專利名稱：：有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑及有機(jī)保焊膜成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明系關(guān)于印刷電路板保焊
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑及有機(jī)保焊膜成形方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)在印刷線路^^來(lái)越輕薄短小，線路越來(lái)越密，且下游之零件組裝常要分3次以上之組裝，而每次組裝就要經(jīng)過(guò)一次高溫回熔，而有些有才幾保焊膜并無(wú)法耐3次以上之高溫回熔，且印刷線路板長(zhǎng)期以來(lái)一直受金手指、化學(xué)鎳金焊墊及載板電鍍金之金面經(jīng)過(guò)有機(jī)保焊劑(OSP)處理后金面變色問(wèn)題困擾，且經(jīng)焊錫產(chǎn)生之金屬間化合物(IMC)層有脆性，太厚的金屬間化合物(IMC)層會(huì)使焊接頭的剪切強(qiáng)度下降，導(dǎo)致焊點(diǎn)可靠性失效。為解決上述缺陷，通常采用在銅或銅合金之表面形成有機(jī)保焊膜的技術(shù)，早期主要是利用苯三唑(benzotriazole)來(lái)形成薄膜，但近來(lái)各種表面勦著才支術(shù)(SMT)應(yīng)用在印刷電路板的逐漸成熟，且通常都要在高溫下進(jìn)行，隨著組裝溫度的提升，遂逐步改采用咪唑化合物(benzimidazole)，例如4吏用2H立長(zhǎng)鏈烷基之。米哇4匕合物，其表面處理方法詳見(jiàn)日本專利特開(kāi)昭46-17046號(hào)公報(bào)，特公昭48-11454號(hào)公報(bào)、特公昭48-25621號(hào)公報(bào)、特公昭49-1983號(hào)公報(bào)、特公昭58-22545號(hào)公報(bào)、特公昭61-41988號(hào)公報(bào)、特公昭61-90492號(hào)公凈議美國(guó)專利第5560785(1996)號(hào)。但因2-位上有長(zhǎng)鏈烷基之咪唑化合物形成之有機(jī)保焊膜耐熱性很差，因此用此類咪哇化合物處理之印刷電路板，歷經(jīng)高溫處理后之可焊性變的很差，而上述所發(fā)表的咪唑化合物，溶點(diǎn)都不超過(guò)250。C，因此其有才幾皮膜并不利于無(wú)鉛高溫多次裝配制程。且以此2-位上有長(zhǎng)鏈烷基之咪唑化合物形成之有機(jī)保焊膜制程，會(huì)在印刷線路板金手指，化學(xué)鎳金焊墊及載板電鍍金之金面長(zhǎng)出一層暗棕色的有機(jī)保焊膜，造成金面變色，導(dǎo)致外觀問(wèn)題，其形成有機(jī)膜厚度速度較慢，且其經(jīng)焊接后之金屬間化合物(IMC)厚度4交厚，因此經(jīng)此處理劑處理過(guò)的印刷線路才反的可焊性不佳，難確保經(jīng)3次高溫回熔的焊錫性。美國(guó)專利第6524644(1999)號(hào)，Enthone^^司提出以苯并咪唑benzimidazole在pH8~9條件下操作之有機(jī)保焊劑預(yù)浸劑類似專利，使用異丙醇當(dāng)助溶劑，溶解苯并咪唑，使用三異丙醇胺當(dāng)腐蝕抑制劑，及使用胺鹽如乙酸胺當(dāng)緩沖劑，操作pH-8-9。該技術(shù)中槽液使用壽命有限，不耐高溫封裝制程，且需使用有機(jī)溶劑如醇類當(dāng)助溶劑，在pH較低條件下易造成賈凡尼效應(yīng)(Galvaniceffect),不易確保較佳之印刷電路板外觀。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，用以處理印刷電路板金面的有機(jī)保焊膜。其具體技術(shù)方案如下有積/f呆焊劑預(yù)浸處理劑，為混懸液，其組成物包含0.05%-6.0%重量比之納米級(jí)促進(jìn)劑；0.01%-2.0%重量比之喹喔啉化合物；0.05%-2.0%重量比之無(wú)枳減；0.001%-15.0%重量比之氨或胺類緩沖劑；0.001%-0.5%重量比之金屬鹽類；0.01%-5.oy。重量比之卣化物。其中，納米級(jí)促進(jìn)劑為0~8Onm的固體微粒，主要系用來(lái)增加有機(jī)保焊膜的厚度，防止金面受污染及P爭(zhēng)低金屬間化合物(IMC)之厚度，其含量以介于Q.1%-2.0%重量比之間最佳。可采用納米級(jí)二氧化硅(Si02)、納米級(jí)氧化鋅(ZnO)、納米級(jí)三氧化二鋁(A1203)、納米級(jí)二氧化鈥(Ti02)中的一種或任意幾種的組合物。其中，全逢啉化合物其含量以介于0.1%-1.0%重量比之間為最佳，其紫外光分光光度計(jì)(Spectrophotometer)波長(zhǎng)為325jum，其結(jié)構(gòu)式Rl、R2表示該1至2個(gè)碳原子可隨意取代之以烷基、烯基、醇基、炔基、氫原子或卣化物。適用于本發(fā)明之喹喔啉化合物具體可為6,7-二氯-2，3-二羥基喹喔啉、或6,7-二乙醇基-2,3-二羥基喹喔啉、或6,7-二曱基-2,3-二羥基喹喔啉、或6-氯-2，3-二羥基喹喔啉、或6-曱基-2，3-二羥基會(huì)喔啉。其中，無(wú)積J威可提升喹喔啉化合物之溶解.度，其含量以介于0.5%-1.5°/。重量比之間最佳。適用于本發(fā)明之無(wú)積J威可為氫氧化鉀、或氫IUb鈉、或》友酸鈉、或碳酸氫鈉。其中，氨或胺類緩沖劑的含量以介于1.0%-10.0%重量比之間最佳，適用于本發(fā)明之氨或胺類緩沖劑可為單乙醇胺、或二乙醇胺、或三乙醇胺。其中，金屬鹽類利于成膜及提高耐熱性，其含量以介于0.05%-0.2%重量比之間最佳，適用于本發(fā)明之金屬鹽類可為銅鹽類、鐵鹽類、鋅鹽類，例如硫酸銅、硝酸銅、乙酸銅、氯化銅、氯化亞銅、氧化銅、氫氧化銅、氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵、疏酸亞鐵、曱酸鋅、乙酸鋅及類似物。其中，卣化物的含量以介于0.5%-2.0%重量比之間最佳，適用于本發(fā)明之卣化物為溴化物、或氯化物、或硤化物，例如溴化氨、或氯化氨、或碘化氨、或溴化鈉、或氯化鈉、或硪化鈉。本發(fā)明還提供了一種使用上述有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑的有機(jī)保焊膜成形方法，包含如下步驟(1)以酸性或堿性清洗液處理印刷電路板，以除去銅面的油污和其它污染4勿；(2)用水清洗后，再經(jīng)石克酸或雙氧水之微蝕液使銅面粗化，以提升有機(jī)保焊膜在銅面的附著力；(3)微蝕后的銅面在5-10%的稀硫酸中清洗掉殘留的微蝕液；(4)再經(jīng)水清洗后用冷空氣吹干，然后放入25°C、PH值11.5-12.5之有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑溶液中25秒；(5)再經(jīng)水清洗后用冷空氣吹干，然后放入溫度為38°C、PH值為3.3之有機(jī)保焊膜主液中60秒，以使銅面形成厚度均勻的保焊膜；有機(jī)保焊膜主液組成包含5.0%重量比的2-正庚基苯并咪唑，20%重量比的乙酸，0.2%重量比的己酸，0.8%重量的乙二胺四乙酸鈉；(6)用冷空氣吹干后的印刷電路板經(jīng)去離子水洗凈、烘干后，即完成有機(jī)保焊涂膜制程。有機(jī)保焊劑預(yù)浸劑水溶液的適用溫度為20-35°C，較佳為23-27°C;適用PH值為11-13，較佳為11.5-12.5，為獲得適當(dāng)膜厚所需的時(shí)間為10-50秒，4交佳為20-30秒。本發(fā)明采用納米材料的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，Si02等納米促進(jìn)劑由于電負(fù)性吸附快速的沉積在銅面生成活性膜，該活性膜能阻隔藥水對(duì)Cu面的作用，可以使0SP槽成膜速度加快20%以上，即在相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)可提高0SP膜厚20%以上，可以減少PCB在預(yù)浸處理劑(Pre-dip)、有機(jī)保焊劑(OSP)藥水中的作用時(shí)間。普通藥水負(fù)荷達(dá)100m2/L時(shí)槽液中Cu2+含量可達(dá)100ppm，而4吏用本發(fā)明的機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑后，在相同負(fù)荷時(shí)槽液中Cu2+含量不到50卯m。當(dāng)PCB板上已經(jīng)存在局部金面時(shí)，使用普通藥水經(jīng)過(guò)有機(jī)保焊劑處理后，金面上也會(huì)生長(zhǎng)出一層薄淺棕色的異常皮膜，雖然在插接或壓迫接觸過(guò)程(Press-Fit)中尚不致造成接觸電阻，然而外^L品質(zhì)卻下降了。原因是，在酸性條件下如果金面太薄以致出現(xiàn)疏孔(Pores)而有曝露底鎳的可能，因在腐蝕環(huán)境中，會(huì)出現(xiàn)金面扮演陰極的角色，強(qiáng)迫底4臬4分演陽(yáng)才及角色，于是產(chǎn)生賈凡尼效應(yīng)(GalvanicEffect)，鎳金屬溶成鎳離子，所拋出的兩個(gè)電子將使得溶液中的銅離子同步還原沉積在金表面上，使得金面皮膜的顏色變深，甚至出現(xiàn)金屬銅色。而本發(fā)明是在堿性條件下操作，不易造成賈凡尼效應(yīng)，可確保較佳之印刷電路板外觀。本發(fā)明中，由于Si02等納米促進(jìn)劑附著在銅面的晶格中，使銅面更加平整，從而表面張力P爭(zhēng)低，可使焊錫IMC厚度降低30。/。，即可克月良IMC層本身的固有脆性，提高剪切強(qiáng)度和焊點(diǎn)可靠性。因此，本發(fā)明的有益效果在于(1)在銅面首先形成納米材料活性層，加速了有積/f呆焊膜的形成速度，在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)可增加有機(jī)保焊膜厚的厚度20%以上；(2)使用PH值更高的堿性預(yù)浸處理劑(Pre-dip)藥水，減少對(duì)銅面的腐蝕，降低了槽液的金屬污染速度，可使其使用壽命延長(zhǎng)一倍；(3)防止賈凡尼效應(yīng)(Galvaniceffect)，可確j呆較佳之印刷電路板外觀；(4)能P爭(zhēng)低焊錫后的金屬間化合物(IMC)的厚度，保證了焊接頭的剪切強(qiáng)度和焊點(diǎn)可靠性。具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施方^對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。使用相同的有機(jī)保焊劑(OSP)主液中，其組成按重量比計(jì)如下2-正庚基苯并咪唑5.0%乙酸20%己酸0.2%乙二胺四乙酸鈉0.8%上述有機(jī)保焊劑(OSP)主液中的PH值調(diào)整至3.3。實(shí)施一，取具有銅面及金面二種焊墊之印刷電路板試片經(jīng)過(guò)下列使用有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑的流程。流程浸泡時(shí)間(sec)溫度rc)清潔劑12040水洗6025微蝕6025水洗6025有才幾保焊劑預(yù)浸液(Pre--dip)2525水洗6025有機(jī)保焊劑(OSP)主液6038水洗6025烘干6025其中，有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑為混懸液，其組成按重量比計(jì)如下納米級(jí)二氧化硅(Si02)0.3%6,7-二氯-2，3-二羥基喹喔啉0.3%氫氧化鈉1.5%硫酸銅0.1%二乙醇胺2%氯化氨1.5%上述有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑的pH調(diào)整至12.5,其中納米級(jí)二氧化硅(Si02)為0~80nm的固體孩M立，6,7-二氯-2,3-二羥基唾喔啉的紫夕卜光分光光度計(jì)(Spectrophotometer)波長(zhǎng)為325jam。實(shí)施二，取具有銅面及金面二種焊墊之印刷電路板試片經(jīng)過(guò)下列未使用有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑的流程。流程浸泡時(shí)間(sec)溫度('C)清潔劑12040水洗6025微蝕6025水洗6025水洗6025有機(jī)保焊劑(OSP)主液6038水洗6025烘干6025經(jīng)實(shí)施一和實(shí)施二處理后的對(duì)比數(shù)據(jù)如下。(1)有機(jī)保焊膜厚度。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>上述數(shù)據(jù)表明，實(shí)施一的有機(jī)保焊膜的厚度明顯比實(shí)施二的有機(jī)保焊膜的厚度有所增加。(2)槽液負(fù)荷與Cu2+舉度增長(zhǎng)速度。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>上述數(shù)據(jù)表明，隨槽液負(fù)荷增加，實(shí)施一中槽液的Cu"濃度增長(zhǎng)速度明顯比實(shí)施二緩緩慢。(3)膜厚與槽液Cu2+濃度。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>上述數(shù)據(jù)表明，實(shí)施一中已有的金面因污染生長(zhǎng)出膜厚明顯低于實(shí)施二。(4)焊錫后金屬間化合物(IMC)厚度。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>上述數(shù)據(jù)表明，實(shí)施一中有機(jī)保焊處理的銅面經(jīng)過(guò)265。CIR5次后焊錫的IMC厚度比實(shí)施二明顯P爭(zhēng)低了30%。權(quán)利要求1、有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于為混懸液，其組成物包含0.05％-6.0％重量比之納米級(jí)促進(jìn)劑；0.01％-2.0％重量比之喹喔啉化合物；0.05％-2.0％重量比之無(wú)機(jī)堿；0.001％-15.0％重量比之氨或胺類緩沖劑；0.001％-0.5％重量比之金屬鹽類；0.01％-5.0％重量比之鹵化物。2、如權(quán)利要求1所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于納米級(jí)促進(jìn)劑為0~80nm的固體獨(dú)t粒。3、如權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于所含納米級(jí)促進(jìn)劑的重量比為0.1%-2.0%。4、如權(quán)利要求3所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于納米級(jí)促進(jìn)劑為納米級(jí)二氧化硅(Si02)、納米級(jí)氧化鋅(ZnO)、納米級(jí)三氧化二鋁(A1203)、納米級(jí)二氧化4太(Ti02)中的一種或任意幾種的組合物。5、如權(quán)利要求1所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于所含喹喔啉化合物的重量比為0.1%-1.0%。6、如權(quán)利要求1或5所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于查喔啉化合物其結(jié)構(gòu)式為Ri^X^^^^OHRl、R2表示該1至2個(gè)碳原子可隨意取代之以烷基、烯基、醇基、炔基、氫原子或卣化物。7、如權(quán)利要求6所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于喹喔啉化合物為6，7-二氯-2，3-二羥基喹喔啉、或6，7-二乙醇基-2,3-二羥基喹喔啉、或6,7-二甲基-2，3-二羥基喹喔啉、或6-氯-2，3-二羥基喹喔啉、或6-曱基-2,3-二鞋基喹喔啉。8、如權(quán)利要求1所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于所含無(wú)積減的重量比為0.5%-1.5%。9、如權(quán)利要求1或8所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于無(wú)才rt為氫氧化鉀、或氫氧化鈉、或石友酸鈉、或石友酸氳鈉。10、如權(quán)利要求l所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于所含氨或胺類緩沖劑的重量比為1.0°/-10.0%。11、如權(quán)利要求1或10所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于氨或胺類緩沖劑為單乙醇胺、或二乙醇胺、或三乙醇胺。12、如權(quán)利要求l所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于所^^金屬鹽類的重量比為0.05%-0.2%。13、如權(quán)利要求1或12所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于金屬鹽類為硫酸銅、或硝酸銅、或乙酸銅、或氯化銅、或氯化亞銅、或氧化銅、或氯化鐵、或氯化亞鐵、或硫酸鐵、或硫酸亞鐵、或曱酸鋅、或乙酸鋅或其他的銅鹽類、或4失鹽類、或鋅鹽類。14、如權(quán)利要求l所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于所含卣化物的重量比為0.5%-2.0%。15、如權(quán)利要求1或14所述的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于卣化物為溴化氨、或氯化氨、或碘化氨、或溴化鈉、或氯化鈉、或-典^f匕鈉。16、有機(jī)保焊膜成形方法，其特征在于包含如下步驟(1)以酸性或堿性清洗液處理印刷電路^1,以除去銅面的油污和其它污染物；(2)用水清洗后，再經(jīng)石克酸或雙氧水之孩t蝕液^f吏銅面粗化，以提升有枳"呆焊膜在銅面的附著力；(3)微蝕后的銅面在5-10%的稀硫酸中清洗掉殘留的微蝕液；(4)再經(jīng)水清洗后用冷空氣吹干，然后放入25。C之有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑溶液中25秒；(5)再經(jīng)水清洗后用冷空氣吹干，然后ii^v溫度為38。C之有機(jī)保坪膜主液(其組成包含5.0%重量比的2-正庚基苯并咪唑，20%重量比的乙酸，0.2%重量比的己酸，0.8°/。重量的乙二胺四乙酸鈉，PH值為3.3)中60秒，以使銅面形成厚度均勻的保焊膜；(6)用冷空氣吹千后的印刷電路;fel經(jīng)去離子水洗凈、烘干后，即完成有機(jī)保焊涂膜制程。全文摘要本發(fā)明系關(guān)于印刷電路板保焊
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑和有機(jī)保焊膜成形方法，所采用的有機(jī)保焊劑預(yù)浸處理劑包含按重量比計(jì)的0.05％-6.0％納米級(jí)促進(jìn)劑、0.01％-2.0％喹喔啉化合物、0.05％-2.0％無(wú)機(jī)堿、0.001％-15.0％氨或胺類緩沖劑、0.001％-0.5％金屬鹽類、0.01％-5.0％鹵化物。本發(fā)明在銅面首先形成納米材料活性層，在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)可增加有機(jī)保焊膜厚的厚度20％以上，降低了槽液的金屬污染速度，可使其使用壽命延長(zhǎng)一倍，能防止賈凡尼效應(yīng)，可確保較佳之印刷電路板外觀，能降低焊錫后的金屬間化合物(IMC)的厚度，保證了焊接頭的剪切強(qiáng)度和焊點(diǎn)可靠性。文檔編號(hào)C23C22/05GK101508051SQ20091003778公開(kāi)日2009年8月19日申請(qǐng)日期2009年3月11日優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日發(fā)明者林原標(biāo),鐘新興申請(qǐng)人:林原標(biāo);鐘新興