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