FI68145B - Foerfarande foer framstaellning av en tryckt kretsskiva - Google Patents

Description

1 68145

Menetelmä painopiirilevyn valmistamiseksi

Jakamalla erotettu hakemuksesta 771674 - (patentti 63683)

Esillä oleva keksintö kohdistuu uuteen menetel-5 mään elektroniikassa ja elektroniikkateollisuudessa käyttökelpoisen painopiirilevyn valmistamiseksi.

Esimerkiksi elektroniikkalaitteissa käytettyjen painopiirilevyjen valmistuksessa tavallisessa tyypillisessä menetelmässä kuparinen piirijohdinkuvio muodos-10 tetaan kuparipäällysteiselle muovilaminaattilevylle muodostamalla syövytyssuoja, yleensä silkkipainon avulla, alueille, joihin kuparijohtimet halutaan, päällystämätön kupari syövytetään levyltä esimerkiksi ferrikloridilla, juotossuoja levitetään tavallisesti silkkipainamalla pai-15 nopiirilevyjen alueille, joille ei ole tarkoitus levittää juotetta ja sitten, tavallisissa tapauksissa, levy varastoidaan ennen vaadittavien komponenttien asentamista sille muodostamalla suojapäällyste levylle, mikä päällyste voi olla joko tina/lyijy-juotospäällyste tai ke-20 miallinen suojalakka, jota ei tarvitse poistaa ennen juoksutteen levittämistä ja juottamista. Tämän jälkeen vaaditut komponentit asennetaan painopiirilevylle syöttämällä komponenttien kytkinjohdot levyssä olevien reikien lävitse ja kytkemällä ne kuparisiin painopiirijoh-25 timiin juottamalla. Juottaminen voidaan suorittaa käsin, esimerkiksi juotinta ja juoksutekanavilla varustettua juotoslankaa käyttäen tai automaattisesti levittämällä ensin nestemäinen juoksute esimerkiksi sivelemällä, kastamalla pinta juoksutekylpyyn, ruiskuttamalla, telaamalla, 30 aaltojuoksutelevitystä käyttäen esimerkiksi johtamalla levy nestemäistä juoksutetta olevan seisovan aallon ylitse tai vaahtojuoksutelevityksen avulla, jolloin levy johdetaan vaahdotettua juoksutetta olevan seisovan aallon ylitse ja levittämällä sitten juoksutteella käsitellylle pai-35 nopiirilevylie juotetta esimerkiksi kastamalla, laahaus-, 2 68145 pato- tai kaskadijuotoksen tai aaltojuotoksen avulla, so. johtamalla levy sulaa tinaa olevan seisovan aallon ylitse. Tällä tavalla valmistettujen juotosliitosten luotettavuuden takaamiseksi on tavallista, että kompo-5 nenttien johdinlangat päällystetään tina/lyijy-juotteella komponentteja valmistettaessa. Lopuksi juotosvaiheessa muodostuneet juoksuttimen jäännökset tavallisesti poistetaan, ja valmiille painopiirilevylle levitetään suoja-päällyste sivelemällä, kastamalla tai ruiskuttamalla piilo rilevyn suojaamiseksi tuhoutumiselta esimerkiksi käytettäessä sitä korrodoivassa ympäristössä.

Keksinnön kohteena on siis uusi menetelmä paino-piirilevyn valmistamiseksi, jolloin menetelmään kuuluu seuraavat vaiheet: 15 a) levitetään kuparipäällysteiselle muovilaminaat- tilevylle nestemäinen juoksutekoostumusta, joka olennaisina komponentteina sisältää: (1) vähintään yhtä neutraalia esteriä, joka on peräisin moniarvoisesta alkoholista ja orgaanisesta mono- 20 karboksyylihaposta ja jonka molekyylipaino on ainakin 300, ja (2) vähintään yhtä lisäkomponenttia seuraavasta ryhmästä: a) orgaaniset hapot, jotka oleellisesti liukene- 25 vat mainittuun moniarvoisen alkoholin esteriin sulassa tilassa, b) juoksutetta aktivoivat aineet ja c) juoksutteen jäännöstä kovettavat aineet, joiden sulamispiste on ainakin 100°C, jolloin koostumus sisältää 30 mainittua esteriä (1) yli 25 % laskettuna komponenttien (1) ja (2) kokonaispainosta ja mainitut komponentit on liuotettu orgaaniseen liuottimeen, jolloin mainitulle levylle muodostuu kuvio, jonka mukaisiksi kupariset piiri-johtimet halutaan muodostaa, 35 b) saatu levy saatetaan kosketukseen syövytysliuok sen kanssa kaiken kuvioidun alueen ulkopuolella olevan ku- 3 681 45 paripäällysteen poistamiseksi ja c) saatu vaadittuja kuparisia piirijohtimia sisältävä syövytetty levy pestään ja kuivataan, jolloin kuparijohtimi11a on vielä mainittua juoksutekoostumusta 5 oleva päällyste.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävään juoksutekoostumukseen kuuluva esterikomponentti (1), jonka molekyylipaino on ainakin 300 ja edullisesti alueella 300-3000 ja joka on kiinteä huoneenlämpötilassa, voidaan 10 valmistaa antamalla moniarvoisen alkoholin, esimerkiksi dietyleeniglykolin, neopentyyliglykolin, glyserolin, tri-etyleeniglykolin, dipropyleeniglykolin, trimetylolietaa-nin, trimetylolipropaanin, pentaerytritolin, di-penta-erytritolin, sorbitolin, mannitolin, inositolin tai suk-15 roosin reagoida orgaanisen monokarboksyylihapon kanssa. Sopivia happoja ovat tyydytetyt rasvahapot, esimerkiksi etikkahappo tai steariinihappo, tyydyttämättömät rasvahapot, esimerkiksi bentsoehappo. Esterit, joiden on havaittu olevan erikoisen sopivia, ovat peräisin 2-8, edul-20 lisesti 3-6 hydroksyyliryhmää sisältävistä moniarvoisista alkoholeista, tällaisia estereitä ovat esimerkiksi pentaerytritolitetra-asetaatti, pentaerytritolitetra-stearaatti, pentaerytritolitetraoleaatti, pentaerytri-tolitetrabentsoaatti, mannitoliheksa-asetaatti, triety-25 leeniglykolidibentsoaatti, trimetylolietaanitribentso-aatti ja sukroosiokta-asetaatti.

Orgaaninen happo (a), jota voidaan lisätä juoksu-tekoostumuksen lisäjuoksuteaineeksi riittävän happamuuden saavuttamiseksi esterin toiminnan mahdollistcimiseksi 30 juoksutteena, voi olla alifaattinen tai aromaattinen mono- tai polykarboksyylihappo, esimerkiksi steariinihappo, adipiinihappo, sebasiinihappo, linoleenihappo, bentsoehappo tai salisyylihappo. Juoksutekoostumuksessa olevan orgaanisen hapon määrän täytyy olla vähintään riit-35 tävä esterin toiminnan mahdollistamiseksi juoksutteena.

4 68145 ja edullisesti tämä määrä on sellainen, että esterin kyky toimia juoksutteena vastaa hartsia. Orgaaninen hapon määrä on tavallisesti korkeintaan 20 paino-% kokonaiskoos-tumuksen painosta.

5 Juoksutekoostumus voi sisältää juoksutteen akti- vointiainetta (b) esterijuoksutteen aktiivisuuden (so. juoksutusnopeuden) parantamiseksi. Nämä aktivointiaineet voivat olla orgaanisia happoja, jotka on edellä mainittu, sulfonihappoja, esimerkiksi dinoyylinaftaleenisulfonihap-10 po, tai alifaattisia tai aromaattisia amiineja tai niiden hydrohalogenideja, esimerkiksi glysiini, oktadekyyliamii-ni, nikotiinihappo, sykloheksyyliamiinihydrokloridi, di-etyyliamiinihydrokloridi, trietyyliamiinihydrobromidi tai aniliinihydrokloridi. Juoksutekoostumuksessa oleva akti-15 vointiaineen määrä saa tavallisesti olla korkeintaan 20 % kokonaiskoostumuksen painosta.

Koska moniarvoisten alkoholien esterit ovat tavallisesti vahamaisia tai pehmeitä tai tarvitsevat jonkin aikaa kovettuakseen hartsimaiseen tilaan juotoslämpötilaan 20 kuumentamisen ja jäähdyttämisen jälkeen, voidaan juoksu-tekoostumukseen tarvittaessa lisätä juoksutteen jäännöksen kovetusainetta (c), joka itse voi olla esteri, esimerkiksi sukroosibentsoaatti tai abieettihapon johdannainen, kuten polymeroitu hartsi tai modifioidun abi-25 eettihapon esteri, esimerkiksi maleiinihapolla käsitellyn hartsin pentaerytritoliesteri. Tällaisten juoksutteen jäännöksen kovetusaineiden sulamispisteiden täytyy olla korkeahkoja, so. sulamispiste on vähintään 100°C, edullisesti sulamispiste on alueella 100-200°C. Juoksute-30 koostumuksessa olevan kovetusaineen määrä saa tavallisesti olla korkeintaan 20 % kokonaiskoostumuksen painosta.

Tapauksessa, jolloin yksi ainoa komponentti suorittaa kahden tai useamman komponentin (a), (b) ja (c) tehtävän, mainitun komponentin määrä juoksutekoostumuk-35 sessa voi olla kumuloiva, esimerkiksi jos yksi komponentti 68145 suorittaa kaikki kolme tehtävää, voi sitä sisältyä koostumukseen aina 60 %:iin asti koostumuksen painosta.

Esillä olevan keksinnön mukaisia juoksutekoostu-muksia voidaan valmistaa liuosmuotoon liuottamalla aine-5 osat orgaaniseen liuottimeen, jonka valinta riippuu nestemäiselle koostumukselle halutusta viskositeetistä ja kuivumisnopeudesta. Keksinnön mukaisia nestemäisiä juoksu-tekoostumuksia voidaan käyttää edullisesti painopiirile-vyjen valmistuksessa, koska ne tekevät edellä esitetyn 10 tavanomaisen menetelmän yksinkertaisemmaksi ja mahdollistavat siten painopiirilevyjen tuotantokustannusten alentamisen. Täten keksinnön mukaiset juoksevat juoksutekoos-tumukset esim. liuoksen tai tahnan muodossa levitettyinä puhtaille kuparilla päällystetyille muovilaminaattile-15 vyille esimerkiksi silkkipainomenetelmän avulla voivat toimia syövytyssuojana seuraavassa syövytysvaiheessa, ja ne voidaan jättää painopiirilevylle suojapäällysteeksi kuparijohtimia varten, jotka on valmistettu syövytysvaiheessa, jolloin levyt on helppo varastoida mahdollis-20 ta juottamista varten. Käytettäessä tarvittavat komponentit voivat olla asennettuina painopiirilevyille työntämällä kytkinjohdot levyihin tehtyjen reikien lävitse, ja ne voidaan kytkeä painopiirilevyn johtimiin juottamalla ilman, että juoksute täytyy ensin erikseen levittää 25 painopiirilevylle edellyttäen, että komponenttien johti-met ovat juotoskelpoiset. Juotosvaiheessa muodostuvat juoksutteen jäännökset eivät tavallisesti vaadi poistamista, ja ne voivat toimia lopullisena suojapäällysteenä.

Edelläesitetystä voidaan helposti havaita, että 30 tavanomaisiin, edelläesitettyihin painopiirilevyjen valmistusmenetelmiin verrattuna keksinnön mukaisten nestemäisten juoksutekoostumusten käyttö voi huomattavasti yksinkertaistaa tällaisten levyjen valmistusta, ja tällöin vältytään suurten, monimutkaisten ja kalliitten lait-35 teiden käytöltä useissa tuotantovaiheissa ja voidaan myös 6 68145 välttyä palavan nestemäisen juoksutteen käytöltä juotos-linjassa, koska juoksutteen levitys voidaan suorittaa etukäteen muualla levyjen tai komponenttien valmistuksessa.

5 Kuten edellä on mainittu, voidaan keksinnön mukai sia nestemäisiä juoksutekoostumuksia valmistaa liuottamalla aineosat sopivaan orgaaniseen liuottimeen tai tällaisten liuottimien seokseen. Sopivia liuottimia ovat betonit, esimerkiksi metyyli-isobutyyliketoni ja asetoni, 10 alkoholit, esimerkiksi isopropanoli ja aromaattiset liuottimet, esimerkiksi tolueeni ja ksyleeni.

Nestemäisinä keksinnön mukaiset juoksutekoostumuk-set sisältävät vähintään 40, edullisesti vähintään 50 % koostumuksen kiintoainepitoisuudesta moniarvoisen alkoho-15 Iin esteriä.

Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksinnön mukaista menetelmää.

Esimerkki 1

Nestemäinen juoksutekoostumus valmistettiin seu-20 raavista aineosista:

Paino-%

Pentaerytritolitetrabentsoaattia 15

Dimeroitua hartsia 4 2-kloorietyylimorfoliini-HCl 1 25 Metyyli-isobutyyliketonia 80 Tätä juoksutekoostumusta levitettiin siveltimellä puhtaalle kuparipäällysteiselle muovilaminaattilevylle siten, että sille muodostui kuvio, jonka mukaiset kupariset piirijohtimet oli valmistettava. Saadun levyn annet-30 tiin kuivua huoneenlämpötilassa noin 15 minuuttia, ja sitten se upotettiin ferrikloridia olevaan syövytysliuok-seen, josta se poistettiin noin 15 minuutin kuluttua. Syövytysliuos oli poistanut kaiken paljaana olleen kupa-ripäällysteen ja muodostanut tarvittavan kuparikuvion pääl-35 lystettynä juoksutekoostumuksella, joka toimi syövytys- 68145 suojana. Levy pestiin sitten juoksevassa vedessä Huoneenlämpötilassa ja kuivattiin. Keinotekoisen vanhen-nuksen jälkeen kosteissa olosuhteissa levy kuivattiin ja tarkastettiin, jolloin kuparisen johdinkuvion pääl-5 lä havaittiin vielä olevan läpinäkyvää juoksutekoostuimista oleva päällyste. Levy johdettiin sitten tavanomaisella tavalla sulaa tinaa olevan seisovan aallon ylitse ilman mitään edeltävää nestemäisen juoksutteen tai liuottimen levittämistä.Tämä vaihe suoritettiin tavanomaisessa aaltojuotoskoneessa, jossa oli 90°C:n lämpötilaan säädetty esikuumennusvaihe ennen juotosvaihetta, mutta nestemäisen juoksutteen levitysvaihetta ei käytetty. Juotos-vaiheessa käytetty juote oli 60/40-tina/lyijy-seosta, jonka lämpötila oli 250°C. Levyn siirryttyä juotosaallon ylit-15 se se tarkastettiin ja kuparisen johdinkuvion havaittiin olevan täysin juottunut tasaisesti sulaneen juotepäällys-teen kanssa.

Esimerkki 2

Edellä olevassa esimerkissä 1 esitetyn nestemäisen 20 juoksutekoostumuksen liuotinainepitoisuutta säädettiin siten, että koostumus voitiin silkkipainaa kuparipäällys-teiselle muovilaminaattilevylle. Koostumus levitettiin sitten silkkipainamalla puhtaalle kuparipäällysteiselle muovilaminaattilevylle muodostettavan kuparisen piirijoh-25 dinkuvion mukaisesti. Levy syövytettiin sitten, pestiin ja kuivattiin esimerkissä 1 esitetyllä tavalla, minkä jälkeen reiät lävistettiin levyyn kohtiin, joiden lävitse komponenttien johtimet sitten työnnetään. Sitten elektroniset komponentit, joiden johtimet oli päällystetty 30 samalla juoksutekoostumuksella, asennettiin levyn päällystämättömälle puolelle työntämällä johtimet niitä varten lävistettyjen reikien läpi levyn kuparisen johdinkuvion käsittävälle puolelle 3a saatu levy johdettiin esi-kuumennusvaiheeseen ja sitten juotosvaiheeseen tavanomai-35 seen aaltojuotoskoneeseen esimerkissä 1 esitetyllä tavalla.

8 68145

Saadun valmiin painopiirilevyn liitokset olivat juottu-neet virheettömästi.

Kuten edellä on mainittu painopiirilevyjen tavanomaisen valmistusmenettelyn yhteydessä, komponenttien joh-5 dinlangat on tavallisesti päällystetty juotteella ennen komponenttien asentamista painettuun piirilevyyn. On havaittu, että keksinnön mukaista nestemäistä juoksutekoos-tumusta voidaan käyttää myös elektronisten komponenttien johdinlankojen suojapäällysteenä ja voidaan tätä pitää 10 vaihtoehtona juotteella päällystämiselle.

Esimerkki 3

Painettu piirilevy valmistettiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla, paitsi että nestemäinen juoksutekoostu-mus valmistettiin seuraavista aineosista: 15 Paino-%

Trimetylolietaanitribentsoaattia 12

Polymeroitua hartsia 6

Adipiinihappoa 2

Metyyli-isobutyyliketonia 40 20 Asetonia 40

Esimerkki 4

Painettu piirilevy valmistettiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla, paitsi että nestemäinen juoksutekoostu-mus valmistettiin seuraavista aineosista: 25 Paino-%

Pentaerytritolitetrabentsoaattia 15

Sykloheksyyliamiinihydrokloridia 1

Meloidun hartsin pentaerytritoliesteriä 5

Tolueenia 58 30 Asetonia 21

Esimerkki 5

Painettu piirilevy valmistettiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla, paitsi että nestemäinen juoksutekoostu-mus valmistettiin seuraavista aineosista: 9 681 45

Paino-%

Pentaerytritolitetrabentsoaattia 10

Adipiinihappoa 1

Meloidun hartsin pentaerytritoliesteriä 10 5 Tolueenia 58

Asetonia 21

Claims (9)

10 681 45

1. Menetelmä painopiirilevyn valmistamiseksi/ tunnettu siitä, että siihen kuuluu seuraavat 5 vaiheet: a) levitetään kuparipäällysteiselle muovilami-naattilevylle nestemäinen juoksutekoostumus, joka olennaisina komponentteina sisältää: (1) vähintään yhtä neutraalia esteriä, joka on 10 peräisin moniarvoisesta alkoholista ja orgaanisesta monokarboksyylihaposta ja jonka molekyylipaino on ainakin 300, ja (2) vähintään yhtä lisäkomponenttia seuraavasta ryhmästä: 15 a) orgaaniset hapot, jotka oleellisesti liuke nevat mainittuun moniarvoisen alkoholin esteriin sulassa tilassa, b) juoksutetta aktivoivat aineet ja c) juoksutteen jäännöstä kovettavat aineet, joi-2Q den sulamispiste on ainakin 100°C, jolloin koostumus sisältää mainittua esteriä (1) yli 25 % laskettuna komponenttien (1) ja (2) kokonaispainosta ja mainitut komponentit on liuotettu orgaaniseen liuottimeen, jolloin mainitulle levylle muodostuu kuvio, jonka mukaisiksi ku-25 päriset piirijontimet halutaan muodostaa, b) saatu levy saatetaan kosketukseen syövytys-liuoksen kanssa kaiken kuvioidun alueen ulkopuolella olevan kuparipäällysteen poistamiseksi ja (c) saatu vaadittuja kuparisia piirijohtimia si-30 sältävä syövytetty levy pestään ja kuivataan, jolloin kuparijohtimi11a on vielä mainittua juoksutekoostumusta oleva päällyste.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nestemäinen juoksutekoostumus si- il 68145 sisältää vähintään 40 paino-% mainittua esteriä (1).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että komponentti (1) on esteri, jonka molekyylipaino on alueella 300-3000 ja joka 5 on kiinteä huoneenlämpötilassa.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että komponentti (1) on esteri, joka on peräisin 2-8 hydroksyyliryhmää sisältävästä moniarvoisesta alkoholista.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että esteri on pentaerytritolitetra-bentsoaatti.

6. Jonkun edellä olevan patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että orgaa- 15 nista happoa (a) on läsnä korkeintaan 2Q % juoksutekoos-tumuksen kokonaispainosta laskettuna.

7. Jonkun edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että juoksutetta aktivoivaa ainetta (b) on läsnä korkeintaan 20 % 20 koostumuksen kokonaispainosta.

8. Jonkun edellä olevan patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että juoksutteen jäännöksen kovettavaa ainetta on läsnä korkeintaan 20 % kokonaiskoostumuksen painosta.

9. Jonkun edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asennetaan useita elektronisia komponentteja painopijrilevyl-le työntämällä komponenttien johdinlangat levyyn muodostettujen reikien lävitse ja liittämällä sitten johdin- 30 langat niitä vastaaviin kuparisiin piirijohtimiin juottamalla sulassa tilassa olevalla pehmytjuoteseokse11a levittämättä erikseen juoksutekoostumusta. 12 681 45