专利名称：铜及铜合金表面处理剂的制作方法
技术领域：
本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体是铜及铜合金表面 处理剂。
技术背景为对印刷电路板的铜及铜合金表面进行处理，美国专利第6524644号曾提出以苯并咪唑benzimidazole在碱性pH 8 ~ 9条件 下操作的有机保焊剂预浸剂制程，不过苯并咪唑水溶性不佳，因此使 用醇类如添加20%重量比的异丙醇当助溶剂以溶解苯并咪唑，同时使 用三异丙醇氨当腐蚀抑制剂、使用氨盐如乙酸氨当緩沖剂。而其他有 取代基的苯并咪唑对于醇类溶解度很差，所以更无法应用于碱性条件 制程。实际生产中，发现其具有下列缺陷(1)上述的苯并咪唑化合物熔点较^f氐(约250°C )，并且当槽 液金属离子如铜离子浓度上升至10ppm时，苯并咪唑即会与铜离子作 用生成沉淀物，造成药液污染，缩减了槽液寿命；(2 )石咸性环境是避免造成贾凡尼效应(Galvanic effect)的重 要条件，现有技术因为需使用有机溶剂如醇类当助溶剂，其操作环境 碱性较弱，不利于确保较佳的印刷电路板外观。 发明内容为弥补上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种铜及铜合金表面 处理剂，以熔点较高的嘌呤类化合物(Purine )取代现有技术中使用 的熔点较低(约250°C )的苯并咪唑化合物，经其处理的印刷电路板更加耐高温封装，能适应表面多次装配装置制程(SMT)，并且作为 预浸剂使用时可以选择性地在铜或铜合金表面上形成有机薄膜，抑制 或避免在其它镀金表面上形成有机薄膜。 本发明所采用的技术方案如下一种铜及铜合金表面处理剂，其水溶液包含重量比0. 02 ~ 5. 0% 的嘌呤类化合物(Purine)、重量比0. 1 ~ 10. 0%的无机碱、重量比 0. 01 ~ 1. 0%的卣素化合物。当噪呤类化合物(Purine)的浓度低于重量 比0. 02%时有机膜之形成速率会变的纟艮'隄，而浓度高于重量比5. 0 % 时会因为溶解度饱和造成部分噪呤类化合物(Purine)析出。作为上述技术方案的改进，所述的噤呤类化合物(Purine)选自黄 噤呤或腺嘌呤或鸟噤呤或其他噪呤类化合物(Purine)或其他嘌呤类 化合物(Purine)及其衍生物中的一种或—几种的组合。噤呤类化合物质 熔点多超过285。C,例如黄嘌呤的熔点即高达300。C以上。作为上述技术方案的改进，所述的噤呤类化合物(Purine)采用黄 嘌呤最佳，其化学式如下作为上述技术方案的改进，所述的无积减为-灰酸钠或-友酸氢钠或 氩氧化钠或氲氧化钾或其他类似物中的一种或几种的组合。作为上述技术方案的改进，所述的无积"喊采用碳酸钠最佳。 作为上述技术方案的改进，所述的卣素化合物为溴化氨或氯化氨或石典化氨或溴化钠或氯化钠或石舆化钠或其他类似物中的一种或几种 的组合。较佳的，上述技术方案中的噤呤类化合物(Pur ine)的含量为重量 比0. 1-2. 0%、无机碱的含量为重量比3. 5-7. 0%、卣素化合物的含量 为重量比0. 2-0. 6°/。。本发明应用到印刷电路板有机保焊膜制程中可作为预浸剂使用， 印刷电路板有机保焊涂膜制程中，先经过酸性或碱性清洁剂除去印刷 电路板表面的油污，水洗后再经石克酸/双氧水之孩i蚀液4吏铜或铜合金 表面粗化，以提升有机保焊膜在铜或铜合金上的附着力。微蚀后的铜 或铜合金在浓度为5~10%的稀硫酸中清洗掉残留的微蚀液，再经水 洗及冷空气吹干后放入上述预浸剂中30秒，再经水洗及冷空气吹干 后放入有机保焊膜主液中120秒，以使铜表面形成厚度均匀的保焊 膜，用冷空气吹干后的印刷电路4反经去离子水洗净、烘干后，即完成 有机保焊涂膜制程。和现有技术相比，本发明具有以下积才及效果(1) 经其处理的印刷电路板更加耐高温封装，铜或铜合金能适 应表面多次装配装置制程(SMT)。(2) 不需要助溶剂，可在碱性更高的条件下操作，不易造成贾 凡尼效应(Galvanic effect),能确保较佳的印刷电路板外观。(3) 结合溶液中的铜化合物，可加速铜或铜合金表面的有机膜 成形速率。(4) 槽液金属离子(如铜离子)浓度不超过150ppm时，不易生成沉淀物污染药液，延长了药液使用寿命。(5 )作为预浸剂使用时可以选择性地在铜或铜合金表面上形成 有机薄膜，抑制或避免在其它镀金表面上形成有机薄膜。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本发明做进一步的说明，但本发明的保 护范围并不局限于此。本发明应用到印刷电路板有机保焊膜制程中可作为预浸剂使用， 所述的预浸剂水溶液中含重量比0. 85%的黄嘌呤、重量比5. 1%的碳酸 钠、重量比O. 8%的氢氧化钠、重量比0. 038%的溴化氨，PH值调整至 11，温度设定为25°C。印刷电路板有机保焊涂膜制程中，先经过酸性或石威性清洁剂除去 印刷电路板表面的油污，水洗后再经石危酸/双氧水之孩i蚀液使铜或铜 合金表面粗化，以提升有机保焊膜在铜或铜合金上的附着力。微蚀后 的铜或铜合金在浓度为5~10%的稀硫酸中清洗掉残留的微蚀波，再 经水洗及冷空气吹干后放入上述预浸剂中30秒，再经水洗及冷空气 吹干后it^有机保焊膜主液(其组成包含重量比5. 0%的2-戊基苯并 咪唑，重量比20%的乙酸，重量比0. 2%的庚酸，重量比O. 8%的乙二 氨四乙酸钠，温度为38 。C， PH值为3. 3)中120秒，以使铜或铜合 金表面形成厚度均匀的保焊膜，用冷空气吹干后的印刷电路板经去离 子水洗净、烘干后，即完成有机保焊涂膜制程。取5mm x 50mm x 0. 3mm的铜板作为试件，采用上述的预浸剂进行 如下测定以酸性或碱性脱脂剂为试件进^f于脱脂后以水漂洗，经石克酸/双氧水微蚀药水咬蚀试件表面约40~60|iiinch，再以水漂洗，接着将试 件浸泡于上述预浸剂中处理30秒，试件表面形成有机膜后，用水漂 洗后千燥，以红外线(IR)回焊装置经过235。C的尖峰温度处理，然 后测定其沾锡天平与锡球扩散率，结果分別列于表一M二 表一，红外线(IR)回焊接次数与沾锡时间关系沾锡时间Zerocross—time (Sec，沾锡天平)12345IR回焊劣化前0. 360. 390. 370. 380. 35过1次IR0. 430. 420. 450. 470.46过2次IR0. 550. 530. 610. 560. 57过3次IR0. 630. 610. 680. 630. 69过4次IR0. 790. 810. 830. 780. 77表二，红外线(IR)回流焊接次数与锡球扩散率关系锡球扩散率Spreading factor (%)12345IR回焊劣化前92. 190. 591. 891. 191. 3过1次IR91. 190. 189. 789. 190. 0过2次IR88.988. 389. 688. 188. 5过3次IR87. 386. 688. 187. 287. 5过4次IR86. 285. 787. 185. 385. 7利用稀盐酸水溶液从铜面上生成的有机皮膜中溶析出噪呤类化合物(Purine)，然后使用波长为270nm紫外线分光光度计测定盐酸水 溶液中噤呤类化合物(Purine)之浓度，还可计算出有机皮膜之厚度。 下面以处理相同的具有铜及镀金二种焊垫之印刷电路板试片的电路板有机保焊涂膜制程中作为预浸剂的功效。流程浸泡时间(sec)温度rc)清洁12040水洗6025微蚀6025水洗6025有机保焊剂预浸液(Pre-dip)6025水洗6025有机保焊剂(0SP)主液6038水洗6025烘干6025上述有机保焊剂预浸液(Pre-dip) pH调整至ll，其组成按重量百分比为黄噪呤O. 85% ，氬氧化钠O. 8%,碳酸钠5. 1%,溴化氨0.038%。 上述有机保焊剂(OSP)主液PH值调整至3. 3，其组成按重量百分 比为2-戊庚基苯并咪唑5. 0 %，乙酸20%，庚酸O. 2%，乙二氨四乙酸 钠0. 8%。(2)比较例流程 浸泡时间(sec) 温度rc)清洁 120 40水洗 60 25微蚀 60 25水洗 60 25有机保焊剂(OSP)主液 60 38水洗 60 25烘干 60 25上述有机保焊剂(0SP)主液与实施例相同。实施例与比较例测之有机膜厚测量数据如下表:槽M铜面膜厚镀金面膜厚浸泡流 程/时 间膜厚 (um)浸泡流 程/时 间膜厚 (um)浸泡流 程/时 间膜厚 (um)浸泡流 程/时 间膜厚 (um)实施例 (预浸 +0SP)120s0. 326120s0. 365300s0. 059300s0. 046比较例 (0SP)120s0. 316120s0. 358300s0. 231300s0. 218由上表数据得知该表面处理剂当预浸剂使用时可以选择性地在铜表面上形成有机薄膜，抑制或避免在镀金表面上形成有机薄膜。10
权利要求
1、铜及铜合金表面处理剂，其特征在于其水溶液包含重量比0.02～5.0％的嘌呤类化合物(Purine)、重量比0.1～10.0％的无机碱、重量比0.01～1.0％的卤素化合物。
2、 根据权利要求1所述的铜及铜合金表面处理剂，其特征在于 所述的噤呤类化合物(Purine)选自黄嘌呤或腺嘌呤或鸟嘌呤或其他 噪呤类化合物(Purine)或其他嘌呤类化合物(Purine)及其书f生物中 的一种或几种的组合。
3、 根据权利要求2所述的铜及铜合金表面处理剂，其特征在于 所述的噪呤类化合物(Purine)是黄嘌呤，其化学式为一一<formula>formula see original document page 2</formula>
4、 根据权利要求1所述的铜及铜合金表面处理剂，其特征在于 所述的无机碱为碳酸钠或碳酸氢钠或氢氧化钠或氢氧化钾或其他类 似物中的一种或几种的组合。
5、 根据权利要求4所述的铜及铜合金表面处理剂，其特征在于 所述的无积J咸是碳酸钠。
6、 根据权利要求1所述的铜及铜合金表面处理剂，其特征在于 所述的卣素化合物为溴化氨或氯化氨或石典化氨或溴化钠或氯化钠或 石舆化钠或其他类似物中的一种或几种的组合。
7、 根据权利要求1到6任一项所述的铜及铜合金表面处理剂， 其特征在于所述的噪呤类化合物(Purine)的含量为重量比,0.1-2. 0%。
8、 根据权利要求1到6任一项所述的铜及铜合金表面处理剂, 其特征在于所述的无积J威的含量为重量比3. 5-7. 0%。
9、 根据权利要求1到6任一项所述的铜及铜合金表面处理剂， 其特征在于所述的卣素化合物的含量为重量比0. 2-0. 6%。
全文摘要
本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体是铜及铜合金表面处理剂，其水溶液包含重量比0.02～5.0％的嘌呤类化合物(Purine)、重量比0.1～10.0％的无机碱、重量比0.01～1.0％的卤素化合物，以熔点较高的嘌呤类化合物(Purine)取代现有技术中使用的熔点较低的苯并咪唑化合物，经其处理的印刷电路板更加耐高温封装，能适应表面多次装配装置制程(SMT)，不易造成贾凡尼效应(Galvaniceffect)，能确保较佳的印刷电路板外观，可加速铜或铜合金表面的有机膜成形速率，并且不易生成沉淀物污染药液，延长了药液使用寿命。
文档编号C23C22/05GK101575704SQ200910040220
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者林原标 申请人:林原标