专利名称：预焊剂组成物的制作方法
技术领域：
本发明是能在铜或铜合金的表面形成耐热性优秀皮膜的预焊剂(preflux)组成物。与现有的组成物相比，耐热性突出，只可选择铜镀金电路板压膜的，是关于预焊剂组成物的技术。
背景技术：
为防止打印机配线板中的由铜或铜合金组成的电路生锈及维持锡焊性的方法有，把电路用锡焊、金、钯等镀金的方法一样，用其他的金属压涂覆的方法，用锡焊压膜的方法，用有机皮膜涂覆的方法等。
以上形成有机皮膜的材料中有把打印机上的配线板全部压膜的松香预焊剂和只在铜电路部位利用化学反应形成压膜的烷基咪唑(alkylimidazole)预焊剂。
松香预焊剂采用把天然松香，rosinester，松香马来酸钠(maleic acid)等在有机溶剂里溶解之后，在打印机的配线板全部位置上涂布、喷雾、或压膜处理之后，烘干形成皮膜的方法。但这种方法因导致有机溶剂挥发，在操作环境及安全性上会出现问题。
而烷基咪唑(alkyli midazole)预焊剂是水溶性的，操作环境及安全性方面及其优秀，在接近室温时稳定，但高温下会在较短时间内出现脱色，在形成的皮膜表面上不能顺利地执行锡焊的问题。
更何况，从2006年起，往欧洲国家禁止出口使用铅的产品，代替锡焊使用的材料有银，黄铜，锌等的合金，但这些合金，要比锡熔化的温度要高20℃以上，使用现有的预焊剂时，因耐热性不好，在铜或者铜合金的表面，出现变色的问题。
因此，要求在铜金属的表面形成耐热性更优秀的预焊剂皮膜。
发明内容
为解决上述问题，本发明要提供比现有的预焊剂组成物，耐热性更高的组成物。
并且本发明还要提供在铜镀金和金镀金同时存在的情况下，只在铜镀金的电路，表面选择性的形成压膜的预焊剂组成物。
本发明的预焊剂组成物比现有的预焊剂组成物，耐热性优秀，只在铜镀金的电路选择性的形成压膜的预焊剂组成物；使用了如下化学式1中的苯并咪唑衍生物和它的金属化合物，并开发了与现有的预焊剂组成物相比耐热性更加优秀的组成物。使用本发明的组成物，可在280℃的温度下也持有耐热性的特点，因此，圆满完成了本发明。
下面对本发明的预焊剂组成物，做一下详细说明。
本发明的预焊剂组成物对100重量的水，含有如以下化学式1的苯并咪唑衍生物0.1～5重量，有机酸或无机酸0.5～20重量，铁化合物0.001～1重量，螯合物(chelate)0.001～1.5重量，镍化合物0.0001～1重量，碘化合物0.01～1重量。
(以上化学式中，R1为选自含有1个以上碳原子的烷基(alkyl)，卤原子(halogen)，芳烷基(aralkyl)，芳基(aryl)中的一项，R2，R3为独立的选自氢，C1～C5的烷基(alkyl)，卤原子(halogen)中的一项。)另一种状态是在以上的组成物中，选择性的添加并使用铜化合物0.001～1重量，铅化合物0.005～5重量，碱性金属化合物0.01～5重量等中的其中一项以上。
本发明中的苯并咪唑衍生物是；举例说，2-甲基苯并咪唑(2-methylbenzimidazole)，2-丙基苯并咪唑(2-propyl benzimidazole)，2-丁基苯并咪唑(2-butyl benzimidazole)，2-戊基苯并咪唑(2-pentyl benzimidazole)，2-己基苯并咪唑(2-hexyl benzimidazole)，2-庚基苯并咪唑(2-heptyl benzimidazole)，2-辛基苯并咪唑(2-octyl benzimidazole)，2-壬基苯并咪唑(2-nonyl benzimidazole)，2-苯基-6-氯苯并咪唑(2-benzyl-6-chloro benzimidazole)，2-苯基苯并咪唑(2-phenyl benzimidazole)，2-氯苯并咪唑(2-chloro benzimidazole)，2-乙基苯基苯并咪唑(-(2-ethylphenyl)benzimidazole)中选择的其中一项，或它们的碱性复合体。其含量为，使用0.1～5重量的水为恰当，使用0.3～3重量的水更为恰当。若使用0.1重量以内时，因皮膜的厚度薄，减少耐热性，超过5重量时，会降低皮膜的稳定性。
本发明中的苯并咪唑衍生物，因为难溶于水，因此，为把它溶解于水，要使用有机酸或无机酸起到促溶作用。使用酸时，PH值要达到2.5程度，因此，在铜或者铜合金的表面，很难形成与铜，铁，或者铅离子之间的贴膜，使化学性的转换皮膜生长的速度显著减少，压膜的效果不好。所以，要使用氨或者是胺(amine)系列的缓冲溶液，使上述组成物的PH值调到2.7～3.3为好。如PH值为2.7以下时，与上述情况一样，出现压膜的效果不好的情况，PH值为3.3以上时，苯并咪唑衍生物会析出，因此，要维持上诉适当范围。
以上酸使用蚁酸(formic acid)，乙酸(acetic acid)，丙酸(propionic acid)，丁酸(butyric acid)，庚酸(heptanoic acid)，辛酸(caprylic acid)，安息香(benzoic acid)，乙醇酸(glycolic acid)，乳酸(lacticacid)，丙烯酸(acrylic acid)，酒石酸(tartaric acid)等有机酸或盐酸，硫酸，硝酸，磷酸等无机酸中选择的其中一项或他们的混合物。其含量是对于水0.5～20重量，最理想是1～7重量。
若酸的含量低的话，会降低苯并咪唑的溶解度，酸的含量高的话，为调解ph值会使用碱，因此，降低预焊剂的稳定性。
本发明中以上的铁化合物是在氧化铁，氯化一铁(氯化铁)，氯化二铁(氯化亚铁)，硫酸铁，柠檬酸铁，硝酸铁中选择其中一项使用。其含量是对于水使用0.001～1重量，最理想效果是使用0.005～0.3重量。若使用低于0.001重量，耐热性会偏低，如果超过1重量，就会降低压膜的稳定性。因此，使用上述范围，效果最佳。特别是在铜配线中，选择性的进行压膜时，铁化和物的浓度选定非常重要。
在本发明中以上螯合物(chelate)是在1，2-乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid)，1，2-乙二胺五乙酸(ethylenediamine pentaacetic acid)，1，2-乙二胺六乙酸(ethylenediamine hexaacetic acid)，乙二醇醚二胺四乙酸(glycoletherdiamine tetraacetic acid)，硝酸三乙酸(nitrolotriacetic acid)，亚胺基二乙酸(iminodiacetic acid)，1，2-环己二胺四乙酸(1，2-cyclohexanediamine tetraacetic acid)中选择一项或它们的碱性，其含量为0.001～1.5重量，最佳效果是0.01～0.5重量。若螯合物(chelate)的含量太低或太高的话，预焊剂的稳定性会降低。
本发明为提高组成物的耐热性，使用镍化合物。镍化合物要使用硝酸镍，硫酸镍等，其对于水0.0001～1重量，最佳效果是使用0.001～0.3重量。镍化合物的含量太低的话，会降低耐热效果，太高的话，会降低压膜的稳定性，因此，也会减少耐热效果。
本发明中，上述的碘化合物，会使组成物的流水性好，压膜时，使流水性更加优秀。碘化合物为，碘氢酸(hydriodic acid)或碘氢酸(hydriodic acid)的金属盐。其含量为对于水，0.01～1重量，更理想是使用0.1～0.5重量，流水性最优秀。
此外，也可以在铜化合物，铅化合物，碱性金属化合物中选择其中一项以上使用。
上述的铜化合物也可以代替以上的铁化合物使用，在氯化铜，氯化亚铜，氢氧化铜，磷酸铜，醋酸铜，硫酸铜，硝酸铜，溴化铜(copperbromide)之中，选择一项以上效果为好。其含量为对于水使用0.001重量，更理想时，是使用0.001～1重量。使用未满0.001重量时，耐热性热弱，超过1重量时，会降低压膜的稳定性，因此，使用以上范围，效果为好。
另外，本发明中为了增加上述组成物的耐热性，也可以添加铅化合物使用，此时，使用重量为，对于水0.005～5重量，最理想效果是使用0.5～2重量。如铅化合物的浓度太低或太高的话，会降低皮膜的稳定性，减少耐热性。
上述锌化合物为，在醋酸锌(zinc acetate)，硫酸锌(zinc sulfate)，氯化锌(zinc chloride)，蚁酸锌(zinc formate)，乳酸锌(zinc lactate)，柠檬酸锌(zinc citrate)，硝酸锌等中选择一项或一项以上的化合物使用，并不局限在此范围。
此外，本发明在上述组成物中，也可以添加使用提供碱性金属的碱性化合物。上述碱性化合物为使用氯化钾(kalium chloride)或氯化钠(sodium chloride)，其含量为对于水，比0.01～5重量，更理想效果为使用0.1～1重量。含量过低或过高的话，会降低皮膜的稳定性。
本发明的组成物是，把铜合金的表面磨损，脱脂，软蚀刻(soft etching)，酸洗净等处理之后把水溶液的温度调至20℃～60℃之后，经过1秒至几分，利用沉淀，喷雾，辊式涂镀设备(roller coater)，喷漆(paint brush)等通常的喷涂方法进行接触。
使用本发明的组成物时，与现有的预焊剂(preflux)相比，有耐热性高的效果，因此，利用代替锡焊的合金的情况下也可能使用。
另外，本发明具有在铜镀金电路和金镀金电路同时存在的情况下，只在铜镀金的电路，能够选择性的进行压膜的特点。
此外，本发明在使用镍化合物的情况下，能够提供耐热性更高的组成物。
下面，为具体说明本发明举例说明一下，但本发明并不是局限在以下几项例中。
具体实施例方式在1l水中把2-庚基苯并咪唑(2-heptyl benzimidazole)5g，蚁酸(formic acid)20g，氯化铁0.2g，1，2-乙二胺四乙酸(ethylenediamine triacetic acid)0.3g，碘化镍(nickel nitrate)1g，碘化钾(kalium iodide)5g等充分搅拌之后，添加氨(ammonia)水溶液，使水溶液达到ph值2.9之后，在水溶液里，把经过软刻蚀(soft etching)处理的铜板试验片在40℃的液体温度下浸泡1分钟之后，用热风烘干。如此操作之后，试验片表面的压膜厚度为0.3μm。
为测定锡焊的湿润性，把上述试验片在维持55℃温度和95％相对湿度的热硬化槽中放置了500小时，结果铜的表面毫无腐蚀痕迹。
把上述试验片用postflux罩上之后，在280℃的锡焊槽中浸泡15秒。经过3次耐热性试验，结果表面毫无变色，表面显示出锡焊稳定性非常优秀。
在上述实例1中除了把氯化铁代替成氯化铜0.2g使用之外，用同样的条件制作水溶液之后，和实例1同样的方法进行了处理。如此制作，实验成的实验片的表面压膜厚度为0.3μm。
为测定锡焊的湿润性，把上述试验片在维持55℃温度和95％相对湿度的热硬化槽中放置了500小时，结果铜的表面毫无腐蚀痕迹。
把上述试验片用后熔融(postflux)罩上之后，在280℃的锡焊槽中浸泡15秒。经过3次耐热性试验，结果表面毫无变色，表面显示出锡焊稳定性非常优秀。
在上述实例1中除了添加使用氯化锌(zinc chloride)之外，用同样的条件制作水溶液之后，和实例1同样的方法进行了处理。如此制作，实验成的实验片的表面压膜厚度为0.32μm。
为测定锡焊的湿润性，把上述试验片在维持55℃温度和95％相对湿度的热硬化槽中放置了500小时，结果铜的表面毫无腐蚀痕迹。
把上述试验片用后熔融(postflux)罩上之后，在280℃的锡焊槽中浸泡15秒。经过3次耐热性试验，结果表面毫无变色，表面显示出锡焊稳定性非常优秀。
在水1l中添加了2-endecyl-4-methylimidazole 10g和醋酸(acetic acid)20毫升，把混合液充分搅拌之后制作成ph值3.3的处理溶液。使用此处理溶液，同实例1一样的方法进行处理。在实验片上形成的转化皮膜的厚度为0.1μm。
把试验片在维持55℃温度和95％相对湿度的热硬化槽中放置了500小时，结果试验片局部发生了蚀损斑(pitting)现象。
把上述试验片用后熔融(postflux)罩上之后，在280℃的锡焊槽中浸泡15秒。经过3次耐热性试验，结果表面变色成深褐色。
在1l水中把2-庚基苯并咪唑(2-heptyl benzimidazole)5g，蚁酸)(formic acid)20g，氯化铁0.2g，1，2-乙二胺四乙酸(ethylenediamine triacetic acid)0.3g等充分搅拌之后，添加氨(ammonia)水溶液，使水溶液达到ph值2.8之后，在水溶液里，把经过软刻蚀(sofeetching)处理的铜板试验片在40℃的液体温度下浸泡1分钟之后，用热风烘干。如此操作之后，试验片表面的压膜厚度为0.5μm。
把试验片在维持55℃温度和95％相对湿度的热硬化槽中放置了500小时，结果试验片局部发生了蚀损斑(pitting)现象。
把上述试验片用后熔融(postflux)罩上之后，在280℃的锡焊槽中浸泡15秒。经过3次耐热性试验，结果表面变色成深褐色。
权利要求
1.用于在铜及铜合金的表面处理上的高耐热性的预焊剂(preflux)组成物，对100重量的水，其含有如以下化学式1的苯并咪唑衍生物0.1～5重量，有机酸或无机酸0.5～20重量，铁化合物0.001～1重量，螯合物(chelate)0.001～1.5重量，镍化合物0.0001～1重量，碘化合物0.01～1重量；[化学式1] 以上化学式中，R1为选自含有1个以上碳原子的烷基(alkyl)，卤原子(halogen)，芳烷基(aralkyl)，芳基(aryl)中的一项，R2，R3为独立的选自氢，C1～C5的烷基(alkyl)，卤原子(halogen)中的一项。
2.根据权利要求1所述的预焊剂组成物，其特征在于以上的铁化合物是在氧化铁，氯化一铁(氯化铁)，氯化二铁(氯化亚铁)，硫酸铁，柠檬酸铁，硝酸铁中选择其中一项。
3.根据权利要求1所述的预焊剂组成物，其特征在于以上螯合物(chelate)是在1，2-乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid)，1，2-乙二胺五乙酸(ethylenediamine pentaacetic acid)，1，2-乙二胺六乙酸(ethylenediamine hexaacetic acid)，乙二醇醚二胺四乙酸(glycoletherdiamine tetraacetic acid )，硝酸三乙酸(nitrolotriacetic acid)，亚胺基二乙酸(iminodiacetic acid)，1，2-环己二胺四乙酸(1，2-cyclohexanediamine tetraacetic acid)中或它们的碱中选择一项。
4.根据权利要求1所述的预焊剂组成物，其特征在于所述苯并咪唑衍生物是选自2-甲基苯并咪唑(2-methyl benzimidazole)，2-丙基苯并咪唑(2-propyl benzimidazole)，2-丁基苯并咪唑(2-butyl benzimidazole)，2-戊基苯并咪唑(2-pentyl benzimidazole)，2-己基苯并咪唑(2-hexyl benzimidazole)，2-庚基苯并咪唑(2-heptyl benzimidazole)，2-辛基苯并咪唑(2-octyl benzimidazole)，2-壬基苯并咪唑(2-nonyl benzimidazole)，2-苯基-6-氯苯并咪唑(2-benzyl-6-chloro benzimidazole)，2-苯基苯并咪唑(2-phenyl benzimidazole)，2-氯苯并咪唑(2-chloro benzimidazole)，2-乙基苯基苯并咪唑(-(2-ethylphenyl)benzimidazole)或其碱中的一项。
5.根据权利要求1所述的预焊剂组成物，其特征在于所述有机酸或无机酸为蚁酸(formic acid)，乙酸(acetic acid)，丙酸(propionic acid)，丁酸(butyric acid)，庚酸(heptanoic acid)，辛酸(caprylic acid)，安息香(benzoic acid)，乙醇酸(glycolic acid)，乳酸(lactic acid)，丙烯酸(acrylic acid)，酒石酸(tartaric acid)，或盐酸，硫酸，硝酸，磷酸中选择的其中一项或他们的混合物。
6.根据权利要求1所述的预焊剂组成物，其特征在于所述碘化合物为碘氢酸(hydriodic acid)或碘氢酸(hydriodic acid)的金属盐。
7.根据权利要求1所述的预焊剂组成物，其特征在于所述镍化合物为硝酸镍或硫酸镍。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的预焊剂组成物，其特征在于所述预焊剂组成物的ph值为2.7～3.3。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的预焊剂组成物，其特征在于所述预焊剂组成物还含有铜化合物0.001-1重量，铅化合物0.005-5重量，碱性金属化合物0.01-5重量中的一项以上。
10.根据权利要求9所述的预焊剂组成物，其特征在于所述铜化合物为氯化铜，氯化亚铜，氢氧化铜，磷酸铜，醋酸铜，硫酸铜，硝酸铜，溴化铜(copper bromide)之中，选择一项以上。
11.根据权利要求9所述的预焊剂组成物，其特征所述锌化合物为醋酸锌(zinc acetate)，硫酸锌(zinc sulfate)，氯化锌(zinc chloride)，蚁酸锌(zinc formate)，乳酸锌(zinc lactate)，柠檬酸锌(zinc citrate)，硝酸锌等中选择一项或一项以上。
12.根据权利要求9所述的预焊剂组成物，其特征所述碱性金属化合物为氯化钾(kalium chloride)或氯化钠(sodium chloride)。
全文摘要
本发明是在铜或铜合金的表面，可形成皮膜的，耐热性优秀的，是关于预焊剂组成物。与现有的组成物相比耐热性突出，它只可选择铜镀金电路板上压膜，是关于预焊剂组成物的技术。再进一步仔细说明的话，本发明对于100重量的水，含有如以上化学式1的苯并咪唑衍生物0.1～5重量，有机酸或无机酸0.5～20重量，铁化合物0.001～1重量，螯合物(chelate)0.001～1.5重量，镍化合物0.0001～1重量，碘化合物0.01～1重量为特点的，具有高耐热性的预焊剂组成物。以上化学式中，R
文档编号C07D235/08GK1891393SQ200610082880
公开日2007年1月10日 申请日期2006年6月15日 优先权日2005年7月7日
发明者尹泳植 申请人:白杨化学公司