DE2254436A1

DE2254436A1 - Abdeckstoff

Info

Publication number: DE2254436A1
Application number: DE2254436A
Authority: DE
Inventors: Robert Mcdowell Hall; Jimmie Joe Mumm
Original assignee: Indusco Chemical Products; Tektronix Inc
Current assignee: Indusco Chemical Products; Tektronix Inc
Priority date: 1971-11-08
Filing date: 1972-11-07
Publication date: 1974-01-03
Also published as: NL7215025A; JPS511451B2; CA999094A; DE2254436C3; GB1380092A; JPS4858027A; NL159022B; US3773704A; FR2160217A5; DE2254436B2; IT973431B; SE390735B

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER 2254436

,. Patentanwalt

4 Düsseldorf 1 · Schadowplat-z 9

Düsseldorf, 6. Nov. 1972

PF 1766
72133

Tektronix, Inc., Beaverton, Oregon, V. St. A. Indusco Chemical Products, Portland, Oregon, V. St. A.

Abdeckstoff

■Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abdeckstoff, mit dessen. Hilfe bestimmte Bereiche eines Bauteils, auf das ein bestimmtes Material aufgebracht werden soll, davor geschützt werden können, daß das zusätzliche Material in diesen Bereichen haften bleibt.

Es sind eine Reihe von Verfahren bekannt, mit deren Hilfe ein bestimmtes Material auf vorgegebene Bereiche eines Bauteils gebracht werden kann. Zu diesen Verfahren gehört das Aufbringen von Lot in ausgewählte Bereiche einer gedruckten Schaltung, das Aufbringen eines Schutzstoffs etwa in Form einer Paste oder eines Lacks auf ein Bauteil oder das Aufbringen von Metall auf ausgewählte Bereiche eines Bauteils etwa durch Vakuum-Metallisierung, chemisches oder Electroless-Plattieren oder Elektroplattierung. Die vorliegende Erfindung läßt sich insbesondere für Lötverfahren einsetzen, bei denen ein Flußmittel aufgebracht und ein Lötbad sowie ein Reinigungsmittel eingesetzt wird.

Es sind verschiedene Materialien als Maskierungs- oder Abdeckstoffe bekannt. Dazu gehört u. a. ein Stoff auf Gummibasis, der auf ausgewählte Bereiche einer gedruckten Schaltung aufgebracht wird, um

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Lot daran zu hindern, in den beschichteten Bereichen haften zu bleiben. Dieser Abdeckstoff auf Gummibasis erfordert eine lange Trockenzeit, läßt sich weder in Wasser noch herkömmlichen Lösungsmitteln lösen und muß von Hand aus damit abgedeckten Löchern entfernt werden, was zeitraubend ist. Als weiterer Abdeckstoff ist ein flüssiges Material bekannt, das zwar wasserlöslich ist, jedoch klar und schlecht sichtbar ist, außerdem langsam trocknet, wenngleich es wasserlöslich ist. Ferner sind Maskierungsbänder oder -streifen bekannt, die nicht wasserlöslich sind und von Hand entfernt werden müssen. Es stehen zwar auch Maskierungsbänder bzw. -streifen zur Verfügung, die wasserlöslich sind, jedoch bleibt es zeitraubend, diese Bänder von Hand in den ausgewählten Bereichen der gedruckten Schaltungen aufzubringen. Die Verwendung solcher Maskierungsbänder oder -streifen ist sowohl in Bezug auf das Material als auch im Hinblick auf den damit verbundenen Zeitaufwand teuer.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines Abdeckstoffes, der sich - etwa als Maskierung in Verbindung mit einem Lötverfahren - leicht aufbringen und mittels eines Stoffes entfernen läßt, der auf die Oberfläche des behandelten Bauteils keine schädliche Wirkung ausübt. Vorzugsweise soll sich als Lösungsmittel Wasser verwenden lassen, so daß eine Entfernung des Abdeckstoffs von Hand, der Einsatz schädlicher organischer Lösungsmittel und eine zeitraubende Behandlung des fertiggestellten Gegenstands entfallen. Darüber hinaus soll der Abdeckstoff sich mit herkömmlichen Verfahren leicht aufbringen lassen, bei Raumtemperatur rasch trocknen und insgesamt eine erhebliche Produktionssteigerung bei gleichzeitiger Kostensenkung ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Abdeckstoff erfindungsgemäß gekennzeichnet durch 90-95 Gew% eines Lösungsmittels aus der Gruppe Tetrachlorkohlenstoff, Äthylenchlorid, Dichlormethan, Trichloräthylen, Tetrachloräthylen; 0,4 - 1,5 Gew% eines Alkanolamine aus der Gruppe Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Triethanolamin, Monoisopropanolamin, Diisopropanolamin, Triisopropanolamin, Morpholin, N-methylmorpholin, N-äthylmorpholin; 3-5 Gew% einer Siliciumdioxidverbindung mit einer Partikelgröße von etwa 1 /ü; sowie ein

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— "3 —.

Polyäthylenoxid-Homopolymerisat mit einem Molekulargewicht von
100.000 -■ 5.000.000. . ,

Die Erfindung wird nachstehend weiter· ins einzelne gehend in Verbindung mit praktischen Ausführungsbeispielen erläutert.

Typische Substratmaterialien und Metalle, auf die der Abdeck- oder Maskierungsstoff nach der Erfindung aufgebracht werden soll, sind die verschiedenen herkömmlichen Materialien und Metalle, die zur
Herstellung gedruckter oder geätzter Schaltungen eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung wird anhand der Maskierung ausgewählter Bereiche gedruckter Schaltungen beschrieben, wo sie eingesetzt
wird, um zu verhindern, daß Lot in den ausgewählten Bereichen
haften bleibt, wenn Platten mit den gedruckten Schaltungen der
Lötbehandlung unterworfen werden. Es versteht sich jedoch, daß der Abdeckstoff nach der Erfindung sich ebenso einsetzen läßt, um auf beliebigen Bauteilen Bereiche zu maskieren, so daß in den maskierten Bereichen ein Haftenbleiben von auf' das Bauteil aufgebrachtem Material verhindert wird. ■

Bei dem Abdeckstoff nach der vorliegenden Erfindung handelt es
sich um ein wasserlösliches Beschichtungsinaterial, das auf die zu schützende Fläche in herkömmlicher Weise aufgebracht, sodann getrocknet und anschließend mittels Wasser oder eines milden, alkalischen Stoffes entfernt wird.

Der Abdeckstoff nach der Erfindung weist mehrere eine Dispersion
bildende Bestandteile auf. Vorzugsweise findet Dichlormethan als
Lösungsmittel mit einem Anteil von 90-95 Gew% Verwendung, wobei jedoch andere chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff, Äthylenchlorid, Trichloräthylen sowie Tetrachloräthylen
gleichfalls wirksam eingesetzt werden können. Chlorierte Lösungsmittel sind insofern als geeignet anzusehen, als sie nicht entzündbar sind. Auch die Verwendung von Äthanol, Isopropanol, Amylalkohol, Butanol und Benzol kommt infrage, jedoch sind diese Stoffe
wegen ihrer Entzündbarkeit weniger geeignet.

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In dein Lösungsmittel wird ein Amin, vorzugsweise Monoäthanolamin, in einem Anteil von 0,4 - 1,5 Gew% gelöst, um das Lösungsmittel alkalisch zu machen und eine Hydrolyse der chlorierten Lösungsmittel zu verhindern. Es reagiert mit Harzöl-Flußmittel, wenn die gedruckte Schaltung über einen Bereich gebracht wird, in dem das Auftragen des Flußmittels erfolgt. Dabei wird ein Seifenfilm gebildet, der die Entfernung mittels Wasser bzw. eines sonstigen geeigneten Lösungsmittels erleichtert und den Widerstand gegenüber dem Lot erhöht. Weitere Alkanolamine, die verwendet werden können, sind Diäthanolamin, Triäthanolamin, Monoisopropanolamin, Diisopropanolamin und Triisopropanolamin. Ebenso kommt die Verwendung von N-methylmorpholin und N-äthylmorpholin infrage.

Als weiterer Bestandteil wird Kieselgur in einem Anteil von 3-5 Gew% vorgesehen, das feinpulvrig sein und eine geringe Dichte haben muß, um ein Absetzen zu verhindern. Die durchschnittliche Partikelgröße beträgt 1-2 /u,vorzugsweise etwa l/u, wobei die Siebanalyse für ein 325-Mesh-Sieb 0,5 % beträgt. Das spezifische Gewicht von Kieselgur ist 2,1, so daß die Partikel in Suspension bleiben. Auch andere Siliciumdioxid- bzw. Kieselsäureverbindungen können Verwendung finden, sofern sie feinpulvrig sind und eine geringe Dichte aufweisen. Das Kieselgur dient als Kühlstoff, zur Erhöhung der Wasserlöslichkeit des Harzes und als lichtundurchlässige Beimengung, die die beschichteten Gebiete leicht erkennbar macht.

Ein weiterer Bestandteil ist ein Polymer-Harz in einer Menge von 0,7 - 0,9 Gew%, das als Polyäthylenoxid-Homopolymerisat mit einem Molekulargewicht von 100.000 - 5.000.000 vorliegt. Speziell kann wasserlösliches Polyoxyäthylen verwendet werden, das bei 25 C eine Viskosität von 225 - 4.000 Centipoises hat. Vorzugsweise haben die in Verbindung mit der Erfindung verwendeten Polymerisate vor ihrer Verdünnung bei Messung in einer 5 %igen wäßrigen Lösung bei 25°C eine Viskosität von 1.500 - 2.000 Centipoises (POLYOX WSR 205 (R)) oder in einer 1 %-wäßrigen Lösung bei 25°6 eine Viskosität von 2.000 - 4.000 Centipoises (POLYOX WSR 301 (R)). Die Viskosität in Bezug auf Äthylenoxid-Polymerisate wird mittels eines Brook-

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fIeId-Viskasimeters PDF bei 2 0pm unter Verwendung dier größten Spindel für den gewünschten Maßstab, gemessen.

Das Polymer-Harz dient als Bindemittel für'den Farbstoff_r verleiht Wasser löslichkeit _r verleiht dem Film Hafteigenschaften,,, dient als Filmbildner und sorgt für ausreichende Viskosität zur. Überbrückung von Löchern _r die abgedeckt werden sollen, um Lot daran zu hindern/ an metallbesehichteten Innenflächen 'der Löcher haften zu bleibeni Die Viskosität liegt zwischen einem flüssigen und einem pastenförmlgen Zustand, je nach der Größe der,abzudeckenden Löcher, Je viskoser der Stoff ist, desto langsamer trocknet er. - ·

Meftglzellulose, die von der Dow Chemical Company unter dem Warenzeichen "METHOCEL" verkauft wird, kann statt Polyoxyäthylen als Bindemittel verwendet werden, trocknet jedoch nicht so schnell und wird in größerer Menge benötigt, um die gewünschte Viskosität zu erhalten. Außerdem, ist Meiiylzellulose für die Wärme eines Lötbads anfällig« Hinzu kommt, daß ein Alkohol-Lösungsmittel benötigt wird,-das für eine höhere Löslichkeit sorgt, was akzeptabel ist, wenn Wärme keine Rolle spielt, jedoch dann nicht zulässig ist, wenn der Abdeckstoff für ein Lötverfahren entsprechend der bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung benutzt wird..

Die vorbeschriebenen Abdeckstoffe können zusätzlich zur Erhöhung der Wirksamkeit weitere Bestandteile enthalten. So kann beispielsweise ein nichtionischer grenzfiächenaktiver Stoff In einem Anteil von 0 - 1,5 Gew% zugesetzt werden, um die Wasserlöslichkeit zu erhöhen und die Oberflächenspannung bei der Verteilung des Abdeckstoffs herabzusetzen» Dieser grenzflächenaktive Stoff enthält einen .blodegradablen modifizierten Alkohol, nämlich einen Alkaryl-Polyäther-Alkohol mit 5 - 4O Kohlenstoffatomen, der von Rohm und Haas unter dem Warenzeichen TRITON vertrieben wird. Vorzugsweise wird den Äbdeckstoffen nach der Erfindung eine geringe Menge Farbstoff in Form von rosa Rhodaiain-Sulfa- oder anderen geeigneten wärmebeständigen Farbstoffen zugesetzt _r um den Farbstoff zu kennzeichnen und Anwesenheit sowie Grenzen des Äbdeckstoffes auf der damit, beschichteten Fläche zu verdeutlichen.

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Der Abdeckstoff nach der Erfindung wird durch Mischen der Bestandteile in den angegebenen Mengenverhältnissen hergestellt. Die vorliegende Erfindung stellt damit Maskierungs- oder Abdeckstoffe zur Verfügung, die in kurzer Zeit in der Größenordnung von mehr oder
weniger 1 min trocknen, infolge ihrer Färbung und Lichtundurchlässigkeit gut sichtbar sind, nicht feuergefährlich bzw. entzündbar

sich
sind, sich nicht störend im Abwassersystem verhalten und/Leicht

durch Waxmwasserspülung, verschiedene Lösungsmittel wie beispielsweise Freon, Äthylchlorid oder halogenierte Lösungsmittel oder auch durch trocknes" Abbürsten mit einer Nylonbürste o. dgl. entfernen
lassen. Die Abdeckstoffe bleiben während der Lötbehandlung haften
und halten das Lot von Bereichen fern, in die es nicht eintreten
soll. Das Auftragen der Abdeckstoffe nach der Erfindung erfolgt in einfacher Weise mittels Aufstreich-Plastikflaschen, wodurch der
Maskiervorgang vereinfacht und die Produktion erheblich beschleunigt wird. Im übrigen sind die Abdeckstoffe nach der Erfindung
billiger als auf dem Markt befindliche vergleichbare Abdeckstoffe.

Beispiel I

Platten mit gedruckten Schaltungen sind mit elektrischen Bauteilen wie Transistoren, Kondensatoren, Widerständen, Induktivitäten,
Fassungen u. dgl. versehen. Bestimmte Gebiete der leitenden Bereiche der gedruckten Schaltung sollen nicht mit Lot beaufschlagt
werden, und diese bestimmten Gebiete müssen mit einer Schutz- oder Maskierungsschicht versehen werden, um zu verhindern, daß das Lot
dort haften bleibt. Es werden dann folgende Bestandteile
in den angegebenen Mengen miteinander gemischt, um den Abdeckstoff zu erhalten:

Gew-%

Dichlormethan 95,10

Monoäthanolamin 0,46

Kieselgur 3,71

Polymer-Harz , 0,73

100,00
Farbstoff Spuren

Der so gebildete Maskierungs- oder Abdeckstoff wird auf die ausgewählten Bereiche der leitenden oder sonstiger Gebiete der gedruck-

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— *7 —·

ten Schaltung aufgebracht, in denen kein Lot haften bleiben soll. Die gedruckten Schaltungen werden durch eine Flußmittel-Station geleitet, in denen den zu verlötenden Gebieten Flußmittel zugeführt wird.. Die Platten mit den gedruckten Schaltungen werden dann durch ein flüssiges Lötbad geleitet, wo die zu verlötenden Gebiete mit Lötmittel versehen werden, während die mit dem Abdeckstoff beschichteten Gebiete daran gehindert werden, Lot anzunehmen. Nach der Lötbehandlung werden die mit Lötmittel versehenen Schaltplatten durch eine Reinigungsstatiön geleitet, die ein herkömmliches alkalisches Detergens aufweisen, so daß die Schutzschicht entfernt wird. Gleichzeitig bewirkt das Detergens auch eine Entfernung des Flußmittels von den Platten. Andernfalls kann auch eine Warmwasserspülung, ebenso ein alkoholisches Lösungsmittel Verwendung finden. . ' "

Beispiel II

Die folgenden Bestandteile werden gemischt, um einen Abdeckstoff zu bilden, der in der in Verbindung mit Beispiel I beschriebenen Weise eingesetzt wird:

Gew%

Dichlormethan 94^00

Monoäthanolamin 1,41

Kieselgur ■ "-'' 3,76

Polymer-Harz 0,83

. . 100,00

Farbstoff - Spuren

Beispiel III .

	grenz-	Gew%
Dichlormethan	Stoff	93,41
Monoäthanolamin		1,40
Kieselgur		3,73
Polymehr-Harz	0,73
Nichtionischer
flächenaktiver	0,73
	100,00
Farbstoff	Spuren

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Die Viskosität des Abdeckstoffs nach Beispiel I wurde mit 2.200 Centipoises ermittelt, und zwar durch Messung mit Hilfe eines Brookfield Viskosimeters LVT, unter Verwendung einer Nr. 2-Spindel mit 12 Upm bei einer Temperatur von 2 3°C. Je nach dem Molekulargewicht des verwendeten Bindemittels ergibt das einen Viskositätsbereich von 1.500 - 4.000 Centipoises, wobei der mittlere Bereich von etwa 2.200 Centipoises die günstigste Viskosität für den Abdeckstoff darstellt.

Patentansprüche: 309881/1038

Claims

Patentansprüc he ;

1. Abdeckstoff, gekennzeichnet durch 90 - 95 Gew% eines Lösungsmittels aus der Gruppe Tetrachlorkohlenstoff, Äthylenchlorid, Dichlormethan, Trichloräthylen, Tetrachloräthylen; 0,4 - 1,5 Gew% eines Alkanolamins aus der Gruppe Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Triethanolamin, Monoisopropanolamin, Diisopropa-' nolamin, Triisopropanolamin, Morpholin, N-methylmorpholin, N-äthylmorpholin; 3-5 Gew% einer Siliciumdioxidverbindung mit einer Partikelgröße von etwa 1 p. ; sowie ein Polyäthylenoxid-Homopolymerisat mit einem Molekulargewicht von 100.000 bis 5.000,000.

2. Abdeckstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumdioxidverbindung Kieselgur ist«,

3. Abdeckstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtionischer grenzflächenaktiver Stoff in einem Anteil bis zu 1,5 Gew% zugesetzt ist.

4. Abdeckstoff nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß Spuren eines rosa Rhödamin-Sulfa-Fafcbstoffs zugesetzt sind.

5. Abdeckstoff nach einem der Ansprüche 1=4, gekennzeichnet durch 90 - 95 Gew% Dichlormethan, 0,4 - 1,5 Gew% Monoäthanolamin, 3-5 Gew% Kieselgur und 0,7 - 0,9 Gew% Polyäthylenoxid-Homopolymerisat. :

6. Verfahren zur Abdeckung bestimmter Bereiche eines Bauteils,

so daß auf das Bauteil aufgebrachtes Material in diesen Bereichen daran gehindert wird zu haften, dadurch gekennzeichnet, daß die zu maskierenden Bereiche des Bauteils mit einem Abdeckstoff nach Anspruch 1 beschichtet werden, der 90 - 95 Gew% Dichlormethan, 0,4 - 1,5 Gew% Monoäthanolamin, 3 - 5 Gew% einer Siliciumdioxidverbindung mit einer Partikelgröße von etwa 1 yu und 0,7 - 0,9 Gew% Polyäthylenoxid-Homopolymerisat aufweist.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumdioxidverbindung Kieselgur ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtionischer grenzflächenaktiver Stoff in einer Menge von bis zu 1,5 Gew% zugesetzt wird.

9. Abdeckstoff nach Anspruch 2, zur Maskierung ausgewählter Bereiche eines Bauteils, in denen auf das Bauteil aufgebrachtes Material daran gehindert werden soll zu haften, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung

Gew% Dichlormethan 95,10 Monoäthanolamin 0,46 Kieselgur 3,71 Polymer-Harz 0,73

10. Abdeckstoff nach Anspruch 2, zur Maskierung ausgewählter Bereiche eines Bauteils, in denen auf das Bauteil aufgebrachtes Material daran gehindert werden soll zu haften, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung

Gew% Dichlormethan 94,00 Monoäthanolamin 1,41 Kieselgur 3,76 Polymer-Harz 0,83

11. Abdeckstoff nach Anspruch 3, zur Maskierung ausgewählter Bereiche eines Bauteils, in denen auf das Bauteil aufgebrachtes Material daran gehindert werden soll zu haften, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung

Gew%

Dichlormethan 93,41 Monoäthanolamin 1,40 Kieselgur 3,73 Polymer-Harz 0,73 Nichtionischer grenzflächenaktiver Stoff 0,73

12. Abdeckstoff nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich eine Spur eines rosa Rhodamin-Slufa-Parbstoffs aufweist.

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