專利名稱：：有機保焊劑預(yù)浸處理劑及有機保焊膜成形方法
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：
，具體涉及有機保焊劑預(yù)浸處理劑及有機保焊膜成形方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)在印刷線路^^來越輕薄短小，線路越來越密，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)過一次高溫回熔，而有些有才幾保焊膜并無法耐3次以上之高溫回熔，且印刷線路板長期以來一直受金手指、化學鎳金焊墊及載板電鍍金之金面經(jīng)過有機保焊劑(OSP)處理后金面變色問題困擾，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)層會使焊接頭的剪切強度下降，導致焊點可靠性失效。為解決上述缺陷，通常采用在銅或銅合金之表面形成有機保焊膜的技術(shù)，早期主要是利用苯三唑(benzotriazole)來形成薄膜，但近來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立長鏈烷基之。米哇4匕合物，其表面處理方法詳見日本專利特開昭46-17046號公報，特公昭48-11454號公報、特公昭48-25621號公報、特公昭49-1983號公報、特公昭58-22545號公報、特公昭61-41988號公報、特公昭61-90492號公凈議美國專利第5560785(1996)號。但因2-位上有長鏈烷基之咪唑化合物形成之有機保焊膜耐熱性很差，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，溶點都不超過250。C，因此其有才幾皮膜并不利于無鉛高溫多次裝配制程。且以此2-位上有長鏈烷基之咪唑化合物形成之有機保焊膜制程，會在印刷線路板金手指，化學鎳金焊墊及載板電鍍金之金面長出一層暗棕色的有機保焊膜，造成金面變色，導致外觀問題，其形成有機膜厚度速度較慢，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。美國專利第6524644(1999)號，Enthone^^司提出以苯并咪唑benzimidazole在pH8~9條件下操作之有機保焊劑預(yù)浸劑類似專利，使用異丙醇當助溶劑，溶解苯并咪唑，使用三異丙醇胺當腐蝕抑制劑，及使用胺鹽如乙酸胺當緩沖劑，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，且需使用有機溶劑如醇類當助溶劑，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)明為彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種有機保焊劑預(yù)浸處理劑，用以處理印刷電路板金面的有機保焊膜。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%重量比之納米級促進劑；0.01%-2.0%重量比之喹喔啉化合物；0.05%-2.0%重量比之無枳減；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，納米級促進劑為0~8Onm的固體微粒，主要系用來增加有機保焊膜的厚度，防止金面受污染及P爭低金屬間化合物(IMC)之厚度，其含量以介于Q.1%-2.0%重量比之間最佳?？刹捎眉{米級二氧化硅(Si02)、納米級氧化鋅(ZnO)、納米級三氧化二鋁(A1203)、納米級二氧化鈥(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(Spectrophotometer)波長為325jum，其結(jié)構(gòu)式Rl、R2表示該1至2個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-2，3-二羥基會喔啉。其中，無積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保焊劑預(yù)浸處理劑的有機保焊膜成形方法，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之有機保焊膜主液中60秒，以使銅面形成厚度均勻的保焊膜；有機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，即完成有機保焊涂膜制程。有機保焊劑預(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，為獲得適當膜厚所需的時間為10-50秒，4交佳為20-30秒。本發(fā)明采用納米材料的有機保焊劑預(yù)浸處理劑，Si02等納米促進劑由于電負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)、有機保焊劑(OSP)藥水中的作用時間。普通藥水負荷達100m2/L時槽液中Cu2+含量可達100ppm，而4吏用本發(fā)明的機保焊劑預(yù)浸處理劑后，在相同負荷時槽液中Cu2+含量不到50卯m。當PCB板上已經(jīng)存在局部金面時，使用普通藥水經(jīng)過有機保焊劑處理后，金面上也會生長出一層薄淺棕色的異常皮膜，雖然在插接或壓迫接觸過程(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，會出現(xiàn)金面扮演陰極的角色，強迫底4臬4分演陽才及角色，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，提高剪切強度和焊點可靠性。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)時間內(nèi)可增加有機保焊膜厚的厚度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度和焊點可靠性。具體實施例方式下面通過具體實施方^對本發(fā)明進一步說明。使用相同的有機保焊劑(OSP)主液中，其組成按重量比計如下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%上述有機保焊劑(OSP)主液中的PH值調(diào)整至3.3。實施一，取具有銅面及金面二種焊墊之印刷電路板試片經(jīng)過下列使用有機保焊劑預(yù)浸處理劑的流程。流程浸泡時間(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有機保焊劑(OSP)主液6038水洗6025烘干6025其中，有機保焊劑預(yù)浸處理劑為混懸液，其組成按重量比計如下納米級二氧化硅(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%上述有機保焊劑預(yù)浸處理劑的pH調(diào)整至12.5,其中納米級二氧化硅(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(Spectrophotometer)波長為325jam。實施二，取具有銅面及金面二種焊墊之印刷電路板試片經(jīng)過下列未使用有機保焊劑預(yù)浸處理劑的流程。流程浸泡時間(sec)溫度('C)清潔劑12040水洗6025微蝕6025水洗6025水洗6025有機保焊劑(OSP)主液6038水洗6025烘干6025經(jīng)實施一和實施二處理后的對比數(shù)據(jù)如下。(1)有機保焊膜厚度。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>上述數(shù)據(jù)表明，實施一的有機保焊膜的厚度明顯比實施二的有機保焊膜的厚度有所增加。(2)槽液負荷與Cu2+舉度增長速度。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>上述數(shù)據(jù)表明，隨槽液負荷增加，實施一中槽液的Cu"濃度增長速度明顯比實施二緩緩慢。(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，實施一中已有的金面因污染生長出膜厚明顯低于實施二。(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，實施一中有機保焊處理的銅面經(jīng)過265。CIR5次后焊錫的IMC厚度比實施二明顯P爭低了30%。權(quán)利要求1、有機保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于為混懸液，其組成物包含0.05％-6.0％重量比之納米級促進劑；0.01％-2.0％重量比之喹喔啉化合物；0.05％-2.0％重量比之無機堿；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所述的有機保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于納米級促進劑為0~80nm的固體獨t粒。3、如權(quán)利要求1或2所述的有機保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于所含納米級促進劑的重量比為0.1%-2.0%。4、如權(quán)利要求3所述的有機保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于納米級促進劑為納米級二氧化硅(Si02)、納米級氧化鋅(ZnO)、納米級三氧化二鋁(A1203)、納米級二氧化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所述的有機保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于所含無積減的重量比為0.5%-1.5%。9、如權(quán)利要求1或8所述的有機保焊劑預(yù)浸處理劑，其特征在于無才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：
，具體涉及有機保焊劑預(yù)浸處理劑和有機保焊膜成形方法，所采用的有機保焊劑預(yù)浸處理劑包含按重量比計的0.05％-6.0％納米級促進劑、0.01％-2.0％喹喔啉化合物、0.05％-2.0％無機堿、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)時間內(nèi)可增加有機保焊膜厚的厚度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度和焊點可靠性。文檔編號C23C22/05GK101508051SQ20091003778公開日2009年8月19日申請日期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,鐘新興申請人:林原標;鐘新興