使电子元件防水的涂层

文档序号:197600 发布日期:2021-11-02 浏览:39次 >En<

阅读说明:本技术 使电子元件防水的涂层 (Coating for waterproofing electronic components ) 是由 J·L·齐默尔曼 J·D·麦吉 G·T·唐纳森 T·S·史密斯二世 W·G·科扎克 L·K 于 2020-03-20 设计创作,主要内容包括:提供了一种电路板防水涂层组合物,其包含:至少一种钝化剂,其优选含有包含硫代官能团(理想地硫醇基团)、唑基部分或唑,以及它们的组合的分子;至少一种粘合剂组分,其包含有机或无机成膜聚合物,和/或在基板表面可聚合的一种或多种聚合物前体;任选存在的一种或多种添加剂;还提供了制备和使用涂层组合物和涂覆的电路板的方法。(Provided is a circuit board waterproof coating composition comprising: at least one passivating agent, preferably comprising a molecule comprising a thio functional group (desirably a thiol group), an azole moiety, or an azole, and combinations thereof; at least one binder component comprising an organic or inorganic film-forming polymer, and/or one or more polymer precursors polymerizable at the surface of the substrate; optionally one or more additives; methods of making and using the coating compositions and coated circuit boards are also provided.)

使电子元件防水的涂层

技术领域

本公开总体上涉及所谓的“防水”涂层组合物,其通过沉积薄和超薄的涂层来增加涂覆基板的耐水性;该涂层组合物用于涂覆电子元件,特别是电路板。该涂层组合物包含用于钝化电路板的金属元件的至少一种钝化剂,和一种或多种成膜聚合物和/或聚合物前体,其沉积形成防水层的钝化聚合物涂层。本公开还涉及制备此类涂层组合物的方法、在基板上沉积钝化聚合物涂层的方法,以及涂有钝化聚合物涂层,优选超薄防水层的电子元件,特别是电路板。

背景技术

本部分提供背景信息,其不一定是与本发明相关联的发明构思的现有技术。

许多基板表面受益于各种类型的涂层,包括功能层,例如提高耐腐蚀性和/或形成防水涂层的层。防水保形涂层特别适用于电子元件,诸如印刷电路板(PCB),一种电子产品系统(诸如平板电脑、手机等)的基本构建块。

印刷电路板使用粘附或以其他方式附着到非导电基板的导电迹线来机械地支撑并电连接电路板上的电子元件。导电迹线通常为铜、铝和其他导电金属元件的金属迹线。实现防潮印刷电路板(PCB)并在一系列服务环境下(特别是在手持电子产品市场中)保持功能已变得越来越重要。保护电子产品的尝试通常在整个印刷电路板上使用某种形式的保形涂层(conformal coating)。保形涂层材料通常是一种聚合膜,其与印刷电路板的轮廓相符,以提供对电路板的元件的屏障保护。为了提供屏障保护,干燥后的保形涂层通常为约50-250μm(微米)厚,其为约1密耳-10密耳干涂层厚度。涂层附加质量增加设备重量,制造商寻求将其减至最小,尤其是在手持装置中。这种聚合物涂层厚度也往往会阻碍散热,这也是不希望的。一些保形涂层组合物还具有包含挥发性溶剂的缺点,该挥发性溶剂挥发以形成最终涂层。如本文使用的挥发性有机化合物是指除CO、CO2、碳酸、金属碳化物或碳酸盐和碳酸铵以外的参与大气光化学反应的任何碳化合物,除了被EPA指定为具有微不足道的光化学反应性的那些之外,请参阅EPA.gov)。

已经通过诸如化学气相沉积(CVD)之类的真空方法提供了保护性薄涂层,其中由挥发性前体通过化学反应形成固体和挥发性产物,并将固体产物沉积在基板上。然而,真空处理缓慢地建立涂层厚度,这对于快速发展的电子产品制造来说是一个缺点。真空方法还具有需要专门的腔室的经济缺陷,和使用挥发性前体的环境缺陷。

因此,需要一种能够进行快速的防水涂层沉积的涂层组合物,和一种钝化易腐蚀金属迹线(traces),从而为电子元件提供轻质和成本有效的保护,并且在应用期间不需要真空的沉积方法。这样的涂层组合物将优选地适用于电子产品,尤其是印刷电路板。

发明内容

申请人开发了涂层组合物和应用它们的方法,除了从阅读以下描述中显而易见的其他益处之外,与保形涂层相比,该涂层组合物在减小的厚度下提供更好的防水性能,并避免了缓慢的应用过程和与CVD和其他真空沉积方法相关的复杂设备。提供了克服一种或多种上述缺点的涂层组合物、涂覆方法和涂覆的基板。

在本公开的一个方面(方面1)中,提供了一种电路板防水涂层组合物,其包括以下、基本由以下组成或由以下组成:

(A)至少一种溶解和/或分散的钝化剂;(B)至少一种溶解和/或分散的粘合剂组分,其包含有机或无机成膜聚合物;和/或在基板表面可聚合的一种或多种聚合物前体;其中成膜聚合物和/或一种或多种聚合物前体1)与(A)反应,或2)与(A)不反应;和任选存在的(C)一种或多种溶解和/或分散的添加剂,其选自蜡、粘合促进剂、流动改性剂、润湿剂、流变改性剂、稳定剂、催化剂、光引发剂、杀生物剂和生物抑制剂;(D)至少一种溶剂或包含有机溶剂的溶剂体系。

在类似方面(方面2)中,提供了一种电路板防水涂层组合物,其包括以下、基本由以下组成或由以下组成:

(A)至少一种溶解的和/或分散的钝化剂,其优选含有包含硫代官能团,优选硫醇基团;唑基(azolic)部分;或唑,以及它们的组合的分子;(B)包含一种或多种以下类型粘合剂的溶解和/或分散的粘合剂组分:1)与(A.)不反应的有机或无机成膜聚合物;2)能够与(A.)反应的有机或无机成膜聚合物;3)在基板表面可聚合并且与(A.)不反应的一种或多种聚合物前体,例如单体、低聚物和/或预聚物;4)在基板表面可聚合并且能够与(A.)反应的一种或多种聚合物前体,例如单体、低聚物和/或预聚物;(C)任选存在地,一种或多种溶解和/或分散的添加剂,其选自蜡、粘合促进剂、流平剂、流动改性剂、润湿剂、流变改性剂、稳定剂、催化剂、颜料、光引发剂、杀生物剂和生物抑制剂;和(D)任选存在地至少一种有机溶剂。

方面3:根据方面1或2的电路板防水涂层组合物,其中钝化剂(A)不同于粘合剂组分(B);(A)以约0.5至约60重量%的量存在;(B)以约1重量%至约97重量%的量存在;(C)以约1-80重量%的量存在;并且其余至100重量%的部分是(D)至少一种有机溶剂,所有均基于涂层组合物的总重量。

方面4:根据方面1-3中任一个的电路板防水涂层组合物,其中钝化剂(A)的至少一部分包含硫醇基团;唑基部分;或唑;并且进一步包含次级官能团。

方面5:方面1-4中任一个的电路板防水涂层组合物,其中粘合剂组分(B)的至少一部分接枝到钝化剂(A)的至少一些分子。

方面6:方面1-4中任一个的电路板防水涂层组合物,其中(B)的有机或无机成膜聚合物包含烯烃单体和乙烯基酯的聚合物或共聚物,优选嵌段共聚物,最优选乙烯乙酸乙烯酯共聚物。

方面7:方面1-4中任一个的电路板防水涂层组合物,其中所述一种或多种聚合物前体包含可UV固化的单体、低聚物和/或预聚物。

方面8:方面1-7中任一个的电路板防水涂层组合物,其中(A)包含具有硫醇官能团和唑基部分的分子。

方面9:方面1-8中任一个的电路板防水涂层组合物,其中(A)包含巯基硅烷低聚物。

方面10:方面1-9中任一个的电路板防水涂层组合物,其中(C)包含熔点为约50至100℃的蜡。

方面11:方面1-10中任一个的电路板防水涂层组合物,其中所述一种或多种聚合物前体包含烯烃单体,所述烯烃单体包括(甲基)丙烯酸酯单体类、乙烯基单体类、苯乙烯类、丙烯腈类及其混合物中的至少一种。

提供了本公开的另一方面(方面12),其包括一种使电路板防水的方法,基本上由一种使电路板防水的方法组成,或由一种使电路板防水的方法组成,该方法包括以下步骤:a)将根据前述方面中的任一个的涂层组合物施用于任选地包括一个或多个固定在其上的导电迹线的基板表面,优选地,该基板是电子元件,更优选地是电路板,最优选地是印刷电路板;b)干燥基板表面上的涂层组合物;c)任选地UV固化基板表面上的涂层组合物;在步骤a)-c)中的任一个期间,使粘合剂组分(B)和钝化剂(A)的可用反应性官能团与涂层组合物组分和任选地与导电迹线,优选金属迹线反应,从而在基板表面上沉积不溶于水的钝化聚合物膜。相关方面(方面13)提供了根据方面12的方法沉积在电路板上的钝化聚合物膜,其中所述膜可通过剥离从电路板上移除。另一个相关方面(方面14)提供了根据方面12涂覆的电子元件,优选电路板,其中电子元件在施加3伏、优选10伏、更优选20伏,最优选30伏的电力下浸入蒸馏水中30分钟期间没有显示出电流泄漏。

本公开的另一方面(方面15),其包括一种使电路板防水的方法,基本上由一种使电路板防水的方法组成,或由一种使电路板防水的方法组成,该方法包括以下步骤,基本由以下步骤组成或由以下步骤组成:(a)提供液体涂层组合物,其包含:(A)钝化剂;(B1)有机或无机成膜聚合物;和/或(B2)在基板表面上可聚合的一种或多种聚合物前体;和任选存在的:(C)添加剂;(b)将涂层组合物施加到电路板的暴露表面上并将组合物保持在液态,由此使得(A)反应并吸附到表面的金属部分;(c)使所述组合物凝固,例如从层中除去溶剂,并任选地使所述组合物固化以形成具有足以使表面防水的厚度的超薄膜。根据满足容易由技术人员执行的防水测试所需的厚度、成本和重量限制(即寻求使这些参数最小化),最终涂层可具有约0.2至1.6μm、0.6至15μm或类似范围的厚度。

提供了本公开的另一方面(方面16),其包括印刷电路板,基本上由印刷电路板组成,或由印刷电路板组成,该印刷电路板包括施加到印刷电路板的表面的粘附的钝化聚合物涂层和固定到其的导电迹线,该聚合物涂层包含:固化的粘合剂基质,其包含一种或多种任选地交联的有机或无机成膜聚合物;一种或多种聚合物前体的反应产物;成膜聚合物与一种或多种聚合物前体的反应产物;包含硫基官能团,优选硫醇基团;唑基部分;唑及其组合的钝化剂;和/或钝化剂与导电迹线和/或组分a)的至少一部分的反应产物;和任选存在的不溶于固化的粘合剂基质并分散在其中的蜡的颗粒。在相关方面(方面17)中,是方面16的基板,其中所述粘附聚合物涂层包含由烯烃单体制成的聚合物,所述烯烃单体包含(甲基)丙烯酸酯单体类、乙烯基单体类、苯乙烯类、丙烯腈类及其混合物中的至少一种。

本公开的另一方面(方面18)由根据方面12的方法沉积在基板表面上的钝化聚合物膜组成,基本上由其组成或由其组成,所述基板表面是带条、背衬或其他支撑物从而形成可移除膜用于稍后转移到最终使用制品,例如作为施加的预形成膜以带条的形式或通过层压方式转移到最终用途制品诸如印刷电路板。

包括前述方面中的任一个的聚合物防水涂层,基本由其组成或由其组成的本公开的另一方面(方面19)可以使用可完全溶解或至少部分溶解在溶剂和/或反应性稀释剂中的烯烃单体来制备。在一个实施方案中,本公开提供了一种涂覆的基板,其包括在非导电基板上的至少一个导电金属迹线,该金属迹线和非导电基板具有沉积在其上的粘附的防水聚合物涂层,该粘附防水聚合物涂层是上述涂层组合物的反应产物,该金属迹线通过该涂层而钝化。

在本发明的一个实施方案中,将涂层施用于印刷电路板上的导电迹线。在一个实施方案中,钝化剂可以包含含有硫醇官能团;唑基部分;或唑,以及它们的组合的分子。在一个实施方案中,粘合剂组分可以包含:

基于组合物的总重量,约0.5–45重量%的粘合剂组分,其选自聚酯,或烯烃和乙烯基酯的共聚物,优选嵌段共聚物,最优选乙烯乙酸乙烯酯共聚物,或

基于组合物的总重量,约20-98重量%粘合剂组分,其包含具有烯键式不饱和键并且任选地可UV固化的有机分子。

在一个实施方案中,任选存在的添加剂(C.)可以存在并且包含:基于组合物的总重量,约2-80重量%的一种或多种添加剂,该添加剂选自蜡、粘合促进剂、流动改性剂、润湿剂、流变改性剂、稳定剂、催化剂、光引发剂、杀生物剂、生物抑制剂和其他可用于钝化或聚合物涂层的添加剂。

在本说明书和权利要求书中使用的以下术语具有如本文所定义的含义。本文中使用的术语“超薄”是基于IPC-CC-830定义,那就是,超薄(UT)保形涂层的特征在于具有12.5微米(0.49密耳)或更小的厚度,并且可以是有机、无机或有机和无机组分的组合。“浴”在涂覆领域中被理解为是指容器中的组合物,待处理的制品可以浸入或部分浸入该容器中,以使制品或其部分与容器中的组合物接触,例如,涂覆浴应理解为是指通常在施用涂层组合物的方法中使用的容器中的涂层组合物。如本文所用,“阶段”是指方法中的一段时间或步骤,例如,清洗阶段、冲洗阶段、涂覆阶段,其也可以指用于执行该步骤的浴,例如冲洗阶段可以指在方法中的冲洗步骤中使用的冲洗浴。术语“溶剂”是指用作至少部分地溶解溶质(例如,根据本公开的涂层组合物或浓缩物的组分)的介质的液体,并且可以包含水、有机分子、无机分子及其混合物,除非本说明书中另外定义。“溶剂体系”或“溶剂混合物”将被理解为包含两种或更多种溶剂。关于任何组分的术语“可溶”是指该组分充当“溶质”,其溶解在溶剂或溶剂体系或反应混合物或涂层组合物中,从而形成溶液,该溶液不形成单独的相,无论是液体还是固体,例如人肉眼可见的沉淀物。如本文所用,术语“烯烃单体”是指在其结构中具有至少一个碳碳双键(C=C)的单体,这也称为烯键式不饱和键。烯烃单体可包括(甲基)丙烯酸酯单体、乙烯基单体和其他具有C=C结构的可聚合单体。如本文所用,术语“(甲基)丙烯酸酯单体”包括丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯,其可以被取代或不被取代。如本文所用,乙烯基单体包括在其结构中具有乙烯基官能团–CH=CH2的单体。如本文所用,“固定至基板”是指粘附、沉积、层压、印刷、蚀刻、压制、压花(embossed)或以其他方式附着至基板。“钝化”及其语法变体将被本领域技术人员理解为表示表面(例如金属表面)化学反应性的降低,这是通过将金属表面与一种或多种组合物接触而进行金属表面的化学反应、配位络合或以其他方式的分离,从而形成具有较少腐蚀倾向的更钝化表面。在本公开中,“防水涂层”被定义为粘附到表面并形成屏障的涂层,该屏障抵抗与通电时浸入水或其他含水电解质相关的对电路板的腐蚀损坏。防水涂层可以理想地抵抗和/或防止氧气和/或含水流体渗透到涂覆的表面。本文公开的某些防水涂层还钝化了印刷电路板上的一些或全部金属表面,特别是迹线。防水涂层性能的一种衡量标准是防止或减少由于通电时(意思是将电压施加到印刷电路板上时)的浸入、冷凝或潮湿而因暴露于水或含水液体对组装的印刷电路板造成的损坏。与未充分保护的电路板的此类暴露相关的损坏包括电化学迁移现象,诸如枝晶生长和导电阳极细丝形成,以及导电迹线和与电子元件的导电连接的腐蚀退化。

由于各种原因,优选的是,本文公开的涂层组合物和浓缩物可基本上不含在现有技术中用于类似目的的组合物中使用的许多成分。具体地,对于下面列出的每种优选最小化的成分,独立地按给出的次序越来越优选的是,根据本发明的涂层组合物或浓缩物的至少一些实施方案包含不超过1.0%、0.5%、0.35%、0.10%、0.08%、0.04%、0.02%、0.01%、0.001%或0.0002%的以下成分中的每一种,更优选地,所述数值以克/升为单位,更优选以ppm为单位:铜,银,金,氧化剂诸如过氧化物和过氧酸、高锰酸盐、高氯酸盐、氯酸盐、亚氯酸盐、次氯酸盐、过硼酸盐、六价铬、硫酸和硫酸盐、硝酸和硝酸根离子;以及氟、甲醛、甲酰胺、羟胺、氰化物、氰酸盐;稀土金属;硼,例如硼砂、硼酸盐;锶;和/或游离卤素离子,例如氟离子、氯离子、溴离子或碘离子。而且,对于下面列出的每种优选最小化的成分,独立地按给出的次序越来越优选的是,根据本发明的沉积态的组合物的至少一些实施方案包含不超过1.0%、0.5%、0.35%、0.10%、0.08%、0.04%、0.02%、0.01%、0.001%或0.0002%的前述成分中的每一种和另外未反应的单体或溶剂,更优选地,所述数值以每千份(ppt)为单位。

简单术语“金属”或“金属的”将被本领域技术人员理解为是指由金属元素(例如,铝)的原子组成的材料,无论它是制品还是表面,该金属元素的存在量为至少(按给出的次序越来越优选的)55原子百分比、65原子百分比、75原子百分比、85原子百分比或95原子百分比,例如,简单术语“铝”包括纯铝和包含至少(按给出的次序越来越优选的)55原子百分比、65原子百分比、75原子百分比、85原子百分比或95原子百分比的铝原子的其合金的那些。裸露的金属表面应理解为是指不存在涂层的金属表面,而不是通过在空气和/或水中老化而衍生自金属表面的金属的氧化物。

除了在操作实施例中或在另外指示的地方,在本文中使用的表示成分的量、反应条件,或限定成分参数的所有数字在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。在整个说明书中,除非有相反的明确说明:百分比、“……的份数”和比率值是按重量或质量计的;将一组或一类材料描述为适合或优选用于与本发明相关的给定目的意味着该组或类别的任何两个或更多个成员的混合物同样是适合或优选的;化学术语中的成分描述是指向该描述中指定的任何组合添加时的成分或通过一种或多种新添加的成分与一种或多种在添加其他成分时已经存在于组合物中的成分之间的化合反应在组合物内原位产生的成分;离子形式的成分的规格另外意味着存在足够的抗衡离子以对组合物总体上产生电中性和对添加到组合物中的任何物质产生电中性;因此隐含指定的任何抗衡离子优选在可能的程度内选自以离子形式明确指定的其他成分;否则,可以自由选择此类抗衡离子,除了避免对本发明的目的起不利作用的抗衡离子之外;除非另有说明,否则分子量(MW)是重均分子量;词语“摩尔”是指“克摩尔”,并且该词语本身及其所有语法变体可用于由其中存在的原子的所有类型和数量定义的任何化学物种,无论该物种是否是离子的,中性的、不稳定的、假设的,还是实际上具有明确定义的分子的稳定中性物质。

本部分提供了本公开的总体概述,并且不是其全部范围或所有特征、方面和目标的全面公开。根据优选实施方案的详细描述,本发明的这些特征和优点和其他特征和优点对于本领域技术人员将变得更加显而易见。以下描述伴随具体实施方案的附图。

附图说明

图1是示出了在根据本发明涂覆的印刷电路板和涂覆有对比市售涂层的印刷电路板上运行的电流漏泄测试的结果的图。

图2是根据实施例11F以12微米厚度涂覆的印刷电路板的使用偏振光的放大10倍的共焦图像。

具体实施方式

本公开提供了一种电路板涂层组合物,优选为液体,其包含:

(A.)至少一种钝化剂,其优选含有包含硫代官能团,优选硫醇基团;唑基部分;或唑,以及它们的组合的分子;

(B.)粘合剂组分,其可包含一种或多种以下类型的粘合剂:

1)与(A.)不反应的有机或无机成膜材料,例如聚合物;

2)能够与(A.)反应的有机或无机成膜材料,例如聚合物;

3)在基板表面可聚合并且与(A.)不反应的一种或多种聚合物前体,例如单体、低聚物和/或预聚物;

4)在基板表面可聚合并且能够与(A.)反应的一种或多种聚合物前体,例如单体、低聚物和/或预聚物;和

(C.)任选存在地,一种或多种添加剂,诸如蜡、粘合促进剂、流动改性剂、流变改性剂、稳定剂、催化剂、光引发剂、杀生物剂、生物抑制剂。

所述至少一种钝化剂(A)包含能够与电气部件中存在的至少一种金属反应、配位或以其他方式改变该至少一种金属的一种或多种组合物,从而为印刷电路板的金属部件产生较少的反应性表面,使得金属部件的表面表现出较少的腐蚀,尤其是在与水、盐水等接触时。理想地,至少一种钝化剂(A)含有包含硫代官能团(优选硫醇)、唑基部分或唑,以及它们的组合的分子。优选的钝化剂包括硫醇官能化合物和含唑基部分的化合物。

硫代官能团可以是硫酯、硫醚、硫醇及其衍生物,诸如硫醇盐和二硫化物,例如硫醇亚磺酸盐(thiolsulfinates)、硫醇磺酸盐(thiolsulfonates)和磺酸,以及包含巯基的其他有机分子,该巯基能够与用作印刷电路板上的迹线或电气零件的至少一种金属反应、配位或以其他方式改变该至少一种金属,并适合结合到根据本公开的聚合物涂层中。

在一个实施方案中,硫代官能材料是硫醚。硫醚可以是单官能的或多官能的。理想地,每个分子的硫醚官能团的数量为至少1个并且可以高达10个,任选地可以使用每分子大于10个的硫醚官能团,条件是附加的官能团不干扰本发明的目的。硫醚还可以包括其他官能团。非限制性实例包括二甲基硫醚、甲硫氨酸、2,2-硫代二乙酸、3,3-硫代二丙酸、茴香硫醚和S-乙酰巯基琥珀酸酐。硫醚也可以是环或芳族体系的一部分。非限制性实例包括噻吩、2-噻吩羧酸、四硫富瓦烯、2-噻吩甲醛、3-噻吩甲醛、噻唑烷、4-噻唑烷羧酸(4-thiazolidinecarboxylic acid)、甲苯噻嗪和吩噻嗪。

适合用作至少一种钝化剂(A)的硫醇官能化合物可具有单个硫醇官能团或多个硫醇官能团。理想地,每个分子的硫醇官能团的数量为至少1个并且可以高达10个,任选地可以使用每分子大于10个的硫醇官能团,条件是附加的官能团不干扰本发明的目的。可用类型的硫醇官能化合物的非限制性实例包括亚烷基二醇硫醇、烷基硫醇,和巯基羧酸的酯。

亚烷基二醇二硫醇可以理想地对应于式I:

HS-[-(CH2)aO-]b-(CH2)cSH 式I

其中“a”和“c”独立为2至4;“b”为1至6。

理想地,亚烷基二醇二硫醇可以是乙二醇二硫醇、丙二醇二硫醇、乙二醇/丙二醇二硫醇及其混合物。

通常,巯基羧酸的酯可以理想地基于C1-C22巯基羧酸,理想地C1-C18,更理想地C2-C12。优选的巯基羧酸的酯包括巯基丙酸与多官能醇的酯、巯基乙酸与多官能醇的酯以及它们的组合。理想地,多官能醇可包括具有多于一个OH官能团的烷基醇和芳基醇。合适的醇包括亚烷基二醇和聚亚烷基二醇,例如二甘醇、二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇和二季戊四醇。

可用于本发明的硫醇官能化合物的非限制性实例包括2,2'-氧二-1-乙硫醇;1,8-二巯基-3,6-二氧杂辛烷;四(乙二醇)二硫醇;二巯基乙酸乙二醇酯(GDMA)、二巯基丙酸乙二醇酯(GDMP)、三羟甲基丙烷巯基丙酸酯(TMPMP)、季戊四醇四3-巯基丙酸酯(PETMP)、季戊四醇四2-巯基乙酸酯(PETMA)、二季戊四醇四3-巯基丙酸酯(DiPETMP)、二季戊四醇四-2-巯基乙酸酯(DiPETMA)、二季戊四醇六3-巯基丙酸酯、二季戊四醇六3-巯基乙酸酯,以及基于乙氧基化三羟甲基丙烷的三巯基官能化合物,诸如乙氧基化三羟甲基丙烷三-3-巯基丙酸酯,理想地乙氧基化度可以为每个硫醇基团5至12摩尔的乙氧基化,一种这样的产品可以ETTMP 1300商购获得。硫醇官能化合物的其他实例包括硫醇官能化的硅烷低聚物,包括具有一个或多个硫醇官能团的烷氧基硅烷低聚物,例如巯基乙氧基硅烷低聚物诸如T-Cure;硫醇官能化的聚己内酯,例如聚己内酯四(3-巯基丙酸酯),诸如PCL4MP 1350,以及三羟乙基异氰脲酸酯的硫酯,诸如Tempic。

在其他实施方案中,硫醇官能化合物可具有次级官能团,包括但不限于烯键式不饱和键、唑基、硅烷醇基团或羟基。

还包含一个或多个硅原子的合适硫醇官能化合物包括通式II的巯基烷氧基硅烷:

其中:

-取代基R相同或不同并且是:C1-C8烷基(优选CH3);烯基(优选C2-C12烯基);芳基(优选C6-C10芳基);芳烷基(优选C7-C16芳烷基);或基团OR';

-取代基R'相同或不同并且是:C1-C24(优选C1-C4或C12-C18)支链或无支链的一价烷基或烯基;芳基(优选C6-C10芳基)或芳烷基(优选C7-C16芳烷基);

-R”是支链或无支链的、饱和或不饱和的、脂族、芳族或混合脂族/芳族二价C1-C30烃基,其任选被NH2或NHR'取代;并且

-x为1-3。

当x=1时,R"优选为—CH2—、—CH2CH2—、—CH2CH2CH2—、—CH2CH2CH2CH2—、—CH(CH3)—、—CH2CH(CH3)—、—CH(CH3)CH2—、—C(CH3)2—、—CH(C2H5)—、—CH2CH2CH(CH3)—、—CH2CH(CH3)CH2—,或

当x=2时,R”优选为CH、—CH—CH2、—CH2—CH、C—CH3、—CH—CH2—CH2、—CH—CH—CH3或—CH2—CH—CH2

优选的式II的(巯基)烷氧基硅烷包括:

3-巯基丙基(三甲氧基硅烷);3-巯基丙基(三乙氧基硅烷);3-巯基丙基(二乙氧基甲氧基硅烷);3-巯基丙基(三丙氧基硅烷);3-巯基丙基(二丙氧基甲氧基硅烷);3-巯基丙基(三-十二烷氧基硅烷);3-巯基丙基(三-十四烷氧基硅烷);3-巯基丙基(三-十六烷氧基硅烷);3-巯基丙基(三-十八烷氧基硅烷);3-巯基丙基(二-十二烷氧基)十四烷氧基硅烷;3-巯基丙基(十二烷氧基)十四烷氧基(十六烷氧基)硅烷;(二甲氧基甲基硅烷);3-巯基丙基(甲氧基二甲基硅烷);3-巯基丙基(二乙氧基甲基硅烷);3-巯基丙基(乙氧基二甲基硅烷);3-巯基丙基(二丙氧基甲基硅烷);3-巯基丙基(丙氧基二甲基硅烷);3-巯基丙基(二异丙氧基甲基硅烷);3-巯基丙基(异丙氧基二甲基硅烷);3-巯基丙基(二丁氧基甲基硅烷);3-巯基丙基(丁氧基二甲基硅烷);3-巯基丙基(二异丁氧基甲基硅烷);3-巯基丙基(异丁氧基二甲基硅烷);3-巯基丙基(二-十二烷氧基甲基硅烷);3-巯基丙基(十二烷氧基二甲基硅烷);3-巯基丙基(二-十四烷氧基甲基硅烷);3-巯基丙基(十四烷氧基二甲基硅烷);2-巯基乙基(三甲氧基硅烷);2-巯基乙基(三乙氧基硅烷);2-巯基乙基(二乙氧基甲氧基硅烷);2-巯基乙基(三丙氧基硅烷);2-巯基乙基(二丙氧基甲氧基硅烷);2-巯基乙基(三-十二烷氧基硅烷);2-巯基乙基(三-十四烷氧基硅烷);2-巯基乙基(三-十六烷氧基硅烷);2-巯基乙基(三-十八烷氧基硅烷);2-巯基乙基(二-十二烷氧基)十四烷氧基硅烷;2-巯基乙基(十二烷氧基)十四烷氧基(十六烷氧基)硅烷;2-巯基乙基(二甲氧基甲基硅烷);2-巯基乙基(甲氧基二甲基硅烷);2-巯基乙基(二乙氧基甲基硅烷);1-巯基乙基(乙氧基二甲基硅烷);1-巯基甲基(三甲氧基硅烷);1-巯基甲基(三乙氧基硅烷);1-巯基甲基(二乙氧基甲氧基硅烷);1-巯基甲基(二丙氧基甲氧基硅烷);1-巯基甲基(三丙氧基硅烷);1-巯基甲基(三甲氧基硅烷);1-巯基甲基(二甲氧基甲基硅烷);1-巯基甲基(甲氧基二甲基硅烷);1-巯基甲基(二乙氧基甲基硅烷);1-巯基甲基(乙氧基二甲基硅烷);

1,3-二巯基丙基(三甲氧基硅烷);1,3-二巯基丙基(三乙氧基硅烷);

1,3-二巯基丙基(三丙氧基硅烷);1,3-二巯基丙基(三-十二烷氧基硅烷);

1,3-二巯基丙基(三-十四烷氧基硅烷);1,3-二巯基丙基(三-十六烷氧基硅烷);

2,3-二巯基丙基(三甲氧基硅烷);2,3-二巯基丙基(三乙氧基硅烷);

2,3-二巯基丙基(三丙氧基硅烷);2,3-二巯基丙基(三-十二烷氧基硅烷);

2,3-二巯基丙基(三-十四烷氧基硅烷);2,3-二巯基丙基(三-十六烷氧基硅烷);3-巯基丁基(三甲氧基硅烷);3-巯基丁基(三乙氧基硅烷);3-巯基丁基(二乙氧基甲氧基硅烷);3-巯基丁基(三丙氧基硅烷);3-巯基丁基(二丙氧基甲氧基硅烷);3-巯基丁基(二甲氧基甲基硅烷);3-巯基丁基(二乙氧基甲基硅烷);3-巯基丁基(二甲基甲氧基硅烷);3-巯基丁基(二甲基乙氧基硅烷);3-巯基丁基(三-十二烷氧基硅烷);3-巯基丁基(三-十四烷氧基硅烷);3-巯基丁基(三-十六烷氧基硅烷);3-巯基丁基(二-十二烷氧基)十四烷氧基硅烷;或3-巯基丁基(十二烷氧基)十四烷氧基(十六烷氧基)硅烷。这些化合物和其他式I化合物可以单独使用或可以使用该化合物的混合物。

优选用于涂层组合物的代表性非限制性实例包括在分子中/上具有第二官能团的钝化剂:

·具有反应性不饱和键的硫醇官能化聚丙烯酸酯低聚物和预聚物,诸如硫醇官能化聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯。优选的实例包括Ebecryl紫外线(UV)和电子束(EB)能量可固化预聚物,例如巯基改性的聚酯丙烯酸酯树脂;

·巯基苯并三唑,其在三唑环上具有硫醇官能团,该环与苯稠合;

·如上所述的硫醇官能硅烷,特别是3-巯基丙基三甲氧基硅烷;和带有硫醇的硅烷醇前体,该硅烷醇前体在水解时产生硫醇官能硅烷,例如通过非限制性实例Dow CorningZ-6062、Momentive A-189、Evonik MTMO、HENGDA-M2133、SHinEtsu KBM-803、Wacker GF70和Coatosil Tcure,一种约600–700g/mol的硅烷低聚物;

·硫代官能硅烷,例如2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙硫基)噻吩;

·分子中具有极性官能团的硫醇,诸如醚部分、羟基官能团或酸官能团。非限制性实例包括二硫苏糖醇、聚(乙二醇)甲基醚硫醇、聚(乙二醇)2-巯基乙基醚乙酸,和

·带有唑基部分的硅烷,诸如N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑。

用作至少一种钝化剂(A)的其他优选材料是具有唑基部分的化合物或唑类化合物。适合用作至少一种钝化剂(A)的唑官能化合物可具有单个唑基部分或多个唑基部分,即单个唑环或多个唑环。理想地,每个分子的唑基部分的数量为至少1个并且可以高达10个,任选地可以使用每分子大于10个的唑基部分,条件是附加的官能团不干扰本发明的目的。可用类型的唑环官能化合物的非限制性实例包括单独的或硫醇改性的三唑、咪唑、三嗪、四唑和唑。

非限制性实例包括取代和未取代的苯并三唑、甲苯基三唑、巯基苯并三唑,包括烷基取代的苯并噻唑,诸如甲基苯并三唑。

三唑类化学物,诸如甲苯基三唑(TTA)、苯并三唑(BZT)和巯基苯并三唑(MBT),优选作为至少一种用于含铜迹线的钝化剂(A)。三唑类化合物被认为通过在金属表面处形成保护性氧化亚铜(Cu2O)膜来钝化铜。

合适的硫醇改性的唑类包括2-巯基苯并唑;苯并噻唑、巯基苯并三唑;巯基苯并噻唑;2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑;2-氨基-5-乙硫基-1,3,4-噻二唑(AETD);2-氨基-5-乙基-1,3,4-噻二唑;5-(苯基)-4H-1,2,4-三唑-3-噻吩;5-巯基-1-甲基-四唑;5-巯基(钠盐)-1-甲基-四唑;5-巯基-1-乙酸(钠盐)-四唑;5-巯基-1-苯基-四唑(5Mc-1Ph-T);5-苯基-四唑(5Ph-T);5-苯基-四唑;5-巯基-1-苯基-四唑(5Mc-1Ph-T);5-氨基四唑(5NH2-T);5-(4'-二甲基氨基苯亚甲基)-2,4-二氧代四氢-1,3-噻唑;2-巯基苯并噻唑;2-(十八烷基硫代)苯并噻唑及它们的组合。

其他合适的唑类包括:

·1,2,4-三唑和衍生物:3-氨基-1,2,4-三唑;4-氨基-1,2,4-三唑;4-氨基-4H-1,2,4-三唑-3硫醇;4-氨基-5-甲基-4H-1,2,4-三唑-3硫醇;4-氨基-5-乙基-4H-1,2,4-三唑-3硫醇;4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑;双-(4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑-3-基)-丁烷;

·咪唑和衍生物:2-巯基-1-甲基咪唑;4-甲基-1-(对甲苯基)-咪唑;4-甲基-1-苯基咪唑;4-甲基-1-(邻甲苯基)-咪唑;苯并咪唑;2-巯基苯并咪唑;2-硫代苄基苯并咪唑;2-硫代甲基苯并咪唑;5-甲氧基-2-(十八烷基硫代)苯并咪唑;

·噻二唑;和衍生物:2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑;5-苯基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇;2-(5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-苯酚;5-巯基-3-苯基-1,3,4-噻二唑-2-硫酮钾;5-苯基-2-氨基-1,3,4-噻二唑,5-(4-甲氧基苯基)-2-氨基-1,3,4-噻二唑、5-(4-硝基苯基)-2-氨基-1,3,4-噻二唑;5-甲基-[1,3,4]噻二唑-2-基磺酰基)-乙酸;(4-二甲基氨基-苯亚甲基)-酰肼;2-氨基-5-(4-吡啶基)-1,3,4-噻二唑;1,2-二氢-3-(十八烷基硫代)苯并三嗪;2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪(TMTA)。

·苯并三唑衍生物也适用,例如N-[苯并三唑-1-基-(苯基)-亚甲基]-N-苯基-肼;N-[苯并三唑-1-基-(4-甲氧基-苯基)-亚甲基]-N-苯基-肼;N-(2-噻唑基)-1H-苯并三唑-1-碳硫酰胺(carbothioamide);N-(呋喃-2-基甲基)-1H-苯并三唑-1-碳硫酰胺;N-苄基-1H-苯并三唑-1-碳硫酰胺;1-(2-噻吩基羰基)-苯并三唑和1-(2-吡咯羰基)-苯并三唑。苯并三唑的衍生物,即5-戊基-BTA;5-氯-BTA、N-[苯并三唑-1-基-(苯基)-亚甲基]-N-苯基-肼;N-[苯并三唑-1-基-(4-甲氧基-苯基)-亚甲基]-N-苯基-肼、N-(2-噻唑基)-1H-苯并三唑-1-碳硫酰胺、N-(呋喃-2-基甲基)-1H-苯并三唑-1-碳硫酰胺;N-苄基-1H-苯并三唑-1-碳硫酰胺、1-(2-噻吩基羰基)-苯并三唑;1-(2-吡咯羰基)-苯并三唑也适合用作至少一种钝化剂(A)。

在优选的实施方案中,涂层为电子设备(诸如手持电话)中的涂覆电路板提供防水功能,意味着增加防水性。钝化剂可以是固体或液体。在一些实施方案中,钝化剂在环境温度,通常约2℃至100℃,优选10℃至32℃下优选为液体。在一些实施方案中,钝化剂可以与涂层组合物的成膜聚合物发生化学反应。或者,在其他实施方案中,钝化剂与涂层组合物的成膜聚合物不反应,使得钝化剂分散在涂层的聚合物基质中并且可以有利地在施加和干燥的涂层内是可移动的。钝化剂的流动性实现与已损坏的迹线相互作用,例如,在例如因产生新的部件连接而开始腐蚀或物理损坏之后提供金属的自修复再钝化。

粘合剂组分(B.)可包含一种或多种以下类型的粘合剂:

B1)与(A.)不反应的有机或无机成膜聚合物;

B2)能够与(A.)反应的有机或无机成膜聚合物;

B3)在基板表面可聚合并且与(A.)不反应的一种或多种聚合物前体,例如单体、低聚物和/或预聚物;

B4)在基板表面可聚合并且能够与(A.)反应的一种或多种聚合物前体,例如单体、低聚物和/或预聚物。

在一些实施方案中,涂层组合物沉积在最终使用制品上,例如待涂覆的电子元件,或者涂层组合物可以在带条、可移除背衬等上形成可移除膜用于随后转移至最终用途制品,例如以预形成薄膜的形式。

第一粘合剂类型:

涂层组合物的粘合剂组分(B.)可包含不与钝化剂反应的有机或无机成膜聚合物。成膜聚合物在干燥后产生物理的、连续的且柔韧的膜,并且可以是热塑性的或热固性的。在一些实施方案中,这些成膜聚合物可具有>100%的伸长率值。

成膜聚合物的合适实例包括聚酯;聚氨酯;聚烯烃;烯烃共聚物;不与涂层组合物中的钝化剂反应的(甲基)丙烯酸酯共聚物及它们的组合。

在优选的实施方案中,合适类型的烯烃共聚物,即由烯烃单体制成的,可以是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(所谓的EVA树脂)。理想地,包括EVA共聚物在内的乙烯与乙酸乙烯酯单体的重量比可以在95∶5至50∶50的范围内,优选地乙烯与乙酸乙烯酯单体的比例在60∶40和80∶20之间的范围内。可以理想地选择该比例以使EVA共聚物与涂层组合物的其他组分相容,从而控制EVA共聚物在所配制的涂料中的溶解度。乙烯与乙酸乙烯酯单体的比例还可以选择为使得在涂层组合物的干燥和/或固化时,形成复合涂层,其中钝化剂作为分散的第二相存在于干燥涂层的聚合物基质中。

用作不与钝化剂反应的成膜聚合物的合适类型的(甲基)丙烯酸酯共聚物可以是(甲基)丙烯酸酯单体和其他烯键式不饱和任选共聚单体的反应产物。烯键式不饱和单体和共聚单体可以通过本领域公知的聚合方法共聚形成(甲基)丙烯酸酯共聚物。所得共聚物可包含多种单体的反应产物,例如甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸酯单体、丙烯酸单体、丙烯酸酯单体、苯乙烯单体、α-甲基苯乙烯单体、丙烯腈单体、甲基丙烯腈单体、羟基官能甲基丙烯酸酯单体诸如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯和(甲基)丙烯酸异冰片酯。特别优选的(甲基)丙烯酸酯包括C1-C22直链和支链烷基酯。优选的(甲基)丙烯酸酯共聚物可由上述单体制备,在自由基产生剂存在下通过包含丙烯酸和甲基丙烯酸的烷基酯的自由基反应聚合。一般而言,烷基链长为2-18个碳的(甲基)丙烯酸酯单体是优选的,烷基链长为4-8个碳是特别优选的。

其他不与钝化剂反应的成膜聚合物包括聚酯,其通常是羧酸和醇类前体的反应产物;和聚氨酯,其通常由多异氰酸酯和醇类前体制成。聚酯的非限制性代表性实例包括ε-己内酯的均聚物和共聚物。聚氨酯的非限制性代表性实例包括脂族多异氰酸酯与羟化物官能反应物(诸如聚醚醇和脂族醇,其每分子理想地具有2或更多摩尔羟基)的反应产物。特别优选的多异氰酸酯包括基于六亚甲基二异氰酸酯的那些。通常,在需要疏水性和柔性聚合物的情况下,优选没有环结构的脂族前体。

第二粘合剂类型:

涂层组合物的粘合剂组分(B.)可包含能够与钝化剂反应的有机或无机成膜聚合物。在一些实施方案中,所使用的粘合剂(热固性或热塑性)具有与钝化剂反应的官能团可能是有利的。一种优选类型的官能团是那些与硫醇反应的那些。硫醇反应性官能团的非限制性实例包括环氧基、异氰酸酯、羧酸和-烯(C=C)键。

与第一种粘合剂类型类似,成膜聚合物的主链可以是聚酯;聚氨酯;聚烯烃;烯烃共聚物;(甲基)丙烯酸酯共聚物及其组合,但与第一粘合剂类型不同的官能部分使得第二粘合剂类型能够与涂层组合物中的钝化剂反应。具有与钝化剂反应的这些基团中的一个或多个的粘合剂的非限制性实例包括异氰酸酯封端的聚氨酯;包含酯键的聚酯和(甲基)丙烯酸酯共聚物、羧基封端的聚酯、乙烯丙烯酸共聚物、含有不饱和键的聚烯烃,例如聚丁二烯和聚丁二烯的共聚物,诸如丙烯腈和丁二烯的共聚物。

第三粘合剂类型:

聚合物前体,用于生成聚合物从而在基板上形成涂层的构造单元,可用作本发明中的粘合剂。因此,涂层组合物的粘合剂组分(B.)可以包含在基板表面可聚合并且与钝化剂不反应的一种或多种聚合物前体,例如单体、低聚物和/或预聚物。在一些实施方案中,优选在将涂层组合物施加到基板即PCB上之后进行大量聚合以形成固化的涂层。在将涂层组合物施加到基板上之后的一些聚合可能发生在固化步骤(例如,紫外线或热能暴露)之前。一种或多种聚合物前体(例如单体、低聚物和/或预聚物)的UV固化是优选的。可以使用与涂层组合物的组分相容并在固化后产生固体粘附涂层的任何固化机制。

UV固化涂层在本领域中是众所周知的,并且可以包含(甲基)丙烯酸酯单体,即丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体,以及每分子具有1至10个或更多个烯键式不饱和键的官能度的类似低聚物。UV固化材料提供了本领域众所周知的许多优点,诸如它们可以在没有溶剂的情况下快速固化和施用。

可UV固化成膜聚合物前体可包含带有烯键式不饱和键的单体、低聚物和/或聚合物前体和光引发剂的混合物。粘合剂聚合物前体可具有1个或多个烯键式不饱和基团。合适的(甲基)丙烯酸酯单体(即具有可用于形成可UV固化和热固性聚合物粘合剂的可聚合双键的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体)的实例包括但不限于:丙烯酸烷酯;甲基丙烯酸烷酯;丙烯酸羟烷酯;甲基丙烯酸羟烷酯;取代的丙烯酸烷酯或甲基丙烯酸烷酯,如丙烯酸2-乙基己酯或甲基丙烯酸2-乙基己酯;以及其他丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,诸如丙烯酸异冰片酯;及它们的混合物。

具有多于一个双键的(甲基)丙烯酸酯单体(即丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体)的其它合适实例包括但不限于聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯官能单体,诸如:乙二醇二丙烯酸酯;丙二醇二丙烯酸酯;二甘醇二丙烯酸酯;二丙二醇二丙烯酸酯;三甘醇二丙烯酸酯;三丙二醇二丙烯酸酯;四乙二醇二丙烯酸酯;四丙二醇二丙烯酸酯;聚乙二醇二丙烯酸酯;聚丙二醇二丙烯酸酯;乙氧基化双酚A二丙烯酸酯;双酚A二缩水甘油醚二丙烯酸酯;间苯二酚二缩水甘油醚二丙烯酸酯;1,3-丙二醇二丙烯酸酯;1,4-丁二醇二丙烯酸酯;1,5-戊二醇二丙烯酸酯;1,6-己二醇二丙烯酸酯;新戊二醇二丙烯酸酯;环己烷二甲醇二丙烯酸酯;乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯;丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯;乙氧基化环己烷二甲醇二丙烯酸酯;丙氧基化环己烷二甲醇二丙烯酸酯;环氧聚丙烯酸酯;芳基聚氨酯聚丙烯酸酯;脂族聚氨酯聚丙烯酸酯;聚酯聚丙烯酸酯;三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯;甘油三(甲基)丙烯酸酯;乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯;丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯;三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯;三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯;乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯;丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯;季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯;三聚氰胺三丙烯酸酯;环氧酚醛三丙烯酸酯;脂族环氧三丙烯酸酯;及它们的混合物。也适合单独或与上述单体组合的优选四丙烯酸酯包括但不限于:二-三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯;季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;丙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;乙氧基化二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;丙氧基化二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯;二乙烯基苯;琥珀酸二乙烯酯、邻苯二甲酸二烯丙酯;磷酸三烯丙酯;三烯丙基异氰脲酸酯;三(2-丙烯酰乙基)异氰脲酸酯;芳基聚氨酯四(甲基)丙烯酸酯;脂族聚氨酯四(甲基)丙烯酸酯;聚酯四(甲基)丙烯酸酯;三聚氰胺四(甲基)丙烯酸酯;环氧酚醛四(甲基)丙烯酸酯;及它们的混合物。也合适的更高官能的丙烯酸酯包括但不限于:二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯;二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯;三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯;及它们的混合物。这些单体可用于形成可紫外线固化聚合物粘合剂和热固性聚合物粘合剂。

涂层组合物可以是一锅材料,或者如果需要可以分两部分或更多部分施加,它们一起在基板上反应以形成涂层。优选的实施方案包括可UV固化涂层组合物,其中使用的钝化剂(A.)在施加和固化之前、期间或之后与可UV固化涂层组合物的其他组分基本上不反应。

第四粘合剂类型:

可用于粘合剂组分(B.)的另一类粘合剂可以是包含在基板表面可聚合并且能够与钝化剂反应的一种或多种聚合物前体,例如单体、低聚物和/或预聚物的粘合剂。在一些实施方案中,优选在将涂层组合物施用到基板(例如,PCB)上之后,进行涂层组合物的大量聚合以及使钝化剂与涂层组合物中的官能团反应。例如,单体、低聚物和/或预聚物还可包括与钝化剂反应的官能团。非限制性实例包括通过UV能量可聚合的粘合剂,其存在的官能团对硫代官能团(优选硫醇官能团)、唑基部分或唑中的至少一种具有反应性。通常,可UV固化的聚合物前体具有可以直接与钝化剂中的硫醇官能团反应的烯键式不饱和键。在优选的实施方案中,钝化剂包含具有能与存在于粘合剂(B.)的一种或多种聚合物前体例如单体、低聚物和/或预聚物中的烯键式不饱和键反应的多硫醇。在包含多硫醇的可UV固化涂层的固化期间,通过与可聚合单体、低聚物和/或预聚物反应,可以在固化涂层内形成键合的硫醇官能团。可存在于聚合物前体上的硫醇反应性官能团的非限制性实例包括环氧基、异氰酸酯、烯(C=C)键和羧酸。

在另一个实施方案中,钝化剂包含不同于硫代官能团且除硫代官能团之外的次级官能团;唑基部分;或唑。在该实施方案中,在基板表面可聚合的一种或多种聚合物前体,例如单体、低聚物和/或预聚物能与次级官能团反应。这在使用本文公开的可UV固化聚合物前体时最常发生,其具有对钝化剂的各种次级官能团具有反应性的烯键式不饱和键。具有次级官能团的钝化剂的非限制性实例是乙烯基咪唑,其具有唑基部分和乙烯基形式的次级官能团。可UV固化聚合物前体包含在暴露于UV固化条件时与钝化剂的乙烯基官能团反应的烯键式不饱和键。可以与粘合剂的可UV固化聚合物前体的烯键式不饱和键反应的次级官能团的其他非限制性实例包括硅烷官能团、羟基官能团和羧基官能团。同时具有硫代-或硫醇官能团或唑基部分和不同的次级官能团的材料的非限制性实例包括硫代-和硫醇官能硅烷、带有唑基部分的硅烷、带有羟基的硫醇化合物和带有羧基的硫醇。非限制性实例分别包括2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙硫基)噻吩、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑、6-巯基1-己醇和巯基丙酸。可UV固化的涂层组合物是本领域公知的,在说明书的其他地方进行了描述。

如本文所公开的,几种类型的粘合剂可以单独使用或组合使用。钝化剂和粘合剂的组合在较薄的涂层时提供金属钝化化学支持性能。本发明的一个方面提供了一种通常基于第一粘合剂类型和任选存在的第二粘合剂类型的柔性涂层。这些聚合物粘合剂提供不含所有适用于热干燥/固化的氟基化学品的涂层组合物,其提供低粘度,使得可以使用喷涂工艺。可以使用断裂伸长率超过1000%的主要聚合物粘合剂(ASTM D1708(19mm狗骨状物@1.3mm厚度)。包含第一粘合剂类型和第二粘合剂类型的涂层也可以作为可剥离膜施加。与商业基准相比,干燥/固化后得到的柔性涂层提供减少的电流漏泄和可见腐蚀。本发明的另一方面提供了通常基于第三粘合剂类型和第四粘合剂类型的更坚固、更少柔性的涂层。这些聚合物粘合剂提供不含所有氟基化学品的涂层组合物并且可以提供无溶剂配方。所得涂层组合物粘度低,使得可以使用喷涂工艺并且可以双重固化(例如环境和UV或热)。即使在以20V偏压供电的盐水电解质中浸没30分钟后,所得更坚固的UV固化涂层也提供非常低的电流漏泄和可见腐蚀。

理想地,钝化剂和成膜粘合剂在涂层组合物的溶剂载体和/或反应性稀释剂中是相容和可溶的。在一些实施方案中,钝化剂和成膜粘合剂可以选择为使得在干燥时发生相分离,由此钝化剂在所得复合涂层内形成第二相。该第二相可以在复合涂层内作为孤立的小球或区域存在,或者可以在该涂层中表现出分层的层,该涂层包括具有较高钝化剂浓度的至少第一层和具有较低钝化剂浓度的第二层。令人惊讶地发现,选择约100∶1至1∶100的钝化剂与成膜粘合剂的重量比以及钝化剂在粘合剂或粘合剂的反应产物或沉积态涂层的基质中的溶解度以满足上述确定的标准能够选择在干燥时保持两相和粘附的涂层形态。

在一些实施方案中,可能需要使钝化剂的浓度选择为大于钝化剂在粘合剂中的溶解度极限,使得在干燥时在干燥的涂层中提供钝化剂储库的第二相。不希望受理论束缚,据信此类第二相可用作涂层内的钝化剂储库,使得钝化剂可用于接触印刷电路板上的腐蚀性或物理损坏,例如对应于腐蚀萌生。该特征可以使涂层能够防止或减少服务环境变化的不期望后果。服务环境变化的实例包括电子装置,诸如手机,其包含接触或浸入水或水溶液中的涂覆PCB,特别是在通电状态下。在没有该实施方案中描述的涂层特征的情况下,退化途径(诸如迹线之间的枝晶生长和对迹线的腐蚀损坏)将对装置造成灾难性的损坏。

在一些实施方案中,将防水涂层施用于印刷电路板的所有导电表面,包括一个或多个连接表面。当印刷电路板和连接器的涂覆表面以足够大的力接触以变形或穿透涂层时,就建立了电连接。这种侵入式建立电连接的过程可以视为服务环境的变化和钝化剂在涂层基质的连续相内的均匀存在以及储存在涂层内的储库或分层的层中的钝化剂的均匀存在,使涂层能够通过钝化剂移动到受干扰或损坏的涂层区域进行响应,于是钝化剂重新钝化受干扰或损坏的涂层/导体界面。本发明提供了一种使PCB子单元能够重复地连接、断开和重新连接,同时保持防水性能的涂层组合物和干燥涂层。

本发明可用于涂覆电子元件,例如电路板特别是印刷电路板(PCB)的选定表面。印刷电路板是具有导电迹线(还称为板上的“线”、“轨道(tracks)”或“导体(conductors)”)的不导电材料。电子部件,例如集成电路(IC)、电阻器、电容器、电感器和连接器、开关和继电器,安装在板上,并且迹线将部件连接起来以形成工作电路或组件。根据部件的数量和互连密度,该板可以是单面的(板顶部的一个信号层),双面的(板的顶部和底部的两个信号层)或多层的(大于两层)。部件通过PCB表面上的迹线彼此互联,并且通常嵌入板的各层之间。当保护不充分时,迹线的腐蚀或破损导致沿迹线路径的导电性失效,并且可发生与电化学迁移现象相关的损坏,诸如枝晶生长和导电阳极细丝形成。

适合用作金属表面用于迹线的金属包括铜、铁、锌、镍、锡、铅、钴、钛、钼、钌、钯、铑和铼、其混合物、其合金和其合金的混合物。优选的用于涂覆的金属制品包括固定至根据本公开的基板的导电金属迹线,其可期望地包括铜、锌、铁、锡、铅、其混合物、其合金和其合金的混合物。优选地,金属是铜或铜合金。金属迹线可以包括铜、锌、铁、其混合物、其合金以及其合金的混合物,基本上它们组成,或由它们组成。

碳可以作为PCB的金属表面上的层存在,从而增加或替代一些或全部金属元素。在一个实施方案中,导电碳(诸如石墨烯、石墨等)包括迹线的至少一部分。在一些实施方案中,含导电碳的油墨用作金属迹线上的第二层以替代迹线的镀金。本领域已知的含导电碳油墨通常是分散在热固性聚合物介质中的碳颜料,诸如如上所公开的炭黑和/或其他碳。碳的用途实例包括:允许不太复杂的电路板制造过程的交叉连接器;可能需要耐磨的触点(滑动触点);以及作为镀金的低成本替代品(通常与铜结合使用)。根据本公开的涂层组合物和方法也可应用于提供与金属迹线相似益处的PCB的含碳部分。

在一个实施方案中,基板是具有固定到其的金属迹线的电路板,优选地是印刷电路板,其可用于电子产品。通常,印刷电路板上的电路是使用铜迹线、铝迹线或其他合适的导电金属印刷的。

可用于本公开的合适溶剂是有机溶剂,其可以任选地包含水,条件是它不干扰本发明的目的。理想地,溶剂提供单相溶液或钝化剂和粘合剂的易于分散的混合物。优选的溶剂类型包括酮、芳烃、脂族烃、醚、二醇醚、二醇醚酯、酯和醇。可用溶剂的非限制性代表性实例包括甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、庚烷、丙二醇的单烷基醚、丙二醇的二烷基醚、乙二醇的单烷基醚、乙二醇的二烷基醚、丙二醇的单烷基醚乙酸酯、乙二醇的单烷基醚乙酸酯、丁醇、异丙醇、异丁醇、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、异丁酸异丁酯、丙酸丁酯、丙酸戊酯等。

如果需要,涂层组合物可以是无溶剂的。因此,溶剂量的范围总体上是相当宽的,并且倾向于根据涂层组合物的应用方法以及其他组分而变化。一般而言,有机溶剂可以不存在或仅以ppm量存在以用于希望最小化有机溶剂使用的用途,或者可以占涂层组合物的至多95重量%,例如对于浸渍应用。

在优选的实施方案中,涂层组合物通过喷涂施用于电子元件或带条、支撑物或背衬用于稍后施用到最终使用基板上。涂层组合物中溶剂的优选浓度随所用的粘合剂和钝化剂而变化,但通常在配方的40至90重量%之间变化。在另一个实施方案中,通过浸渍施加涂层。在这种情况下,优选的范围可以在75重量%至95重量%之间变化。在另一个实施方案中,涂层组合物被施用于可移除背衬基板并且作为层压膜或带条施用于电路元件。

非溶剂组分的量在本文中以不包括溶剂的配方中相关组分的浓度提供,其可以以本领域技术人员已知的方式添加:

-钝化剂可以以配方的约0.5重量%至约55重量%的量存在于本发明的涂层组合物(不包括溶剂)中。在该范围内,理想的量可以为至少(以越来越优选的次序)1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%,并且至少出于经济性可以不超过(以越来越优选的次序)50重量%、47重量%、45重量%、43重量%、40重量%、38重量%、36重量%、34重量%、32重量%、30重量%、29重量%、28重量%、27重量%、26重量%、25重量%、24重量%、23重量%、22重量%、21重量%、20重量%、19重量%、18重量%、17重量%。

-粘合剂(成膜聚合物、聚合物前体及其组合)可以以配方的约25重量%至约99重量%的量存在于本发明的涂层组合物(不包括溶剂)中。在该范围内,理想的量可以为至少(以越来越优选的次序)30重量%、32重量%、34重量%、36重量%、38重量%、40重量%、42重量%、44重量%、46重量%、48重量%、50重量%、52重量%、54重量%、56重量%、58重量%、60重量%、61重量%、62重量%、63重量%、64重量%、65重量%、66重量%,并且至少出于经济性可以不超过(以越来越优选的次序)97重量%、95重量%、92重量%、90重量%、88重量%、85重量%、83重量%、80重量%、78重量%、76重量%、74重量%、72重量%、70重量%、68重量%。

-涂层组合物中可以不存在任选存在的添加剂。或者,任选存在的添加剂可以以配方的约0.01重量%至约15重量%的量存在于本发明的涂层组合物(不包括溶剂)中。在该范围内,理想的量可以为至少(以越来越优选的次序)0.02重量%、0.04重量%、0.05重量%、0.07重量%、0.09重量%、0.1重量%、0.2重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.7重量%、0.9重量%、1.0重量%、1.2重量%、1.5重量%、1.7重量%、2.0重量%、2.2重量%、2.5重量%、2.7重量%、3.0重量%、3.2重量%、3.5重量%、3.7重量%、4.0重量%、4.2重量%、4.5重量%、4.7重量%、5.0重量%、5.2重量%、5.5重量%、5.7重量%、6.0重量%、6.2重量%、6.4重量%、6.5重量%、6.7重量%、6.9重量%、7.0重量%,并且至少出于经济性可以不超过(以越来越优选的次序)14重量%、13重量%、12重量%、11重量%、10重量%、9.75重量%、9.50重量%、9.25重量%、9.0重量%、8.7重量%、8.5重量%、8.3重量%、8.0重量%、7.7重量%、7.5重量%、7.2重量%。

如上所述,涂层组合物中可以不存在溶剂。或者,溶剂可以以约0.01重量%至约95重量%的总量存在于本发明的涂层组合物中。在该范围内,理想的量可以为至少(以越来越优选的次序)0.1重量%、0.5重量%、1重量%、5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、40重量%、45重量%、50重量%,并且至少出于经济性可以不超过(以越来越优选的次序)92重量%、90重量%、85重量%、80重量%、75重量%、70重量%、68重量%、65重量%、63重量%、60重量%、58重量%、55重量%、53重量%。

对于上述确定的组分中的每一种,在本发明的范围内可以使用大于优选的那些的量,只要它们不干扰本发明的目的,诸如引起涂层组合物不稳定等。

可用于本公开的合适的烯烃单体理想地可溶于涂层组合物和/或存在于涂层组合物中的溶剂中。根据本公开的方法可以用单一的烯烃单体或烯烃单体的混合物进行。

根据本公开的涂层组合物中的总单体浓度可以为至少(以越来越优选的次序)约0.05重量%、0.1重量%、0.25重量%、0.5重量%、0.75重量%、1.0重量%、2.0重量%、2.5重量%、3.0重量%、3.5重量%、4.0重量%、4.5重量%、5.0重量%、5.5重量%、6.0重量%,并且至少出于经济性可以不超过7.0重量%、8.0重量%、9.0重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、40重量%、45重量%、50重量%、55重量%、60重量%、65重量%或75重量%。可以使用更高百分比的单体,只要增加的量不干扰获得本发明的益处即可。在一些实施方案中,基于涂层组合物的总重量,根据本公开的涂层组合物中的总单体浓度期望地可以为0.1至50重量%,优选为5至15重量%。

组合物和浓缩物的任选存在的组分可以是一种或多种添加剂,诸如蜡、粘合促进剂、流动改性剂、流变改性剂、稳定剂、催化剂、光引发剂、杀生物剂和生物抑制剂。

任选存在的添加剂可以理想地基于优选的电子特性或介电特性来选择,如针对最终使用装置(诸如平板电脑、手机等)的保形涂层设计所指定的。例如,在可以为最终使用装置选择添加剂的介电强度的情况下,优选的蜡添加剂可以具有大于1、更优选>2、最优选>4的介电常数。此类添加剂可包含官能团诸如C=O、或-O-或-NH-或芳环,以为保形涂层提供特定的介电特性。润湿剂和流动改性剂在本发明中可用于促进在基板例如印刷电路板上施用的涂层组合物的厚度均匀性。优选的实例包括聚二甲基硅氧烷、聚醚改性的聚二甲基硅氧烷和带有官能团(包括胺、羧基或基于磷的酸部分)的聚二甲基硅氧烷。

涂层配方中适当选择的光引发剂或光引发剂的组合吸收用于引发聚合的辐射源(诸如汞弧紫外线灯)的峰值波长带,从而导致涂层表面以及本体内的固化。可能量固化组合物(主要针对UV光、LED和可见光可固化组合物)领域的技术人员还知道将合适的光引发剂或光引发剂类型与共引发剂、增效剂或催化剂组合以显著提高固化效率和性能。优选地,基于配方内的可UV固化材料的总重量,光引发剂以1至6重量%的量存在于涂层组合物中,优选至少1、1.5、2、2.5或3且不超过6、5.5、5.0、4.5、4、3.5或3。

可用于本发明的传统自由基光引发剂根据其化学基团分类并且包括但不限于:(1)羟苯乙酮,(2)烷氨基苯乙酮,(3)苯偶酰缩酮和二烷氧基苯乙酮,(4)安息香醚,(5)氧化膦,(6)酰基肟基酯,(7)光致产酸剂,(8)光致产碱剂,(9)2,2-双(2-氯苯基)-4,4,5,5-四苯基-1,2-联咪唑(BCIM)和HABI,(10)二苯甲酮,(11)有机硫化合物诸如硫醇,(12)取代的二苯甲酮,(13)苯甲酰甲酸酯,(14)蒽醌,(15)樟脑醌,(16)肟酯,(17)蒽替代(anthraceneproxy)基团,以及它们的混合物。此类光引发剂的具体实例包括但不限于:苄基二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁酮-1;苯偶酰二甲基缩酮;二甲氧基苯基苯乙酮;α-羟基苄基苯基酮;1-羟基-1-甲基乙基苯基酮;低聚-2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基)丙酮;二苯甲酮;甲基邻苯甲酰苯甲酸酯;苯甲酰甲酸甲酯;2,2-二乙氧基苯乙酮;2,2-二仲丁氧基苯乙酮;对苯基二苯甲酮;2-异丙基噻吨酮;2-甲基蒽醌;2-乙基蒽醌;2-氯蒽醌;苯蒽醌;苄基;安息香;安息香甲醚;安息香异丙醚;a-苯基安息香;噻吨酮;二乙基噻吨酮;1,5-乙酰萘;1-羟基环己基苯基酮;对二甲氨基苯甲酸乙酯;茂钛;二亚苄基酮;1,2-二酮;香豆素酮;及它们的混合物。

可用于本发明的典型自由基光引发剂以包括以下的商品名可商购获得:184、1173、Omnirad 102、Esacure KIP 150、Esacure KIP EM、2959、Omnirad 669、127、Micro-PICS、Esacure ONE、907、Quadracure MMMP-3、369、Omnipol910、Quadracure BDMD-3、379、苯偶酰二甲基缩酮(BDK)、651(DMPA)、二乙氧基苯乙酮(DEAP)、10、TPO、TPO-L、819、BAPO、PDO、PAG(103、203、108、121)、oxe 01、oxe 02、Esacure1001M、Trigonal P1、1000、三溴甲基苯砜(BMPS)、三氯甲基-S-三嗪、邻硝基苄基氨基甲酸酯、Ciba PLA-1、907、1173、Ciba PLA-2、MBP、Esacure TZT、MBB、P36、Omnipol BP、Genopol BP-1、7005、Goldcure 2700、Trigonal 12(PBZ)(4-苯基二苯甲酮)、Goldcure2300、BMS、Esacure 1001M(磺酰酮)、MBF和MBF、TX-A、754和2-乙基蒽醌。

可能量固化配方领域的技术人员可以用阳离子光聚合单体或低聚物替代实施例中的自由基光聚合组分。可用于此类发明的常规阳离子光引发剂根据化学基团进行分类并且包括但不限于:(1)锍盐;(2)碘鎓盐;(3)二茂铁盐;及它们的混合物。

可用于此类发明的阳离子光引发剂的典型商业实例可以以包括以下的商品名获得:250、270、PAG 290、GSID 26-1、QL cure211、QL cure 212、SP 150、Sp 170、Omnicat 550、Imnicat555、Omnicat 650、Esacure1187、Irgacure MacroCat、Hycure 810、1600、Sarcat CD 1012、Omnicat 440、Omnicat 445、250、UV 9310、Rhodorsil 2047、2076、261、Omnicat 320、Omnicat 430、Omnicat 432、937、938、976和992。可用于本发明的分子或聚合物共引发剂、增效剂和催化剂根据化学基团分类,并且包括但不限于:(1)伯胺、仲胺和叔胺;(2)酰胺;(3)α氨基酸;(4)噻吨酮;(5)硫醇;及它们的混合物。可用于本发明的具体实例包括但不限于:2-乙基己基-对二甲氨基苯甲酸酯;4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯;三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯);甲基二甲醇胺;聚(乙二醇)双(对二甲氨基苯甲酸酯);聚乙二醇-二(β-(4(对乙酰基苯基)哌嗪))丙酸酯;及它们的混合物。

可用于本发明的共引发剂、增效剂和催化剂的市售实例包括但不限于:EHA、EPD、MEDA、DMB、EDB、Omnirad IADB、Omnipol ASA和Omnipol SZ、ITX(异丙基噻吨酮)、Kayacure DETX(二乙基噻吨酮)、CTX(氯噻吨酮)、Kayacure RTX(二甲基噻吨酮)、Kayacure DITX(二异丙基噻吨酮)、CPTX(1-氯-4-丙氧基噻吨酮)、7010、Omnipol TX、Genopol TX-1。

在本发明中发现粘合促进剂可用于改进施加的涂层对基板诸如印刷电路板的粘附。优选的实例通常具有官能团诸如胺、硫醇、羧基以及基于磷的酸,以提供涂层对金属迹线或背衬基板的粘附。

在一个实施方案中,涂层组合物以浓缩物的形式提供,其包含:钝化剂、至少一种粘合剂组分和任选存在的溶剂,该溶剂足以均匀溶解和/或分散钝化剂和粘合剂组分以获得稳定的浓缩物而没有分离成不同的液体相或者形成对人肉眼可见的固体沉淀使得单独的相在25℃下储存至少1个月后不易重新合并的趋势。浓缩物可配制成用溶剂稀释以形成使用浓度或作为本领域已知的浴补充剂以补充先前形成的浴。或者,可以将涂层组合物作为即用型溶液提供。

制备本公开的涂层组合物的方法包括将钝化剂和粘合剂组分溶解和/或分散在溶剂或反应性稀释剂中的至少一种中。将涂层组合物组分在容器中一起搅拌以形成浴,例如来自单一组分、组分的两种或更多种的单独组合或涂层组合物的浓缩物的浴。

本公开展示了一种对基板进行防水涂覆的方法,特别是对印刷电路板进行防水涂覆的方法。该方法快速有效,并且可以适应各种基板和金属迹线。在一个实施方案中,根据本发明的一种在基板上形成聚合物膜的方法,例如使电路板防水的方法,包括:

a)将本文所述的涂层组合物施用于包括一个或多个固定在其上的导电迹线的基板表面,优选地,所述基板是电子元件,更优选地是电路板,最优选地是印刷电路板;

b)干燥基板表面上的涂层组合物;

c)任选地UV固化基板表面上的涂层组合物;

d)在步骤a)-c)中的任一个期间,使粘合剂组分(B)和钝化剂(A)的可用反应性官能团与涂层组合物组分和任选地与导电迹线,优选金属迹线反应,从而在基板表面上沉积不溶于水的钝化聚合物膜。

根据本公开的涂覆的基板包括固定到基板的至少一个金属迹线和在金属迹线的至少一个表面上的钝化聚合物涂层。在一个实施方案中,基板是不导电材料,并且金属迹线是导电材料,优选是印刷电路板。

根据所选的粘合剂和使用环境,钝化聚合物涂层的厚度可以为约0.2至约40微米(在理想范围的情况下),包括约0.6至3.8微米;诸如对于超薄涂层应用,0.6至小于12微米;对于特定应用诸如可剥离涂层,8-15微米或11-25微米,或者至多40微米或更多,前提是该厚度不影响涂层的性能。在该范围内,理想的涂层厚度可以为至少(以越来越优选的次序)0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.9微米、1.0微米、1.2微米、1.5微米、1.7微米、2.0微米、2.2微米、2.4微米、2.5微米、2.7微米、3.0微米、3.2微米、3.5微米、3.7微米、3.8微米、4.0微米、4.2微米、4.5微米、4.7微米、5.0微米、5.2微米、5.5微米、5.7微米、6.0微米、6.2微米、6.4微米、6.5微米、6.7微米、6.9微米、7.0微米,并且至少出于经济性可以不超过(以越来越优选的次序)40微米、35微米、30微米、25微米、20微米、19微米、18微米、17微米、16微米、15微米、14微米、13微米、12微米、11微米、10微米、9.75微米、9.50微米、9.25微米、9.0微米、8.7微米、8.5微米、8.3微米、8.0微米、7.7微米、7.5微米、7.2微米。在一个实施方案中,对于超薄涂层,厚度为约700nm至约1600nm。

根据本公开形成的涂层是防水的,这意味着当在电力下时将其在水或含水电解质例如盐水或人造汗液下浸渍至少30分钟是防水的。该涂层还显著减少了基板上的相邻金属迹线之间的树枝晶的形成。树枝晶形成是现有体系的问题,并且由于经由树枝晶在两条迹线之间形成短路而可能导致电路故障。如以下实施例所述进行测试时,使用当前公开的方法产生减少在测试电路板的迹线之间形成的树枝晶的涂层,优选不形成树枝晶。这远低于使用常规涂覆方法在该测试期间形成的大量树枝晶。

在使用根据本发明的涂层组合物的涂覆步骤之前,至少一部分要涂覆的基板(例如,金属迹线的金属表面)可以使用本领域已知的用于从金属表面去除污染物的任何方法来清洁,诸如溶剂清洁、用氟基流体清洁或等离子体方法。基板表面也可以在涂覆之前用单独的水或用预冲洗溶液进行冲洗,该预冲洗溶液包含一种或多种能够进一步改善随后形成在基板表面(包括例如金属迹线)上的聚合物涂层的性能(例如,粘附性、防水性等)的物质。可以使用所谓的预调整处理,但是没有预调整步骤的情况下的涂覆方法也是合适的。

在本说明书中,已经以使得能够写出清晰简洁的说明书的方式描述了实施方案,但是意图并且将理解的是,在不脱离本发明的情况下,可以对实施方案进行各种组合或拆分。例如,将意识到,本文描述的所有优选特征均适用于本文描述的本发明的所有方面。

在一些实施方案中,本文中的本发明可以解释为排除实质上不影响组合物、制品或方法的基本和新颖特征的任何元素或方法步骤。另外,在一些实施方案中,本发明可以被解释为排除本文未指定的任何元素或方法步骤。

尽管本文参考特定实施方案示出和描述了本发明,但是本发明并不旨在限于所示出的细节。在本说明书中公开的实验中,选择的钝化剂以示例性方式用于在印刷电路板上沉积钝化聚合物涂层,从而使电路板上的金属迹线钝化。它只是可以从本发明的涂层中受益的制品的一个实例。准确地说,可以在权利要求的等同物的适用范围和范围内在细节上进行各种修改,而不背离本发明。提供示例性实施方案,使得本公开将是透彻的,并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。阐述了许多特定细节,诸如特定组分、装置和方法的实例,以提供对本公开的实施方案的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是,不需要应用特定的细节,并且示例性实施方案可以以许多不同的形式来体现,并且都不应当被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中,未详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。

实施例

测试基板:

除非本文另有说明,否则测试基板是可商购的,经IPC国际电子工业联接协会(IPC-Association Connecting Electronics Industries)(以前称为印刷电路研究所(the Institute for Printed Circuits),又称IPC)批准的PCB-B-25A测试印刷电路板(PCB)。这些测试印刷电路板符合IPC/表面组装技术协会(Surface Mount TechnologyAssociation)(SMTA),并满足用于测试焊接掩模(IPC-SM-804C)和保形涂层(IPC-CC-830A)的指南。每个测试印刷电路板均为1.6mm(0.062英寸)厚的FR-4级玻璃增强的环氧层压板,并且是带有裸铜迹线的简单印刷和蚀刻,其没有形成完整的电路,即没有电流通过缺少腐蚀诱导的导电路径(即短路)的PCB-B-25A。用于测试的PCB-B-25A的网格(Grid)为网格F。

UV固化参数

除非本文另有说明,否则用可UV固化涂层组合物涂覆的测试基板,无论是通过单步还是多步涂覆工艺,均使用配备有H+灯泡的输送机进行UV固化。UV能源为基板表面提供足以固化涂层的固化能量。根据所使用的引发剂,提供了以下能级中的至少一种的最小值,如在UV涂层领域中已知的:

所提供的紫外线能量的类型 毫焦耳/cm<sup>2</sup>
UVA 807
UVB 758
UVC 250
UVV 775

防水测试:

按如下测试了涂层对实施例的印刷电路板提供防水性的有效性:将涂覆的测试电路板在断开位置连接到电压源,浸入水或电解质溶液(“人造汗液”)中,然后施加电压30分钟。除非本文另有说明,否则盐水电解质是指人造汗液;人造汗液的组成如下:

100ml DI

5g NaCl

5g Na2HPO4-12H20

2ml 99%醋酸。

短路形成:为测试选择在3至30V之间的电压,并在测试期间保持恒定。如果不存在完整的电路,则没有电流通过。随着导电迹线的基于腐蚀的劣化的开始,电流读数从零增加,从而导致短路,导致电流通过。在30分钟浸入期间,使用在线安培表通过测量测试期间流经电路的电流来检测电气化印刷电路板的电流漏泄,所观察到的电流越小越好。每1秒读取读数,持续30分钟。

所报告的平均电流(mA)是整个30分钟实验中测得的电流的平均值。所报告的最大电流(mA)是在30分钟实验中观察到的单个最高电流值。

枝晶和氧化物的形成:涂层的性能还通过测试后迹线之间和迹线上的在12倍放大倍数下可见的枝晶数量或大块氧化物的形成来判断,其中较少的枝晶和较少的氧化物表现出更好的性能,其中枝晶和肉眼可见氧化物的形成是腐蚀的指示。分别使用枝晶和氧化物形成中的每一种的评定量表。对于枝晶,标度由字母A-D表示,其中A表示没有枝晶形成,并且增加到表示测试区域中每条迹线之间普遍的枝晶的D。氧化物形成由数字0-4表示,其中0表示测试区域中没有氧化物形成,并且增加到表示测试区域中100%的迹线上广泛的氧化物形成的4。

实施例1

在该实施例中,五种不同的涂层组合物由如下表1-1中所示的组分制成。

表1-1

组分(克) 1A 1B 1C 1D
聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)40%VA 4.55 4.55 4.55 4.55
甲苯 35.45 35.45
甲基异丁基酮 34.75 55.45
巯基硅烷低聚物* 1.5 1.5 4.55 4.55
二甲苯 5 5
丙二醇单甲醚乙酸酯 5 5

*巯基烷氧基硅烷低聚物

通过以下程序制备含有表1-1中的成分和指定量的涂层组合物。将40%VA EVA聚合物在70℃的温度下在搅拌下溶解在所列的第一溶剂中。然后加入第二溶剂,随后加入指定的硫醇。继续搅拌直至涂层组合物澄清且不含可见固体。

然后用气压喷涂枪将涂层组合物喷涂到印刷电路板上。调整喷枪的压力和所进行的喷涂次数,使得涂层厚度在8-15微米之间。然后将电路板在90℃下热固化15分钟,随后在120℃下热固化10分钟。

然后对这些涂覆的印刷电路板在3V、12V和30V偏压在蒸馏水下以及在20V偏压下在防水测试中也描述的人造汗液下进行上述防水测试,并且结果报告于下表1-2。

对于表1-1中的涂层组合物,确定了溶剂和EVA与硫醇比例对腐蚀的影响,并显示在表1-2中。

表1-2

实施例# 测试条件 平均电流(mA) 最大电流(mA) 枝晶生长评级 可见腐蚀评级
1A 30V水 0.002 0.004 A 0
1B 30V水 0.001 0.003 C 0
1C 30V水 0.009 0.014 A 0
1D 30V水 0.001 0.002 B 0
1A 20V汗液 0.059 0.144 A 2
1B 20V汗液 0.001 0.004 A 0
1C 20V汗液 2.46 3.293 C 3
1D 20V汗液 0.001 0.002 B 0
1A 12V水 0.01 0.029 N/R N/R
1B 12V水 0.001 0.003 N/R N/R
1C 12V水 2.029 10.458 N/R N/R
1D 12V水 0.001 0.002 N/R N/R
1A 3V水 N/R N/R N/R N/R
1B 3V水 N/R N/R N/R N/R
1C 3V水 0.012 0.015 N/R N/R
1D 3V水 0.001 0.002 N/R N/R

N/R表示未评级

甲苯/二甲苯溶剂体系比MIBK/PMA体系表现差,在50∶50的EVA与硫醇比例时具有最大效果。

实施例2

通过以下程序制备含有表2-1中的成分和指定量的涂层组合物。将指定的EVA聚合物在70℃的温度下在搅拌下溶解在所列的第一溶剂中。然后加入第二溶剂,随后加入特定的硫醇。继续搅拌直至涂层组合物澄清且不含可见固体。

该研究还包括作为对比例的以50微米的其典型涂层厚度和低于其12微米的推荐使用的厚度的沉积的商业UV固化聚氨酯丙烯酸酯产品。

表2-1

组分(克) 2A 2B 2C 2D 2E
聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)40%VA 6.48 6.65 5.9
聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)25%VA 6.48 6.65
甲苯 37.92 29.95
甲基异丁基酮 43.62 29.95 40.4
季戊四醇四(3-巯基丙酸酯) 2.1 2.1 1 1 5.9
二甲苯 14.2 14.6
丙二醇单甲醚乙酸酯 14.2 14.6 13

然后用气压喷涂枪将不同于对比例商业产品的涂层组合物喷涂到印刷电路板上。调整喷枪的压力和所进行的喷涂次数,使得涂层厚度在8-15微米之间。然后将电路板在90℃下热固化15分钟,随后在120℃下热固化10分钟。施用商业产品并固化至12和50微米的厚度。

然后在蒸馏水下在3V、12V和30V偏压下以及在20V偏压下在防水测试中也描述的人造汗液下,对这些涂覆的印刷电路板进行上述防水测试,并且结果示出于下表2-2中。

表2-2

实施例 测试条件 平均电流(mA) 最大电流(mA) 枝晶生长评级 可见腐蚀评级
2A 30V水 0.072 0.144 A 0
2B 30V水 0.391 0.792 A 1
2C 30V水 0.205 0.83 N/R N/R
2D 30V水 0.001 0.002 A 0
2E 30V水 0.015 0.021 A 0
PC40 12u 30V水 64.453 116.59 C 1
PC40 50u 30V水 0.053 0.109 A 0
2A 20V汗液 0.53 2.338 A 2
2B 20V汗液 0.42 2.184 A 2
2C 20V汗液 0.388 1.705 A 2
2D 20V汗液 0.01 0.107 A 0
2E 20V汗液 0.08 0.112 A 0
PC40 12u 20V汗液 0.46 4.857 A 2
PC40 50u 20V汗液 0.002 0.014 A 0
2A 12V水 0.172 0.252 A 0
2B 12V水 0.446 1.128 A 1
2C 12V水 0.244 0.426 A 1
2D 12V水 0.001 0.002 A 0
2E 12V水 0.002 0.003 A 0
PC40 12u 12V水 6.107 17.1 C 2
PC40 50u 12V水 2.58 5.105 A 0
2A 3V水 0.001 0.002 A 0
2B 3V水 0.001 0.002 A 0
2C 3V水 0.001 0.002 A 0
2D 3V水 0.001 0.002 A 0
2E 3V水 0.003 0.004 A 0
PC40 12u 3V水 22.891 28.44 C 1
PC40 50u 3V水 0.704 1.183 A 0

对于表2-1中的涂层组合物,确定了溶剂和EVA与硫醇比例对腐蚀的影响,并显示在表2-2中。结果表明,本发明的多种变体在8-15微米的较低涂层厚度下比商业产品表现更好,商业产品对于良好的腐蚀性能需要更高的涂层厚度。

图1显示了在防水测试中在水中在30V下30分钟的根据实施例1:配方2D和对比例1:配方PC40 12u涂覆的测试PCB基板的电流漏泄测试结果的图。在此期间,以一秒增量测量电流漏泄的量,越少越好。以50秒间隔提供图线标记。对于对比例1的测试PCB,在具有小于1mA的1/10,000的电流漏泄的对照实施例1中,在30分钟的测试期间,所测得的电流漏泄迅速上升。图1将该可忽略水平的电流漏泄示出为接近零的平坦线。

在本发明的变体中,40%乙酸乙烯酯EVA聚合物在先前实施例中发现的使用MIBK/PMA溶剂和50∶50的EVA与硫醇比例的条件下表现最佳。然而,25%乙酸乙烯酯EVA聚合物在最高EVA硫醇比例并使用其他溶剂下表现最佳,这表明必须根据所选聚合物调整这些条件。

实施例3

通过以下程序制备含有表3-1中的成分和指定量的涂层组合物。将40%VAEVA聚合物在70℃的温度下在搅拌下溶解在所列的第一溶剂中。然后加入第二溶剂,随后加入指定的硫醇、三唑或其他添加剂。继续搅拌直至涂层组合物澄清且不含可见固体。

表3-1

组分(克) 3A 3B 3C 3D 3E
聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)40%VA 5.9 5.9 5.9 5.9 5.9
甲基异丁基酮 26.6 26.6 26.6 26.6 26.6
丙二醇单甲醚乙酸酯 13 13 13 13 13
2-巯基苯并噻唑 5.9
维生素E 5.9
2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑 5.9
苯并三唑 5.9
Cobratech 937(专有唑类共混物) 5.9

然后用气压喷涂枪将涂层组合物喷涂到印刷电路板上。调整喷枪的压力和所进行的喷涂次数,使得涂层厚度在8-15微米之间。然后将电路板在90℃下热固化15分钟,随后在120℃下热固化10分钟。

然后在30V偏压在蒸馏水下以及在20V偏压下在防水测试中也描述的人造汗液下,对这些涂覆的印刷电路板进行上述防水测试,并且结果示出于下表3-2中。

表3-2

实施例 测试条件 平均电流(mA) 最大电流(mA) 枝晶生长评级 可见腐蚀评级
3A 30V水 0.772 2.597 D 0
3B 30V水 98.435 125.01 C 1
3C 30V水 6.538 15.774 C 1
3D 30V水 18.617 47.443 C 1
3E 30V水 0.087 0.243 A 1
3A 20V汗液 0.69 3.468 D 0
3B 20V汗液 11.896 20.076 B 4
3C 20V汗液 0.798 8.189 B 2
3D 20V汗液 1.438 5.316 B 2
3E 20V汗液 0.306 0.627 B 2

对于表3-1中的涂层组合物,测定了将硫醇改变为其他小分子的效果并显示在表3-2中。维生素E体系表现非常差,表明(硫醇/三唑)可能不仅仅是一种还原剂。硫醇和三唑是有效的。

实施例4

通过以下程序制备含有表4-1中的成分和指定量的涂层组合物。将40%VA EVA聚合物在70℃的温度下在搅拌下溶解在所列的第一溶剂中。然后加入第二溶剂,随后加入指定的硫醇。继续搅拌直至涂层组合物澄清且不含可见固体。该研究还包括其典型涂层厚度为50微米的商业产品对比例,如实施例2所示。

表4-1

组分(克) 1B
聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)40%VA 4.55
甲基异丁基酮 34.75
巯基硅烷低聚物 1.5
丙二醇单甲醚乙酸酯 5

用于测试的电路板具有作为掩膜施用到测试区域的一部分的聚酰胺遮蔽带条。然后用气压喷涂枪将涂层组合物喷涂到印刷电路板上。调整喷枪的压力和所进行的喷涂次数,使得涂层厚度在8-15微米之间。然后将电路板在90℃下热固化15分钟,随后在120℃下热固化10分钟。商业产品根据其推荐用法来施用和固化。

固化后,去除掩膜以模拟修复,暴露电路板上未涂覆的测试区域。然后将实施例1的配方1B通过上述喷枪施用到这些暴露区域,并施用于所有电路板的暴露区域,不管用于涂覆电路板的原始配方如何,并在90℃下干燥15分钟,随后在120℃干燥10分钟。

然后在蒸馏水下在30V偏压下以及在防水测试中也描述的人造汗液下在20V偏压下,对这些具有修复涂层的印刷电路板进行上述防水测试,具体地在修复区域上的测试,并且结果示出于下表4-2中。

表4-2

对于修复后的涂覆电路板,确定修复的效果,并且显示在表4-2中。修复区域在30V蒸馏水测试中具有优异性能。两者也在20V人工汗液测试中提供保护,但与30V蒸馏水的标准不相同。

实施例5

通过以下程序制备含有表5-1中的成分和指定量的涂层组合物。将40%VAEVA聚合物在70℃的温度下在搅拌下溶解在所列的第一溶剂中。然后加入第二溶剂,随后加入指定的硫醇。继续搅拌直至涂层组合物澄清且不含可见固体。

表5-1

5A
聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)40%VA 5.9
甲基异丁基酮 26.6
季戊四醇四(3-巯基丙酸酯) 5.9
丙二醇单甲醚乙酸酯 13

然后将印刷电路板浸入涂层组合物中,同时垂直保持。使电路板在室温下干燥1小时,然后在90℃下热固化15分钟,随后在120℃下热固化10分钟。涂层厚度确定为3.8微米。

然后在蒸馏水下在30V偏压下以及在防水测试中也描述的人造汗液下在20V偏压下对这些涂覆的印刷电路板进行上述防水测试。对于表5-1中的涂层组合物,确定了浸涂的效果并显示在表5-2中。

表5-2

配方# 测试条件 平均电流(mA) 最大电流(mA) 枝晶生长评级 可见腐蚀评级
5A 30V水 2.513 19.302 B 3
5A 20V汗液 10.78 125.79 A 3

该施用被证明有保护性,但不如喷雾施用那样有保护性。

实施例6

通过以下程序制备含有表6-1中的成分和指定量的涂层组合物。将40%VA EVA聚合物在70℃的温度下在搅拌下溶解在所列的第一溶剂中。然后加入第二溶剂,随后加入指定的硫醇化合物。继续搅拌直至涂层组合物澄清且不含可见固体。

表6-1

6A
聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)40%VA 5.9
甲基异丁基酮 26.6
丙二醇单甲醚乙酸酯 13
2-噻吩羧酸 5.9

然后用气压喷涂枪将涂层组合物喷涂到印刷电路板上。调整喷枪的压力和所进行的喷涂次数,使得涂层厚度在8-15微米之间。然后将电路板在90℃下热固化15分钟,随后在120℃下热固化10分钟。

然后在蒸馏水下在30V偏压下以及在防水测试中也描述的人造汗液下在20V偏压下对这些涂覆的印刷电路板进行上述防水测试。

对于表6-1中的涂层组合物,测定了将硫醇改变为其他小分子的效果并显示在表6-2中。发现噻吩是有效的。

表6-2

实施例 测试条件 平均电流(mA) 最大电流(mA) 枝晶生长评级 可见腐蚀评级
6A 30V水 9.327 50.34 C 1
6A 20V汗液 0.694 2.103 A 2

实施例7:可UV固化涂层组合物

通过以下程序制备含有表7-1和7-2中所示的材料和指定量的涂层组合物。组分7A是通过在混合下将表7-1中列举的材料合并以获得澄清溶液来制备的。

表7-1:组分7A

材料 重量(克)
乙醇 98.0
三亚乙基四胺 2.0
总计 100.0

组分7B通过在简单混合下将表7B中列举的材料合并而制备的。

表7-2:组分7B

材料 重量(g)
己二醇二丙烯酸酯 12.0
50重量%聚酯树脂/50重量%三丙二醇二丙烯酸酯(1∶1比例) 2.0
50重量%纳米二氧化硅/50重量%己二醇二丙烯酸酯(1∶1比例) 11.2
C24-26支链饱和伯醇 0.4
液体丙烯酸化聚二甲基硅氧烷 0.09
乙酸丁酯 4.8
季戊四醇四(3-巯基丙酸酯) 3.2
总计 33.7

组分7A用作预涂层,在该预涂层上施用组分7B,可UV固化的涂层混合物。使用气压喷涂枪将组分7A喷涂到测试印刷电路板上,随后在环境温度(约25℃)下干燥5分钟,以形成胺预涂层,其在干燥后测得0.6g/m2。

然后将组分7B施用在预涂层上并在环境温度下干燥10分钟,此后使用配备有H+灯泡的输送机对组分7A/B涂层进行UV固化,如上文UV固化参数中所述。组合层的总固化涂层厚度为25微米。

然后对多组涂覆的印刷电路板进行上述防水测试,第一组在蒸馏水下在30V下,第二组在盐水电解质下在20V下,并且结果示于下表7-3。

表7-3实施例7的测试结果

ND:未确定。

实施例8:形成超薄涂层的可UV固化涂层组合物

通过在混合下合并各材料以实现均匀混合物来制备含有表8-1中所示的材料和指定量的涂层组合物8。

表8-1

材料 重量(g)
5%丁腈橡胶的甲基异丁基酮溶液 44.62
巯基烷氧基硅烷低聚物 0.56
2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮 0.14
甲基异丁基酮 52.8
总计 98.12

用气压喷涂枪将实施例8的涂层组合物喷涂到印刷电路板上,随后在70℃下干燥10分钟,此后将其在UV固化参数下根据本文所述的UV固化程序在配备有H+灯泡的输送机上进行UV固化。在干燥和固化后,所施加的涂层厚度测量为900nm。

然后在蒸馏水下在3V下使涂覆的印刷电路板进行上述防水测试,并且结果示于下表8-2中。

表8-2

配方# 测试条件 平均电流(mA) 枝晶生长评级 可见腐蚀评级
实施例8 3V水 1.35 B 0

实施例9:形成超薄涂层的可UV固化涂层组合物

通过在混合下合并各材料以实现均匀混合物来制备含有表9-1中所示的材料和指定量的涂层组合物9A和9B。

表9-1

材料重量(g) 9A 9B
3.5重量%聚异丁烯二丙烯酸酯的甲苯溶液 18.0 18.0
巯基烷氧基硅烷低聚物 0.42 0.42
三乙胺 0.01 0.01
2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮 0.03
总计 18.46 18.43

用气压喷涂枪将涂层9A和9B喷涂到印刷电路板上,随后在环境温度(约25℃)下干燥5分钟,然后在70℃下加热干燥10分钟,此后根据UV固化程序描述的UV固化参数在配备有H+灯泡的输送机上对干燥的涂层进行UV固化。在干燥和固化后,所施加的涂层厚度分别测量为704nm和1570nm。

然后在水中在3V的施加偏压下使涂覆的印刷电路板进行下表9-2中所述的防水测试。

表9-2

配方# 测试条件 平均电流(μA) 枝晶生长评级 可见腐蚀评级
实施例9A 3V水 610微安 A 0
实施例9B 3V水 6微安 A 0

实施例10-添加剂的作用

使用巯基烷氧基硅烷低聚物的制剂在相同分子上提供硫醇官能团和硅烷次级官能团。带有硫醇的硅烷醇前体在水解时产生硫醇官能的硅烷,从而方便地提供可用作钝化剂和粘合剂组分的成膜聚合物。如下表所示制备浓缩物。

表10-1

*在溶剂中用作钝化剂和粘合剂的巯基烷氧基硅烷低聚物。

将上述浓缩物配方用乙酸丁酯稀释以获得用于气压喷涂枪的具有可喷涂稠度的涂层组合物。将每种涂层组合物喷涂到印刷电路板上,随后在环境温度(约25℃)下干燥5分钟,然后在126℃下加热干燥5分钟。

然后在水中在3V的施加偏压下使涂覆的印刷电路板进行下表10-2中所述的防水测试。

表10-2

实施例11:即插即用实施例

以下实施例提供了保形涂层组合物和具有选定硬度涂膜的涂覆PCB。通过以下程序制备含有表11-1中的成分和指定量的涂覆溶液。按所列顺序将材料溶解在溶剂中。低钝化水平和高钝化水平配方用于制备可调节粘附实施例。使用传统的气压喷枪施加配方。

粘附测试

剥离粘附:通过首先在涂层顶部放置一个粘合剂掩膜层进行20V汗液测试(详见下一节)来测试粘附。在汗液测试之后,去除粘合剂掩膜。如果通过拉动粘合剂掩膜层的动作将防水涂层完全去除,则认为该涂层可剥离。注意涂层是否具有良好的粘附。良好的粘附:没有用掩蔽剂去除涂层。部分剥离:用掩蔽剂去除部分涂层。可剥离:整个涂层可能会从PCB上剥离。

划格法:1mm划格(crosshatch)是在铜和PCB上完成的。100%的涂层保留在PCB上;失败:0%的涂层保留在PCB上

这种可移除性有利于PCB的返工。如下表11-2的结果所示,涂层在低硫醇水平下表现出良好的粘附(实施例11D、11F、11H)或在非常高硫醇水平时下表现出部分剥离能力(实施例11A、11B、11C、11E、11G)。对比没有可调节粘附。

涂膜具有粘弹性和钝化活性,这两者都有助于在单独的连接器和PCB导电表面的界面处存在涂层的情况下提供与PCB导电表面的防水连接。在一些实施方案中,导体刺穿保形涂层从而建立与PCB的电连接,该电连接是防水电连接。在其他实施方案中,保形涂层不需要被刺穿来实现与PCB的电连接,该电连接是防水电连接。

凭借改进的涂层硬度和钝化剂,本公开的涂层适合用作即插即用防水电连接。涂层的插入导电性有助于通过刺穿和/或简单的低力插入PCB上的空连接点而向PCB添加电子元件(例如微芯片或其他元件),同时在干燥的保形涂层中保持导电性和防水性。

表11-1.即插即用测试组合物

1钝化剂是季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)。

2成膜聚合物可溶于涂层组合物中,并且是一种具有约100℃的MP的市售热塑性聚酯聚合物。

*添加剂1:不同于成膜聚酯的液体羟基化聚酯粘合促进剂。

**添加剂2:反应性添加剂是在干燥温度下与硫醇反应的封端异氰酸酯。

***添加剂3:不同于成膜聚酯聚合物的介电常数为2.9的聚己内酯蜡状添加剂,不溶但可均匀分散在涂层组合物中。

****添加剂4:聚己内酯聚合物蜡状添加剂的三醇。

3硅氧烷流动添加剂是一种可从Evonik获得的聚醚硅氧烷聚合物。

即插即用是指涂层实现简单的低力推动将电子元件组装到装置中,这有利于快速制造、返工和服务环境维修过程。这也提供了电路板和消费电子产品的更快和更低成本的制造。具有用作穿过保形涂层的刺穿连接的I/O(输入/输出)引脚的示例微芯片在本领域中是已知的,并且通常使用引脚型金属连接器来组装在PCB上。

即插即用测试结果

表11-2

*根据IPC-TM-650测试方法手册

测试结果见表11-2。这些测试测量了固化保形涂层的特征,诸如耐压极限、粘附和穿透固化层足以建立电连接来评估用作即插即用型涂层的适用性所需的力,以及耐腐蚀性和本文描述的平均电流通过测试和最大电流通过测试。

使用Zeiss LSM 800共焦显微镜,使用偏振光检查用于增加涂层的介电击穿强度的包含聚己内酯(PCL)的实施例11F的12微米厚涂层。图2是根据实施例11F以12微米厚度涂覆的印刷电路板的使用偏振光的放大10倍的共焦图像。聚己内酯显示为使用来自共焦显微镜的偏振光可以看到的涂层中的亮点。聚己内酯分布遍及印刷电路板的表面。12微米厚的实施例11F显示出100%的粘附、3000伏的耐压极限以及优异的耐腐蚀性和耐电流通过性。介电强度是塑料绝缘体的基本特性,这使它们成为装置免受高压下的部件的影响的出色保护。

实施例12

本研究考察了三种流动改性剂添加剂及其某些组合相对于彼此的影响。通过以下程序制备含有表12-1中的成分和指定量的涂覆溶液。将指定的聚酯聚合物在70℃的温度下在搅拌下溶解在溶剂中。然后加入硫醇,随后加入其余组分。继续搅拌直至涂覆溶液澄清且不含可见固体。

表12-1

成膜聚合物可溶于涂层组合物中,并且是一种具有约100℃的MP的市售热塑性聚酯聚合物。

*1可从Evonik Corporation商购获得,制造商将其描述为聚醚硅氧烷共聚物。

*2可从BYK-Chemie GmbH商购获得,制造商将其描述为在有机溶剂中12%固含量的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷。

*3可从BYK-Chemie GmbH商购获得,制造商将其描述为聚醚改性的聚二甲基硅氧烷。

用气压喷涂枪将涂覆溶液喷涂到印刷电路板上。调整喷枪的压力和所进行的喷涂次数,使得涂层厚度在8-15微米之间。然后将电路板在90℃下热固化15分钟,随后在120℃下热固化10分钟。

然后在蒸馏水下在18V和30V偏压下以及在防水测试中也描述的人造汗液下在20V偏压下对这些涂覆的印刷电路板进行上述防水测试。

对于表12-1中的涂覆溶液,流动改性剂及其组合的效果如表12-2所示。配方12B和12D都具有相似的优秀性能并共享一种流动改性剂。

表12-2

已经根据相关法律标准描述了前述公开,出于说明目的提供实施方案的描述并且因此该描述是示例性的,而不是限制性的。其并非旨在穷举或限制本公开。特定实施方案的各个元素或特征通常不限于该特定实施方案,而是在适用的情况下是可互换的,并且即使未具体示出或描述也可以在选定的实施方案中使用。它们也可以以许多方式变化。这样的变型不应被认为是背离本公开,并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

本文所使用的术语仅出于描述特定示例性实施方案的目的,而无意于进行限制。如本文中所使用的,单数形式“一个”、“一种”和“该”还可以旨在包括复数形式,除非上下文另外清楚指出。术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(including)”和“具有”是包含性的,并且因此指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组分,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组分和/或其组合。除非明确标识为执行顺序,否则本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须以所讨论或图示的特定顺序执行。还应理解,可以采用附加或替代步骤。

对所公开的实施方案的变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见,并且确实落入本发明的范围内。因此,给予本发明的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。

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