專利名稱:在基底上沉積固體物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種基底的表面上沉積一種細(xì)分散狀態(tài)固體物質(zhì)的方法。更具體的是,本發(fā)明涉及這樣一個(gè)方法,該方法是將物質(zhì)溶解形成溶液,再將其溶入液化氣體中,然后噴灑在基底上。溶劑和液化氣體蒸發(fā)掉后,物質(zhì)就留在基底上成為沉積物。
有許多不同的方法適用于將不同的固體沉積在種種基底上。例如,在焊接操作中,需要將焊劑沉積在要焊接于印刷線路板上的電氣元件導(dǎo)體上。在這種情況下,印刷線路板及導(dǎo)體可以稱為是焊劑的基底。焊劑沉積的操作就是先令焊劑發(fā)泡,然后將含有焊劑的懸浮液刷在導(dǎo)體及線路板的導(dǎo)體區(qū)域上。但是,上述的焊接劑沉積方法要用大量的焊劑。最近的操作方法是將焊劑溶于一溶劑中,然后用壓縮空氣將溶液噴在導(dǎo)體及線路板上。溶劑揮發(fā)后,留下了細(xì)分散沉積的焊劑。
使用溶劑來(lái)沉積焊劑的問(wèn)題是許多溶劑在環(huán)保上有害。因此,該技術(shù)領(lǐng)域需要用環(huán)境安全的化合物來(lái)代替可能有害的溶劑。這類方案可在美國(guó)專利第5,106,659號(hào)中發(fā)現(xiàn),該方法是用液體的或超臨界態(tài)的二氧化碳來(lái)稀釋油漆,然后將所得的混合物噴在待油漆的表面上。
美國(guó)專利第5,106,659號(hào)的油漆噴霧法并非對(duì)所有的物質(zhì)都適用。例如,對(duì)于焊劑沉積,焊劑不象油漆,它不會(huì)溶于二氧化碳中。試圖將焊劑和液態(tài)二氧化碳的混合物進(jìn)行噴霧是不成功的,這是因?yàn)橐徊糠忠簯B(tài)二氧化碳在離開(kāi)噴嘴進(jìn)入大氣膨脹時(shí)有固體顆粒形成。固體的二氧化碳冰顆粒會(huì)起磨料的作用,會(huì)除去最初沉積的焊劑顆粒。另外,由于焊劑不象油漆顏料那樣是微細(xì)分散的,若是將焊劑固體與二氧化碳混合然后噴在基底表面上,焊劑固體不會(huì)均勻分散地沉積在上面。
正如將作討論的是,本發(fā)明涉及將固體物質(zhì)如焊劑沉積在基底上,產(chǎn)生一種在基底上可控制的細(xì)分散沉積物的方法。
本發(fā)明提供了一種將固體物質(zhì)轉(zhuǎn)換到基底表面上的方法。根據(jù)本方法,先將固體物質(zhì)溶于溶劑中產(chǎn)生第一溶液。溶解前的固體物質(zhì)不是象它沉積在基底上狀態(tài)那樣細(xì)分散。例如,溶解前的固體物質(zhì)可能是一些大顆粒,而沉積狀態(tài)則是細(xì)粉狀。固體物質(zhì)在基底上的沉積密度至少可以部分地由第一溶液中固體物質(zhì)的濃度來(lái)調(diào)節(jié)。關(guān)于這點(diǎn),可以使用完全飽和的溶液,使基底單位面積上固體物質(zhì)沉積得最多,即得到最大的“沉積密度”。固體物質(zhì)在液化氣體中是不溶的。而第一溶液則可以溶解在液化氣體中。另外,溶劑在液化氣體膨脹時(shí)有降低液化氣體凝固點(diǎn)的作用。將第一溶液溶解在液化氣體中,形成第二溶液,其中溶劑相對(duì)于液化氣體的濃度足夠大,從而基本上可以防止液化氣體快速蒸發(fā)成氣體,含有剩余液化氣體的第二溶液就包覆在基底表面。然后那剩余的液化氣體及溶劑蒸發(fā)掉,固體物質(zhì)作為沉積物留在基底上。
溶劑用量最好的辦法是,溶液中溶劑的濃度盡量小,但相對(duì)于液化氣體來(lái)說(shuō),溶劑仍有足夠的濃度以防止膨脹時(shí)液化氣體的凝固。這樣,使用的溶劑量可以最少,而基底上的沉積物可以是很微細(xì)分散的。
本發(fā)明可在許多不同條件下實(shí)施。本發(fā)明一般來(lái)說(shuō),其大多數(shù)是在大氣壓力的條件下在基底上沉積的。但是應(yīng)當(dāng)明白,本發(fā)明也可用于在小于大氣壓力及大于大氣壓力的條件下,也可以在不含空氣的或惰性的氣氛下進(jìn)行沉積。此外,雖然本發(fā)明是就焊劑沉積進(jìn)行討論,但不難明白,其應(yīng)用不限于焊劑沉積。
第一步,將要沉積在基底上的固體首先與溶劑混合形成第一溶液。第一溶液中的固體物質(zhì)濃度可以按所需的沉積密度來(lái)預(yù)定。隨著濃度的增加,可以沉積更多的固體。至于焊劑,其物質(zhì)可以是有機(jī)酸,例如己二酸、水楊酸和枸櫞酸,但不限于此。適用的溶劑包括醇類和酮類,如甲醇和丙酮。例如,第一溶液由己二酸和甲醇構(gòu)成,其濃度約為10%(重量)。該溶液在室溫是飽和溶液,中產(chǎn)生很大的沉積密度。
在形成了第一溶液后,將它隨后溶解在液化氣體中,對(duì)于焊劑沉積來(lái)說(shuō),最好是溶于液化的二氧化碳中。根據(jù)本發(fā)明的用途以及所涉及的物質(zhì),也可以用其它液化氣體,如丙烷。在本發(fā)明中,沉積物質(zhì)基本上不溶于液化氣體,但溶劑和該物質(zhì)形成的溶液則能溶于液化氣體中,這里和權(quán)利要求書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)“溶解的”是指符合無(wú)機(jī)化學(xué)中的定義,即固體物質(zhì)被分散有溶劑中。
將物質(zhì)起初溶解于其中的溶劑,可以降低液化氣體膨脹時(shí)液化氣體的凝固點(diǎn),對(duì)于焊劑沉積的情況,將焊劑和溶劑形成的溶液溶解在液體二氧化碳中,然后將其置入約900磅/吋2壓力的氣體鋼瓶中。由于將其得到的是酸性溶液,這種第二溶液應(yīng)保存在鎳制的或鍍鎳的鋼瓶中。
為了實(shí)現(xiàn)沉積過(guò)程,按現(xiàn)有技術(shù)已知的辦法,由鋼瓶通過(guò)一低溫管線連接到一噴嘴,以便將二氧化碳?xì)怏w、沉積物質(zhì)和第二溶液噴到基底上。對(duì)于焊劑沉積,可以采用典型的錐形噴嘴,應(yīng)該注意,噴嘴的類型和其它參數(shù)一樣也會(huì)影響沉積密度。在通常的環(huán)境溫度下,高壓下的液體二氧化碳可以起將溶液噴在基底上的推進(jìn)劑作用,壓力從貯存鋼瓶中的壓力變成環(huán)境大氣壓力,就使液體二氧化碳發(fā)生膨脹,若所要沉積的物質(zhì)只是溶于二氧化碳中而不預(yù)先加溶劑,則當(dāng)其噴在基底上時(shí),二氧化碳將蒸發(fā)并也固化成一些小的干冰晶體,其效果是會(huì)從基底表面上除去已沉積的物質(zhì)。而溶劑的加入通過(guò)降低液體二氧化碳的凝固點(diǎn)來(lái)克服這個(gè)毛病,它基本上可能防止液化氣體的凝固。
在本發(fā)明所有的實(shí)施例方案中,溶劑相對(duì)于液化氣體的濃度必須足夠,以便防止液體在膨脹時(shí)的凝固。另外,溶劑的濃度還應(yīng)盡量少,以控制使用對(duì)環(huán)境可能有害的溶劑。對(duì)于焊劑沉積,甲醇在液體二氧化碳中的濃度是占甲醇和二氧化碳溶液重量的15%。這樣,當(dāng)溶劑、液體二氧化碳和焊劑或其它物質(zhì)形成的第二溶液噴在基底上時(shí),一部分液化氣體快速蒸發(fā)成蒸氣,但仍有會(huì)液化氣體的剩余溶液包覆在基底上。
一旦物質(zhì)被溶液包覆后,其中的溶劑(對(duì)于焊劑,是甲醇)和剩余的液體二氧化碳在室溫條件下蒸發(fā),結(jié)果物質(zhì)就作為沉積物留在基底上。但應(yīng)當(dāng)明白,這種蒸發(fā)過(guò)程可以藉外加的方式促進(jìn),視溶劑和液化氣體的種類及噴覆的條件而異。
雖然本發(fā)明已結(jié)合一較佳實(shí)施方案作了描述,但該技術(shù)領(lǐng)域的人員應(yīng)當(dāng)知道,在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下作出許多添加、變化及修改。
權(quán)利要求
1.一種將固體物質(zhì)沉積在基底表面的方法,其步驟包括將固體物質(zhì)溶于一溶劑中生成第一溶液,溶解前的固體物質(zhì)沉積不象它在所述基底上沉積時(shí)那樣微細(xì)分散的,固體物質(zhì)在所述基底上的沉積密度可藉第一溶液中固體物質(zhì)的濃度進(jìn)行至少部分的調(diào)節(jié);固體物質(zhì)不溶于液化氣體中,但第一溶液在所述的液化氣體中是可溶的,溶劑能降低所述液化氣體膨脹時(shí)液化氣體的凝固點(diǎn);將所述的第一溶液溶于所述的液化氣體中形成第二溶液,其中溶劑相對(duì)于所述液化氣體的濃度足夠大,這樣可以基本上防止所述液化氣體膨脹時(shí)的凝固;將所述的第二溶液噴在所述的基底上,結(jié)果一部分液化氣體快速蒸發(fā)成氣體,而含有剩余所述液化氣體的所述第二溶液接觸包覆著所述的基底;待所述溶劑剩余的所述液化氣體蒸發(fā)后所述的固體物質(zhì)就作為沉積物留在基底上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的第一溶液是飽和溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的溶劑濃度是能基本上防止所述液化氣體在膨脹時(shí)凝固所需的最小濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的液化氣體包括液體二氧化碳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的固體物質(zhì)是從己二酸、水楊酸或枸櫞酸這些有機(jī)酸形成的焊劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中所述的溶劑包括如甲醇或丙酮這些有機(jī)溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中所述的第一溶液中固體物質(zhì)濃度是在甲醇中約10%(重量)的已二酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中所述的溶劑包括甲醇,所述的液化氣體包括液體二氧化碳,所述溶劑相對(duì)于所述液化所述的濃度是在所述二氧化碳中為15%(重量)所述的甲醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其中所述的溶劑包括甲醇,所述的液化氣體包括液體二氧化碳,所述溶劑相對(duì)于所述液化所述的濃度是在所述二氧化碳中為15%(重量)所述的甲醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及在基底的表面上沉積固體物質(zhì)的方法,其中固體物質(zhì)溶于溶劑中形成第一溶液,再將第一溶液溶于液化氣體中以形成相對(duì)于液化氣體有充足溶劑濃度的第二溶液,將溶液噴在基底上,結(jié)果部分液化氣體快速蒸發(fā)成氣體,第二溶液的剩余部分接觸涂覆著基底,剩余的液化氣體和溶劑一起蒸發(fā),固體物質(zhì)作為沉積物留在基底上。該方法可用于電子工業(yè),在焊接前用焊劑涂覆印刷線路板。
文檔編號(hào)B05D1/04GK1113375SQ95102359
公開(kāi)日1995年12月13日 申請(qǐng)日期1995年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月23日
發(fā)明者E·張, S-C黃, P·斯特拉頓 申請(qǐng)人:波克股份有限公司