入2-5min，将掩膜层完全剥离。
优选的，所述被用物为印刷电路板，且通过丝网印刷、浸焊或涂刷将所述的可剥离的焊料掩膜层组合物涂到被用物的表面。
优选的，步骤a中在鼓风干燥箱中凝固掩膜层，在150℃凝固5min。
优选的，所述的掩膜层的厚度为50μm，若掩膜层的厚度太低，不容易被剥离。
本发明的焊料掩膜层组合物不仅可通过丝网印刷被涂到被用物的表面，也可通过浸焊或涂刷的方式被涂到被用物的表面。在本发明中，被用物优选为印刷电路板，但不限于印刷电路板，也可被涂到其它被用物的表面。
本发明的焊料掩膜层组合物形成的掩膜层可经受高温和焊剂中存在的有腐蚀的化学物，同时具有足够强度和粘附性，能够防止在纤焊过程中弄污或弄上斑点，而且能经受典型浸渍的苛刻的温度和腐蚀条件，而不致产生不良的效果。
本发明的焊料掩膜层组合物形成的掩膜层很容易剥离，只需浸入温水中即可除去掩膜层。
与现有技术相比，本发明的焊料掩膜层组合物具有以下有益效果：
(1)本发明的焊料掩膜层组合物的各组分之间具有很好的相容性，不仅可通过丝网印刷被涂到被用物的表面，也可通过浸焊或涂刷的方式被涂到被用物的表面，并且本发明的组合物具有长搁置寿命的优点。
(2)本发明的焊料掩膜层组合物形成的掩膜层可经受高温和焊剂中存在的有腐蚀的化学物，同时具有足够强度和粘附性，能够防止在纤焊过程中弄污或弄上斑点，而且能经受典型浸渍的苛刻的温度和腐蚀条件，而不致产生不良的效果；最重要的一点，该掩膜层很容易剥离，只需浸入温水中即可除去掩膜层，被剥离后，被用物上仍保持洁净的表面；并且由于区别于传统的机械剥离方式，本发明可以有效的避免由于机械剥离导致的擦痕、刮痕以及提高生产效率的优点。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
下述实施例中所涉及到的原料来源如下：
聚乙烯乙酸酯树脂、聚氯乙烯树脂购自长沙唐华化工贸易有限公司，邻苯二甲酸二甲酯或邻苯二甲酸二丁酯购自成都金山化学试剂有限公司，巴西蜡或石蜡购自五谷有限公司，柠檬酸购自重庆川东化工有限公司，碳酸钙、二氧化硅、硫酸钡购自汕头市茂城利发化工有限公司，酞菁蓝购自上海偶颜实业有限公司。
实施例1
取12gγ-丁内酯，4.8g聚乙烯乙酸酯树脂，1.4g邻苯二甲酸二甲酯，0.48g巴西蜡，1.92g柠檬酸，0.4g碳酸钙，0.05g酞菁蓝，混合后通过三辊研磨机完全均化，用丝网印刷到被用物上，用鼓风干燥箱150℃约5分钟使之完全凝固，形成掩膜层。
该掩膜层表现出很好的耐焊性，可在180℃下经受4分钟，因而本发明的掩膜层的耐久性是相当可观的。
将本实施例中的掩膜层浸入焊料中，观察该膜，它仍能保持光滑的涂层，表明它没有变质或对焊剂有不良效果，并且发现被用物受到该膜保护。
本实施例中的掩膜层表现出易剥离性，通过浸入50℃的清水中2min即可完全剥离，剩下的被用物表面实际上洁净而又未受到污染。
实施例2
取11gγ-丁内酯，5.2g聚氯乙烯树脂，1.2g邻苯二甲酸二丁酯，0.26g石蜡，1.04g柠檬酸，0.5g二氧化硅，0.04g酞菁蓝，混合后通过三辊研磨机完全均化，涂刷到被用物上，用鼓风干燥箱140℃约15分钟使之完全凝固，形成掩膜层。
该掩膜层表现出很好的耐焊性，可在180℃下经受4分钟，因而本发明的掩膜层的耐久性是相当可观的。
将本实施例中的掩膜层浸入焊料中，观察该膜，它仍能保持光滑的涂层，表明它没有变质或对焊剂有不良效果，并且发现被用物受到该膜保护。
本实施例中的掩膜层表现出易剥离性，通过浸入50℃的清水中5min即可完全剥离，剩下的被用物表面实际上洁净而又未受到污染。
实施例3
取13.2gγ-丁内酯，4g聚乙烯醇树脂，1.4g邻苯二甲酸二甲酯，0.22g巴西蜡，0.88g柠檬酸，0.5g硫酸钡，0.04g酞菁蓝，混合后通过三辊研磨机完全均化，用丝网印刷到被用物上，用鼓风干燥箱170℃约2分钟使之完全凝固，形成掩膜层。
该掩膜层表现出很好的耐焊性，可在180℃下经受3分钟，因而本发明的掩膜层的耐久性是相当可观的。
将本实施例中的掩膜层浸入焊料中，观察该膜，它仍能保持光滑的涂层，表明它没有变质或对焊剂有不良效果，并且发现被用物受到该膜保护。
本实施例中的掩膜层表现出易剥离性，通过浸入50℃的清水中3min即可完全剥离，剩下的被用物表面实际上洁净而又未受到污染。
实施例4
取12.2g甲基异丙酮，4.2g聚乙烯乙酸酯，1g邻苯二甲酸二甲酯，0.4g巴西蜡，1.6g柠檬酸，0.6g碳酸钙，0.04g酞菁蓝，混合后通过三辊研磨机完全均化，用丝网印刷到被用物上，用鼓风干燥箱160℃约4分钟使之完全凝固，形成掩膜层。
该掩膜层表现出很好的耐焊性，可在180℃下经受4分钟，因而本发明的掩膜层的耐久性是相当可观的。
将本实施例中的掩膜层浸入焊料中，观察该膜，它仍能保持光滑的涂层，表明它没有变质或对焊剂有不良效果，并且发现被用物受到该膜保护。
本实施例中的掩膜层表现出易剥离性，通过浸入50℃的清水中2min即可完全剥离，剩下的被用物表面实际上洁净而又未受到污染。
对比例1
取12gγ-丁内酯，4.8g聚乙烯乙酸酯树脂，0.48g巴西蜡，0.016g酞菁蓝，混合后通过三辊研磨机完全均化，用丝网印刷到被用物上，用鼓风干燥箱150℃约5分钟使之完全凝固，形成掩膜层。
将本对比例中的掩膜层浸入50℃的清水中2min，掩膜层不能剥离，继续浸入50℃的清水1-2h，掩膜层也不能剥离。这说明本对比例中的掩膜层是耐水的，不能在水中被剥离，只能通过机械或手动的方式剥离。
本对比例与实施例1相比，没有采用邻苯二甲酸二甲酯、柠檬酸、碳酸钙作为组分，其余步骤相同。
对比例2
取11gγ-丁内酯，6g聚氯乙烯树脂，0.26g石蜡，0.04g酞菁蓝，混合后通过三辊研磨机完全均化，涂刷到被用物上，用鼓风干燥箱140℃约15分钟使之完全凝固，形成掩膜层。
将本对比例中的掩膜层浸入50℃的清水中5min，掩膜层不能剥离，继续浸入50℃的清水1-2h，掩膜层也不能剥离。这说明本对比例中的掩膜层是耐水的，不能在水中被剥离，只能通过机械或手动的方式剥离。
本对比例与实施例2相比，没有采用邻苯二甲酸二丁酯、柠檬酸、二氧化硅作为组分，其余步骤相同。
试验例
对实施例1-3和对比例1-2中的掩膜层进行性能测试，各性能的测试方法均属于本领域常规方法，具体可参照国家标准GB/T27790-95《胶粘剂180°剥离强度试验方法》、GB7124-86《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法》。本发明的主要技术性能如表1所示：
表1
从表1可以看出，本发明实施例1-4中的掩膜层易剥离性，通过浸入50℃的清水中2-5min即可完全剥离，没有残胶，剩下的被用物表面实际上洁净而又未受到污染，而对比例1-2中的掩膜层在水中不能剥离，这说明本发明实施例1-4中的掩膜层的剥离方式更加有效，更能适应大规模的生产，节约人力成本；同时本发明实施例1-4中的掩膜层相对于对比例1-2，具有更好的拉伸强度。这也说明，本发明的焊料掩膜层组合物产生了预料不到的技术效果。
本发明实施例1-4中的掩膜层的厚度需要适中，太薄的掩膜层不容易剥开。优选的厚度为50μm。
本发明实施例1-4中的焊料掩膜层组合物的工作粘度的范围宽，根据情况可用溶剂稀释该组合物，例如，丝网印刷不需要太高的粘度。但是良好的覆盖性又不需要太低的粘度。优选的粘度为5000-6500厘泊。
本发明实施例1-4中的焊料掩膜层组合物具有搁置时间长。保证一个月的搁置寿命，并且也可以期望得到高于一年的搁置寿命。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可剥离的焊料掩膜层组合物，其特征在于，所述焊料掩膜层组合物包括以下重量百分比的各组分：
乙烯树脂20-50％，增塑剂5-15％，脱模剂5-15％，填料1-5％，颜料0.1-0.5％，溶剂30-90％；
所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯或邻苯二甲酸二丁酯；所述脱模剂为蜡和亲水羧基提供剂的混合物；所述蜡为巴西蜡或石蜡；所述亲水羧基提供剂为C1-5饱和脂肪酸或为分子量为300-10000的醇酸树脂或为柠檬酸；所述填料为碳酸钙、二氧化硅、硫酸钡中的一种或其混合物。
2.根据权利要求1所述的可剥离的焊料掩膜层组合物，其特征在于，所述焊料掩膜层组合物中各组分的重量百分比为：
乙烯树脂25-35％，增塑剂10％，脱模剂10％，填料3％，颜料0.2％，溶剂30-90％。
3.根据权利要求2所述的可剥离的焊料掩膜层组合物，其特征在于，所述焊料掩膜层组合物中各组分的重量百分比为：
乙烯树脂30％，增塑剂10％，脱模剂10％，填料3％，颜料0.2％，溶剂30-90％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的可剥离的焊料掩膜层组合物，其特征在于，所述乙烯树脂为聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩乙醛均聚物树脂、聚氯乙烯同聚乙酸乙酯树脂、聚偏二氯乙烯的聚乙烯共聚物树脂中的一种；所述乙烯树脂与所述脱模剂的重量比为4:1-2:1。
5.根据权利要求4所述的可剥离的焊料掩膜层组合物，其特征在于，所述蜡与所述亲水羧基提供剂的重量比为1:5-1:3；所述乙烯树脂与所述脱模剂的重量比为2.5:1-3.5:1。
6.根据权利要求5所述的可剥离的焊料掩膜层组合物，其特征在于，所述乙烯树脂与所述脱模剂的重量比为3:1；所述蜡与所述亲水羧基提供剂的重量比为1:4。
7.根据权利要求1-3任一项所述的可剥离的焊料掩膜层组合物，其特征在于，所述颜料为酞菁蓝；所述溶剂为γ-丁内酯、甲基正丙酮、甲基异丙酮或乙酰丙酮；所述焊料掩膜层组合物的粘度为5000-6500厘泊。
8.一种在被用物的表面钎焊的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a将权利要求1-7任一项所述的可剥离的焊料掩膜层组合物涂到被用物的表面，在140-175℃下凝固2-20分钟，形成掩膜层；
b将掩膜层浸入焊料后，在50℃的清水中浸入2-5min，将掩膜层完全剥离。
9.根据权利要求8所述的在被用物的表面钎焊的方法，其特征在于，所述被用物为印刷电路板，且通过丝网印刷、浸焊或涂刷将所述的可剥离的焊料掩膜层组合物涂到被用物的表面。
10.根据权利要求9所述的在被用物的表面钎焊的方法，其特征在于，步骤a中在鼓风干燥箱中凝固掩膜层，在150℃凝固5min；所述的掩膜层的厚度为50μm。
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