KR900000458B1 - 신속히 경화되는 납땜가능한 도전성중합체 조성물 및 그필름 형성방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

신속히 경화되는 납땜가능한 도전성중합체 조성물 및 그필름 형성방법

본 발명은 도전성필름의 분야, 더 구체적으로는 경화시간이 비교적 짧은 납땜가능한 도전성중합체 조성물 및 그 필름형성방법에 관한 것이다. 도전성중합체필름은 공지되어 있으며, 인쇄회로와 관련하여 회로의 소자들을 결선하고, 또한 다른 회로에 전기결선을 하기 위하여 사용된다. 이들 도전성중합체필름의 대부분은 도전성으로 되도록 금 또는 은 같은 귀금속을 함유하고 있다.

대체로, 이 같은 필름은 실크스크린 기법에 의하여 회로기판 같은 기판에 부착된 다음에 경화된다. 대부분의 도전성중합체필름의 평균경화시간은 1-2시간의 범위이다.

현재의 도전성중합체필름은 땜납을 받아들이지 않으므로 납땜 가능한 도금 금속면을 적용할 필요가 있다. 도금 금속면은 전해 또는 전기도금방법으로 부착된다. 그 다음에 도금 금속면에 전기도선을 납땜함으로써 전기결선이 이루어진다.

은을 함유하는 도전성중합체필름은 용해되는 경향이 있으므로 대단히 주의깊게 납땜해야 된다. 더 구체적으로 말해서, 땜납을 적용하는 중에 은(silver) 입자들은 땜납 안으로 용해되어 기판에서 빠져나와 기판을 못쓰게 만드는 경향이 있다.

종래의 도전성중합체필름은 납땜가능하게 만들기 위하여 도금이 필요하다. 현재 대부분의 도전성중합체필름은 니켈 보론이나 니켈 포스퍼러스의 전해에 의하여 도금되는 것이다.

그러나, 소규모의 도금은 불편하여 도금된 도전성중합체필름(예컨대 인쇄회로기판)의 대량생산의 경우 큰 문제점이 있다.

예컨데, 대량의 도전성중합체필름의 니켈전해도금에는 크고 고가이며 복잡한 투자인 적절한 도금설비의 설립이 필요하다. 구체적으로 말해서 도금실은 적절한 양과 질의 환기가 필요하며 다양한 수준의 공기유통이 조절되어야 한다. 도금용 탱크는 유리섬유, 폴리프로필렌, 플로에틸렌 또는 기타 적절한, 고온(약 93℃ 범위)에 견디는 재료로 만들어져야 한다. 탱크는 또한 주기적인 질산 세척에 견딜 수 있어야 한다. 그밖에도, 질산염이 탱크가 세정될 필요가 있는 어떤 농도에 도달할 때 도금 탱크를 비우고 다시 채우기 위하여 보조탱크 및 운반장치가 필요한 것이다. 적절한 수준의 열을 제공하기 위하여 수정 또는 부동처리된 스테인레스강으로 만들어진, 낮은 왓트밀도(watt density)의 침수히터가 필요하다.

침수히터의 사용에는 국부적인 가열을 피하기 위하여 히터에 직접 충돌하는 강제 송풍된 공기에 의한 교반이 필요하다.

침수히터대신에 자켓으로 덮어진 탱크가 사용될 수 있으나, 어느 경우에도 활발한 교반이 필요하다. 비금속 또는 기타 내산성 제품을 사용하는 것이 추천된다.

도금조는 매일 지속적으로 여과되어야 한다. 폴리프로필렌 카트리지 필터가 바람직하게, 이 필터는 온수로 세정되어야 하며 지속적인 여과를 위하여 매시간 6-10회 교체되어야 한다.

납땜 가능한 도전성필름이 전술한 모든 도금작업의 필요성을 없애줄 것이며 따라서 극히 바람직하다는 것은 쉽게 인식할 수 있을 것이다. 부가적으로, 도전성입자들이 용해되어 빠져나가지 않는 납땜 가능한 도전성필름이 또한 바람직한 것이다. 게다가, 수분내에 경화되는 납땜가능한 도전성필름은 가장 바람직한 것이다.

따라서, 본 발명의 한가지 목적은 납땜가능한 도전성중합체필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 도금 금속면의 적용이나 또는 기타 추후의 코우팅 작업이 없이 납땜이 가능한 도전성필름을 제공하는 것이다. 그 밖에 본 발명의 목적은 어떤 표준적인 납땜방법에 의해서도 납땜이 가능한 도전성필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 도전성입자들이 보통의 납땜중에 용해되어 나오지 않는 납땜 가능한 도전성필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고도로 도전성인 납땜 가능한 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 그밖에 또 다른 목적은 선행기술의 도전성중합체필름으로 성취되는 도포범위보다 땜납도포범위가 더 큰 납땜가능한 도전성필름을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 납땜가능한 도전성조성물은 비닐과 에폭시의 기질에 매립된 은(silver) 입자들을 포함한다. 이 조성물은 비닐을 용매에 용해시켜 용액을 형성하고, 그 다음에 그 용액을 은 입자들 및 에폭시와 혼합하여 잉크로서 형성한다.

이 잉크는 기판위에 도포되어 기판상에서 필름을 형성한다.

이 필름은 용매를 증발시키고 중합반응이 일어나도록 경화되어서 기판상에 비닐과 에폭시의 기질에 매립된 은 입자들로 구성되는 납땜 가능한 도전성필름을 형성한다.

본 발명의 납땜가능한 도전성조성물은 카르복시화비닐 및 에폭시로 형성된 기질에 매립된 은 입자들로 구성된다. 조성물 형성에 있어서, 우선 카르복시화비닐 분말을 용매에 용해시켜 용액을 형성한다.

예를 들면, 이스트만 코닥(Eastman Kodak)이 상표 Texanol로 시판하는 에스테르알콜이 용매로서 사용될 수 있다. 일단 카르복시화비닐이 용매내에 용해되면 은 입자들과 에폭시가 용액에 부가된다. 은 입자들은 입자 크기가 약 9-10미크론으로 되는 입상 분말 또는 얇은 조각형태이다. 바람직한 에폭시는 런던 케미칼컴페니(London Chemical Co.)가 상표 London PC No.549 Solder Resist로 시판하는 것, 또는 맥더미드 인코포레이티드(MacDermid Inc.)가 상표 9440 Solder Resist로 시판하는 것, 또는 셀(Shell)이 상표 828로 시판하는 것 같은 고리길이가 보통인, 즉, 중간분자량의 에폭시이다. 은, 카르복시화 비닐, 용매 및 에폭시의 각 재료들은 깨끗한 스테인레스강 그릇에서 측량된다. 비닐이 용매에 용해되어 용액을 형성하고, 이 용액에 은 분말과 에폭시가 부가된다. 은과 에폭시가 부가된 용액은 은 분말이 완전히 분산되어 잉크를 형성할 때까지 혼합기로 혼합된다. 잉크중 은의 함량은 75-80중량%로 되어야 하며 바람직한 양은 77.5%이다.

비닐 용액은 30%의 카르복시화 비닐 분말과 70%의 용매로 구성되는데, 잉크중 함량은 10-13중량%로 되어야하며, 바람직한 양은 11.8%이다. 에폭시는 잉크의 9-11중량%로 되어야 하며 바람직한 양은 9.7%이다. 그 다음에 상기 잉크는 3-로울 밀을 사용하여 소기의 미세도가 얻어질 때까지 미분화된다. 7미크론 이하의 미세도를 얻기 위하여서는 3-로울 밀을 통하여 3-6회 통과시킬 필요가 있다.

잉크의 점도는 용매를 0.1중량%씩 부가함으로써 낮아질 수 있다. 대부분의 용도로 80,000-120,000 센티포이즈(cps)의 점도가 바람직하다. 이 잉크는 잉크의 경화온도에 견딜 수 있는 어떤 기판에도 적용될 수 있다. 예컨데, 잉크는 한회로의 한소자를 다른 하나의 소자에 연결하거나 혹은 다른 회로와 전기결선하기 위하여 회로기판에 스크린인쇄될 수 있다. 이같이 적용에 있어서, 잉크는 통상의 실크스크린기법을 이용하여 스크린 인쇄되어진다.

잉크의 높은 경화온도 때문에 잉크는 알루미늄 기판위에 인쇄되는 것이 바람직하다.

상기 잉크는 기판상에서 필름을 형성하며 이것은 다음에 경화되어야 한다. 필름은 기판을 345-355℃의 온도에서 8-12분간 노출시킴으로써 경화된다. 이 온도 및 시간 조건하에서 필름을 경화시키기 위하여 기판이 대류오븐내에 놓여져도 된다. 필름은 또한 벨트로(belt furnace) 내에서 345-355℃의 온도로 최대 10분간 경화될 수도 있다.

경화되는 동안에 용매는 증발되고 중합반응이 일어나며, 은(silver) 입자들, 카르복시화비닐 및 에폭시로 구성되는 단단하고 납땜가능하며 도전성인 필름이 남는다. 경화중에 용매가 증발하므로 경화된 필름의 금속함량이 잉크의 금속함량보다 크다는 것은 쉽게 알 수 있을 것이다.

은 입자들은 경화된 필름의 82-88중량%를 구성하는데, 바람직한 양은 85%이다. 카르복시화비닐은 경화된 필름의 3.3-4.3중량%를 구성하는데, 바람직한 양은 3.8%이다. 에폭시는 경화된 필름의 9.9-12중량%를 구성하는데, 바람직한 양은 11.2%이다. 상기 경화된 필름은 0.025mm(1mil) 두께를 갖는 단위 면적당 0.0002옴의 고유저항의 지극히 우수한 전기전도성을 나타낸다. 0.025mm(1mil)의 두께를 갖는 어떤 크기의 면적도 0.0002옴의 고유저항을 가질 것이다. 부가적으로 땜납이 필름에 직접 접착하므로 필름은 접착성을 나타내고 그 결과 도금 또는 추후의 어떠한 코우팅 작업도 필요하지 않다. 땜납은 납땜철을 사용하여 또는 어떠한 표준적인 납땜방법으로 적용될 수 있다.

특수한 용제가 필요하지 않으며 표준적인 활성화 로진 용제가 사용되어도 된다.

그 밖에도, 경화된 필름은 온 입자들이 용해되어 나가지않고 땜납침지방법으로 납땜될 수 있다. 땜납 침지방법에 있어서, 필름을 포함한 기판은 200℃로 유지되는 땜납욕에 침지된다. 이 작업으로 땜납은 기판에서 은 입자들을 용해되어 나가지 않게 하면서 도체를 100% 덮는 것이다. 또한 필름은 기판에 잘 접착되어 기판으로부터 필름을 떼어내는데 약 3-9kg의 힘을 필요로 하는 것이다.

이 모든 것이 대략 10분간의 비교적 짧은 경화시간으로 성취된다.

Claims (20)

1. 카르복시화 비닐을 용매에 용해시켜 용액을 만들고, 그 용액을 은(silver) 입자들 및 에폭시와 혼합시켜 잉크를 만들며, 상기 잉크를 기판에 도포하여 기판상에 필름을 형성시킨 후에 그 필름에 열을 가하여 용매를 증발시켜 기판상에 납땜가능한 도전성필름을 남기는 단계들로 이루어지는 납땜 가능한 도전성필름의 형성방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기판이 회로기판이고 상기 잉크가 스크린인쇄기법에 의해 회로기판상에 도포됨을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 기판이 알루미늄기판임을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 비닐용액이 잉크의 11.8중량%를 구성함을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 은 입자들이 잉크의 77.5중량%를 구성함을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 에폭시가 잉크의 9.7중량%를 구성함을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 비닐용액이 30중량%의 카르복시화비닐 및 70중량%의 용매로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 용매가 에스테르알콜임을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 필름이 350℃의 온도에서 10분간 경화됨을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 필름이 벨트로내에서 경화됨을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 필름이 345-355℃의 온도에서 8-12분간 경화됨을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 경화가 대류오븐내에서 이루어지는 것임을 특징으로 하는 방법.
13. 카르복시화비닐 및 에폭시로 이루어진 기질내에 매립된 은(silver) 입자들로 구성되는 납땜가능한 도전성중합체 조성물.
14. 제13항에 있어서, 85중량%의 은 입자들, 3.8중량%의 카르복시화비닐 및 11.2중량%의 에폭시로 구성됨을 특징으로 하는 조성물.
15. 제13항에 있어서, 82-88중량%의 은 입자들, 3.3-4.3중량%의 카르복시화 비닐 및 9.9-12중량%의 에폭시로 구성됨을 특징으로 하는 조성물.
16. 카르복시화비닐을 용매에 용해시켜 만든 용액 10-13중량%를 은(silver) 입자들 75-80중량% 및 에폭시 9-11중량%와 혼합하여 잉크를 형성하고, 상기 잉크를 기판에 도포시켜 기판상에 필름을 형성하고 그 필름에 열을 가해서 용매를 증발시켜 상기 기판상에 납땜가능한 도전성필름을 남기는 단계들로 이루어지는 납땜 가능한 도전성필름의 형성 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 필름이 350℃의 온도에서 10분간 경화됨을 특징으로 하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 필름이 벨트로내에서 경화됨을 특징으로 하는 방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 필름이 345-355℃의 온도에서 8-12분간 경화됨을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 경화가 대류오븐내에서 이루어짐을 특징으로 하는 방법.