PL112712B1 - Wax adhesive - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kleiwo woskowe przeznaczone do unieruchomiania elementów na uchwycie obrabiarki, ma czas obróbki tych ele¬ mentów. Kleiwo wedlug wynalazku moze byc sto¬ sowane w procesach dokladnego szlifowania i po¬ lerowania elementów optycznych, jednakze szcze¬ gólnie korzystne jego zastosowanie jest w proce¬ sach dokladnej obróbki mechaniczno-chemicznej elementów z materialów pólprzewodnikowych, jak krzem, german; z ceramiki piezoelektrycznej czy tez materialów tlenkowych, ogólnie, z materialów dla elektrcnikii poidiegiajacych dokladnej obróbce mechaniczno-chemiczniej.

Jednakowa w swej zasadzie dla elementów ze szkla i z materialów pólprzewodnikowych kinema¬ tyka dokladnego szlifowania, a zwlaszcza polero¬ wania, wymaga zamocowania obrabianych przed¬ miotów na wprowadzanym w ruch obrotowy uchwycie obrabiarki. Dla ,plytek plaskich, przy¬ kladowo, uchwytem bedzie plaska metalowa tar¬ cza nakrecana na wrzeciono szlifierki lub poler¬ ki. Zamocowanie elemenitófw na uchwycie wiaunio byc na tyle pewne, alby elementy nie zmienialy swej orientacji zarówno przed (rozpoczeciem obrób¬ ki, jak i pod wplywem warunków olbróbki. Z tych wzgledów materialy do mocowania nie moga byc plastyczne lub ciekle w podwyzszonych tempera¬ turach; nie moga byc równiez aktywne wzgledem przedmiotów obrabianych.

Materialy stosowane do mocowania elementów 10 15 25 30 optycznych opisane sa w ksiezce Z. Leguna: Te¬ chnologia szkla optycznego; czesc I Podstawowe procesy produkcji i obróbki; Panstwowe Wydaw¬ nictwa Techniczne, Warszawa 1955, str. 226—'247.

Stanowia je: czysty wosk pszczeli, wosk pszczeli mieszany z kalafonia oraz smoly do naklejania.

Czysty wosk pszczeli stosuje sie w tych przy¬ padkach, gdy nie jest wymagana duza wytrzyma¬ losc mocowania, natomiast pozadana jest latwosc stosowania przy nieznacznym nagrzaniu. Czysty wcsk pszczeli nie moze sluzyc do mocowania szty¬ wnego; ma on równiez mala wytrzymalosc mecha¬ niczna. Dodana do wosku pszczelego kalafonia zwieksza trwalosc i wytrzymalosc mechaniczna kleiwa. Im wiecej kalafonii zawiera kompozycja, tym sztywniejsze bedzie polaczenie; jednak równo¬ czesnie podwyzsza sie temperature topnienia kle¬ iwa. Poza tym kalafonia pozbawia wosk plastycz¬ nosci i sprzyja znieksztalcaniu naklejanych ele¬ mentów, zwlaszcza, jezeli sa one za cienkie w sto¬ sunku do srednicy lub dlugosci, a takie wlasnie elementy wystepuja jako materialy dla elektroniki.

Przykladem moga tu byc plytki krzemu lub ger¬ manu, które przy srednicy rzedu 50 czy nawet 76 milimetrów maja grubosc mniejsza niz 400 mi¬ krometrów.

Znanymi do zamocowywania elementów mate¬ rialami sa równiez smoly do naklejania. Wedlug Z. Leguna (op. cit.) do naklejania jza pomoca gru¬ bej warstwy stosuje sie smole, w sklad której 112 712* wchodzi kalafonia, pak drzewny lufo olej mine¬ ralny jako plastyfikatory oraz napelniacz. Jako na- pelniacze uzywa sie drolbny proszek substancji obo¬ jetnej wobec smoly i szkla, przykladowo talk, tle^ nek zelaiza, ktrede, gips iitjp. Inny znany rodzaj simoly do imaklejandia zawiiera wagowo: pak dirzewny wilosci 35—60%, lak w ilosci 43—60% oraz mase kablo¬ wa w ilosci 10^14%. Znana jest takze smola do naklejania soczewek przy centrowaniu charakte¬ ryzujaca sie wieksza wytrzymaloscia i sztywnoscia, a jednoczesnie bedaca plastyczna w stanie podgrza¬ nym. Smola ta sklada sie wagowo: z paku drze¬ wnego w ilosci §ffi%, kalafonii w ilosci 25% i szela¬ zku w ilosci ;26%:: 1 < Jak stwierdzono iprzy obróbce elementów szkla¬ nych, wszystkie smoly do naklejania przyklejone na goraco do elementu obrabianego kurcza sie po ochlodzeniu w stopniu wiekszym niz szklo. Z tego powodu powierzchnia elementów znieksztalca sie i to w stopniu tym wiekszym, im twardsza jest smola oraz im slabszy jest, elemenit szklany/ tj. im mniejszy jest wspólczynnik sztywnosci obliczony jako sitotsiuinek grubosci elemeinltu dlo jego srednicy lub maksymalnej dlugosci. Odksztalcenia wywo¬ lane skurczem smoly wplywaja zasadniczo na do¬ kladnosc wykonania, poniewaz po odklejeniu ele¬ mentu od uchwytu naprezenia ustepuja, zas oswo¬ bodzony element wykazuje wówczas deformacje powierzchni wprowadzone obróbka. Korygowanie powstajacych bledów w czasie obróbki nie jest z kolei mozliwe do przeprowadzenia z powodu nie- regularnosci odksztalcen. Z tych wzgledów przy obróbce elementów szklanych nalezy dobierac twar¬ dosc smoly odpowiednio do szytwnosci elementu.

Twardosc smoly do naklejania reguluje sie za¬ wartoscia plastyfikatora, którym w wymienionych wyzej skladach najczesciej jest pak drzewny lulb olej mineralny.

Rozwój przemyslu elektronicznego spowodowal zapotrzebowanie na masowa ale jednoczesnie do¬ kladna obróbke elementów przez szlifowanie i po¬ lerowanie. Bealizacja tych potrzeb nastepowala przez przenoszenie do przemyslu elektronicznego srodków technicznych stosowanych dotychczas z powodzeniem w przemysle optycznym. 2 uwagi jednak na rózne wlasnosci szkla i materialów pól¬ przewodnikowych, istnieja róznice w sposobach obróbki tych materialów mimo duzej analogii ki¬ nematyki ruchu. Rózne wiec sa przede wszystkim srodki polerskie, zas proces polerowania materia¬ lów pólprzewodnikowych jest procesem mecha- mczno-cbemicznym prowadzonym w srodowisku silnie agrfssrwnym i w temperaturach arzedu 40°C i wiekszych. Fakt ten oraz bardzo mala — rzedu 400 mikronaetrdw — grubosc elementów obrabia¬ nych, stawiaja ostrzejsze wymagania w stosunku do uzywanych kleiw.

*'/'¦'. Z materialów do naklejania uzywanych w prze¬ mysle optycznym> przy otorótoee mechaniczno-che¬ micznej elementów z materialów pólprzewodniko¬ wych uzyteczna okazala sie byc jedynie kompo¬ zycja wosku pszczelego z kalafonia. Stosowanie jej jest jednak produkcyjnie klopotliwe, bowiem wy¬ maga bardzo starannego dobierania proporcji obu skladników dla zapobiezenia nadmiernemu znie- 2 712 4 ksztalcaniu obrabianych elementów. Utrudnia %o znacznie zachowanie produkcyjnej powtarzalnosci kompozycji o raz okreslonych wlasciwosciach.

Znane jest równiez stosowanie, jako materialu do 5 naklejania elementów ,j pólprzewodnikowych, ma- kroparaifiiny, charakteryzujacej sie stosunkowo wy¬ soka temperatura miekniecia. Stosowanie makro- parafiny jest jednak dosc ograniczone ze wzgledu na spora róznice temperaturowa miedzy mieknie- 10 ciem a plynnoscia; poza tym nie ma ona zbyt dobrej przyczepnosci. ; Celem wynalazku jest opracowanie kleiwa wos¬ kowego przeznaczonego' zwlaszcza dla potrzeb przemyslu elektronicznego. Kleiwo takie powinno 15 chairakteryzicwiac siie inasitepiujacymi .wlasnosciami: wysoka czystoscia przy; calkowitym "wyeliminowa¬ niu zanieczyszczen mechanicznych; mala rozpietos¬ cia temperaturowa miedzy mieknieciem i plyn¬ noscia; ,mozliwoscia uzyskania równej i bardzo 20 cienkiej, rzedu 2 mikinomeltiróiw, warstwy klejacej miedzy podlozem a nuaiteriialem przyklejanym w temperaturze zblizonej dlo itemperatiury plyniecia; dicibra rozpuszczaliniosicia kleiwa w rozipuszczBilndikaich organicznych, jak trójchloroetylen czy trójchloro- 25 etan, a takze mozliwoscia regulowania temperatury plyniecia przez ilosciowe zmiany skladników kle- iiwa — w zaleznosci od rodzaju i geometrii pinzykle- jamych elementów.

Istota wynalazku jest dobór skladników kleiwa 30 woskowego, które dzieki swym wlasciwosciom wy¬ wieraja wplyw ma jego%jakosc, latwosc mainoszenia i trwalosc utrzymywainiiia naklejonych elementów na uchwyt.

Podstawowymi skladnikami kleiwa woskowego 35 wedlug wynalazku sa niektóre skladniki z wosku montanowego oraz kalafonia balsamiczna, której ilosc w kleiwie woskowym determinuje tempera¬ ture jego miekniecia i plynnosci.

Sklad wosku montanowego w ogólnych podzia- 40 lach procentowych przedstawia sie nastepujaco: estry, kwasów woskowych 53%, estry alkoholi i wyzszych kwasów alifatycznych 15—32%, wolne kwasy woskowe 117%, wolne alkohole 1^2%, ke¬ tony 3^6%, zywice 6,5—13%, estry hydrooksy- 45 kwasów zawierajace jsiarke 4—5%, zywice zawiera¬ jace siarke 6,5—8%, asfalty 3% oraz niewielkie ilosci nie zdefiniowanych substancji nie ulegaja¬ cych zmydleniu. Jednym z glównych kwasów wy¬ stepujacych w surowym wosku jest kwas monta- 50 nowy CtfHgrGOOH. Zgodnie z wynalazkiem od¬ powiednie skladniki kleiwa stanowia produkt uszlachetniony. W wyniku chemicznej przeróbki surowego wosku montanowego, która .polega ko¬ lejno na: wstepnej rafinacji, odzywiczeniu, wtór- 55 nej rafinacji, — utlenianiu, estryfikacji kwasów woskowych glikolem etylowym oraz czesciowym zobojetnieniu wodnych kwasów tluszczowych i wo¬ skowych wodorotlenkiem wapnia CaCOH)* Proce¬ sy rafinacji powoduja zwiekszenie ilosci wolnych 60 kwasów na skutek rozlozenia estrów oraz utlenie¬ nia uwolnionych z nich alkoholi do kwasów karbo- ksylowych. Tak przygotowany surowy wosk mon¬ tanowy staje sie surowcem bazowym dla kleiw woskowych stosowanych w przemysle elektronicz- 65 mym.1121 5 Nastepnym skladnikiem niezbednym dla uzy¬ skania kleiwa woskowego zgodnie z wynalazkiem jest kalafonia naturalna, szczególnie kalafonia bal¬ samiczna, wyrózniajaca sie wysoka czystoscia i lat¬ woscia laczenia sie ze skladnikami woskowymi. 5 Ze skladników woskowych szczególnie dwa maja wplyw na jakosc kleiwa wytwarzanego zgodnie z wynalazkiem. Sa to estry alkoholi i wyzszych kwasów alifatycznych oraz wolne kwasy wosko¬ we. Maja one bezposredni wplyw na jakosc wy- 10 tworzonego kleiwa, szczególnie na sile adhezji kle¬ iwa do podloza i obrabianego elementu.

W sklad kleiwa zgodnie z wynalazkiem wchodzi wagowo 42,4—50,4% estrów kwasu montanowego, 24,0—28,5% alkoholi i wyzszych kwasów alifatycz- ^ nych, 13,6—16,1%' wolnych kwasów woskowych oraz 5—'20% kalafonii balsamicznej.

W zaleznosci od wlasciwosci obrabianego mate¬ rialu pólprzewodnikowego czy innego stosowanego w elektronice, stosuje sie kleiwa woskowe o do- 2o branych do tych materialów temperaturach miek¬ niecia i plynnosci, co reguluje sie iloscia kalafonii balsamicznej. Dla uzyskania temperatury plynie¬ cia +50^C stosuje sie kleiwo o zawartosci 20% wagowych kalafonii balsamicznej. Przy tej tern- 25 peraturze plyniecia, temperatura robocza kleiwa nie przekracza 40°C. W innych przypadkach, gdy konieczna jest dla procesów obróbczych tempera¬ tura robocza 65X!, stosuje sie kleiwo o zawartosci wagowo 5% kalafonii balsamicznej. 30 Kleiwo woskowe wedlug wynalazku ma zasto¬ sowanie przede wszystkim w przemysle elektro¬ nicznym do obróbki takich materialów, jak krzem, german, arsenek galu, fosforek galu, ceramika czy tez materialy tlenkowe. Kleiwo wedlug wy- 35 nalazku mozna jednak z równym powodzeniem stosowac takze do obróbki elementów optycznych.

Przyklad. Dobór skladników kleiwa wosko¬ wego zgodnie z wynalazkiem, przykladowo, w sto¬ sunku wagowym jest nastepujacy: 40 6 — estry kwasu montanowego 48% — estry alkoholi i wyzszych kwasów alifatycz¬ nych 27% — wolne kwasy woskowe 15% — kalafonia balsamiczna 10% Kleiwo wedlug wynalazku wykonywane jest przez wagowe dozowanie procentowo okreslonych wielkosci masy kleiwa i dzialania technologicznie niezbednie dla ujedinioarodndeiniia masy, a wiec obrób¬ ke termiczna i mechaniczne mieszanie.

Procentowo okreslone skladniki umieszcza sie razem w naczyniu ze stali kwasoodpomej i ogrze¬ wa celem doprowadzenia wsadu do postaci plyn¬ nej. Plyinina mase mdesza slie mechiandczinoe w ezar- sie 30—60 sekund, po czym poddaje sie cisnienio¬ wej filtracji w temperaturze wyzszej od tempera¬ tury topnienia o 5—10°C. Dla przykladowego ze¬ stawu masy temperatura ta wynosi 80^85°C. Prze- filtrowana mase wlewa sie w metalowe formy ce¬ lem uzyskania ksztaltek wygodnych dla przecho¬ wywania. Tak przygotowane kleiwo woskowe pa¬ kuje sie w material uniemozliwiajacy jego zanie¬ czyszczenie i wówczas moze byc ono przechowy¬ wane przez dlugi czas, nie tracac wlasnosci apli¬ kacyjnych.

Ziaistrzezeniiie patentowe Kleiwo woskowe, sluzace do unieruchomienia ele¬ mentów na uchwycie obrabiarki na czas obróbki tych elementów, przeznaczone zwlaszcza do sto¬ sowania w procesach dokladnego szlifowania i po¬ lerowania elementów z materialów dla elektroni¬ ki, znamienne tym, ze w sklad masy kleiwa wchodza w procentowym udziale wagowym estry kwasu montanowego w ilosci 42,4—50,4%, estry alkoholi i wyzszych kwasów alifatycznych w ilosci 24,0—28,5%, wolne kwasy^ woskowe w ilosci 13,6—16,1% oraz kalafonia balsamiczna w ilosci 5—20%.