专利名称：增强表面可焊性的方法
技术领域：
本发明涉及一种处理表面的方法，该处理能够增强表面可焊性。此方法对于印刷电路板的制造及组装特别有用。
背景技术：
焊接通常用于形成对各种物品的机械、电机或电子连接。期望的链接点的功能间的特异性是重要的，因为各个应用对表面制备有着其本身的特定要求。三种焊接应用中，形成电子连接的要求是最为严格的。在制造使用印刷电路的电子设备时，电子元件对印刷电路的连接是通过将元件的引线焊接到通孔、周围的垫、盘及其它连接点(概括为“连接区域”)而形成的。一般而言， 连接是通过各种焊接技术完成的。为了利于焊接操作，印刷电路制造者需要安排使通孔、垫、盘及其它连接点可接受后续的焊接方法。因此这些表面必须易被焊锡湿润且可与电子元件的引线或表面整体地导电性连接。因为这些需求，印刷电路制造者已设计各种保护及增强表面可焊性的方法。一种讨论的为表面安排良好的可焊性的手段为对表面提供预涂覆焊锡，其一般通过一种称为热气焊锡调平的方法或经某些形式的镀敷方法实行。然而在印刷电路制造中， 此方法有严重的缺点。使用热气焊锡调平由于短路而可能造成无法接受的高缺陷比率，特别是在处理小型电路时。如果使用镀敷，则由于不易对这些区域选择性地提供焊锡，其必须将板的全部导电区域镀焊锡而对后续施敷阻焊剂造成严重的问题。此外，以上方法效率低且相当昂贵。另一种为这些表面安排良好的可焊性的手段为将其镀以贵金属(如金、钯或铑) 的最终表面处理涂层。美国专利第5，235，139号(Bengston等人)，其内容在此并入作为参考，提议一种得到此贵金属最终表面处理涂层的方法。Bengston等人提议对待焊铜区域镀以化学镀镍-硼，然后镀以如金等贵金属涂层。类似方法也可以参见Juskey，Jr.等人的美国专利第4，940，181号，其内容在此并入作为参考，其教导镀以化学镀铜，继而镀以电解铜，继而镍，继而金成为可焊接表面。这些方法表现良好但耗时且昂贵。现已进行各种尝试以仅对所需区域选择性地涂布焊锡。一种此方法涉及在连接的镀焊锡区域上使用有机抗蚀剂，继而在涂布阻焊剂前从铜残迹中选择性剥去锡-铅。参见 Durnwith等人的美国专利第4，978，423号。其它已知的选择性焊接方法还可参见Larson 的美国专利第5，160，579号，其内容在此并入作为参考。直接焊接铜表面为困难及不合理的。这些问题主要由于在全部焊接操作中无法使铜表面保持清洁及无氧化。现已发展各种有机处理以将铜表面维持在易焊接状态。例如参见美国专利第5，173，130号(Kinoshita)，其教导使用特定2-烷基苯并咪唑作为铜的预助焊剂以保护铜表面的可焊性。如Kinoshita教导的处理已证明为成功的，但是仍有提高该方法的可靠性的需求。在此提出的保护可焊性的方法为对待焊铜表面在焊接前涂以银镀层。然而现已发现在使用以上方法时，银镀层具有腐蚀的趋势，特别是如果暴露于含硫成分的环境。即使是在焊接结束后，此腐蚀仍可在界面处持续，因而减弱焊锡连接。本发明的一个目的为提议一种保护及增强铜表面的可焊性的方法，其通过将该铜表面镀以浸渍银镀层继而后处理，因而使银镀层较现有技术浸渍银沉积物更具抗腐蚀性且确保坚固、长期的焊锡黏结。
发明内容
本发明提议使用浸渍或化学银涂层作为各种表面(特别是铜表面)的改良的可焊性保护剂。还公开了用于沉积银涂层的优选组合物。所提出的镀银方法产生的银镀层比传统的银沉积物更加抗腐蚀及抗降解。所提出的方法为有效地保护表面(特别是铜表面及印刷电路板上的连接区域)可焊性的多样化、低成本方法。
具体实施例方式本发明涉及一种保护及增强金属表面(特别是铜表面)的可焊性的方法。所提出的方法包括以下步骤a)清洁金属表面；b)非强制选择地蚀刻金属表面；c)使用浸渍或化学镀银溶液处理金属表面；d)使用包含巯基硅烷或硫代硅烷化合物的溶液处理镀银表面。优选的镀银溶液为浸渍或化学镀银溶液。现已发现浸渍银沉积物提供优良的可焊性保护剂，其对于制造印刷电路板特别有用。已意外地发现，在印刷电路应用中用简单浸渍或化学银沉积得到的可焊性超越了用现有技术的镀镍-金法(如美国专利第5，235，139号所述)得到的可焊性，并且意外地超越其它浸渍沉积。如由以下实例可知，本发明的方法产生在不利条件下为高可焊性的表面。在印刷电路应用中，根据本发明制备的表面是可引线接合的。浸渍镀敷为一种由置换反应引起的方法，其中将待镀表面溶于溶液中，同时镀敷金属从镀液中沉积在表面上。浸渍镀敷不需要预先表面活化而引发。待镀金属通常比表面金属贵重。因此浸渍镀敷通常比化学镀敷更易控制及节省成本，化学镀敷可能需要复杂的自动催化镀液及镀敷前的表面活化过程。结果，在本发明的方法中优选浸渍镀银。镀银液通常包含酸性含水基质中的可溶性银离子源。可溶性银离子源可从各种银化合物衍生而来。本发明人已发现硝酸银最佳。镀液中的银浓度通常可为每升0.1至25 克，但是最优选以每升0. 5至2克的浓度存在。虽然各种酸均适用于此配方，但本发明人已发现甲磺酸或硝酸最佳。镀液中的酸浓度通常可为每升1至150克，但是优选为每升5至 50克。本发明人已发现，包含下式的咪唑或咪唑衍生物对用于本发明的浸渍镀液(特别是浸渍银镀液)产生的镀层具有显著的正面影响
权利要求
1.一种改善金属表面可焊性的方法，该方法包括a)使金属表面与镀银液接触，从而在金属表面上产生银镀层；然后b)使用一种包含巯基取代或硫取代硅烷的溶液来处理镀银的金属表面。
2.如权利要求1所述的方法，其中该镀银液包含选自咪唑、苯并咪唑、咪唑衍生物和苯并咪唑衍生物的材料。
3.如权利要求1所述的方法，其中该镀银液还包含氧化剂。
4.如权利要求1所述的方法，其中该金属表面包含铜。
5.如权利要求1所述的方法，其中该添加剂选自3-巯丙基三甲氧基硅烷和3-辛酰基硫-1-丙基三乙氧基硅烷。
6.如权利要求4所述的方法，其中该镀银液包含选自咪唑、苯并咪唑、咪唑衍生物和苯并咪唑衍生物的材料。
7.如权利要求6所述的方法，其中该镀银液还包含氧化剂。
8.如权利要求7所述的方法，其中该添加剂选自3-巯丙基三甲氧基硅烷和3-辛酰基硫-1-丙基三乙氧基硅烷。
9.如权利要求5所述的方法，其中该溶液包含二醇单醚。
全文摘要
本发明公开了一种增强金属表面的可焊性的方法，其中将金属表面在焊接前镀以银镀层，将此浸渍银镀层用一种包含巯基取代或硫取代硅烷化合物的添加剂处理。优选的后处理包含3-巯丙基三甲氧基硅烷和/或3-辛酰基硫-1-丙基三乙氧基硅烷。
文档编号C25D5/54GK102165103SQ200980137419
公开日2011年8月24日 申请日期2009年7月17日 优先权日2008年10月2日
发明者C·P·施泰内克, C·麦柯里埃尔, D·柯洛格, E·朗, L·M·托斯卡诺, P·罗曼, S·A·卡斯塔尔迪 申请人:麦克德米德股份有限公司