專利名稱：銅及銅合金的表面處理劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于銅及銅合金的除銹、表面粗糙化處理等的表面處理劑。
現(xiàn)時(shí)，在制造印刷電路板時(shí)，對(duì)銅表面進(jìn)行通常稱作微蝕刻的化學(xué)研磨的處理，其目的是提高防蝕涂層，或防焊涂層的粘結(jié)性，或者是提高電子零件安裝時(shí)對(duì)焊錫結(jié)合性。在該微蝕刻中，通常使用以硫酸和過(guò)氧化氫為主成分的水溶液或以過(guò)硫酸鹽為主成分的水溶液。
然而，在使用以硫酸及過(guò)氧化氫，或過(guò)硫酸鹽為主成分的蝕刻劑進(jìn)行處理時(shí)，若其后的水洗不充分，蝕刻劑會(huì)殘留于印刷電路基板上，使電路被腐蝕；最嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電路斷線。另外，由于這些蝕刻劑在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生煙霧，從操作環(huán)境的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，上述蝕刻劑也不理想。
本發(fā)明的目的在于提供一種表面處理劑，即使處理后的水洗不充分，也不會(huì)腐蝕電路，消除了電路斷線之憂；而且可抑止煙霧，或有害氣體的發(fā)生，改善操作環(huán)境。
因此，本發(fā)明者為達(dá)到上述目的而反復(fù)進(jìn)行了刻意研究，研制出一種表面處理劑，該表面處理劑系由含有唑(azole)類的二價(jià)銅配位化合物，沸點(diǎn)或分解點(diǎn)在230C之下的有機(jī)酸及難揮發(fā)性配位劑，并添加其絡(luò)合能力弱于上述唑類配位劑的水溶液所組成，從而達(dá)到了本發(fā)明。
在本發(fā)明所用的唑類銅配位化合物之作用為氧化金屬銅等的氧化劑。在本發(fā)明中，在具氧化作用的各種二價(jià)銅配位化合物中，唑類二價(jià)銅配位化合物作為表面處理劑，其蝕刻率適中。上述之唑類配合劑可包括二唑、三唑、四唑及其衍生物，但其中，咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、苯并咪唑等比較便宜。
上述唑類的二價(jià)銅配位化合物的含量可根據(jù)其對(duì)氧化力的需要而適當(dāng)設(shè)定，通常為1-5％((重量％)以下同)。上述之含量過(guò)少，則氧化力不足，無(wú)法得到充分的蝕刻效果。
上述唑類的二價(jià)銅配位化合物既可以銅配位化合物的形式添加，也可分別添加二價(jià)銅離子源和唑類配位劑，使在液體中形成為銅配位化合物。作為上述二價(jià)銅離子源，有氫氧化銅或下述的有機(jī)酸的銅鹽之類的物質(zhì)。
本發(fā)明中所用的沸點(diǎn)或分解溫度在230℃以下的有機(jī)酸，是為了溶解唑類二價(jià)銅配位化合物氧化的銅，且在所制造的印刷電路板上安裝電子零件時(shí)，在焊接過(guò)程中(通常為200°-260℃)蒸發(fā)或分解而被除去，對(duì)產(chǎn)品之可靠性不產(chǎn)生不利影響。上述有機(jī)酸的具體例子有甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸等飽和脂肪酸；丙烯酸、巴豆酸(丁烯酸)、異丁烯酸等不飽和脂肪酸；草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸等脂肪族飽和二羧酸；馬來(lái)酸等脂肪族不飽和二羧酸；苯甲酸、鄰苯二甲酸等芳香族羧酸等。
上述有機(jī)酸的含量宜在5-30％之間。如其含量過(guò)少，則不能充分溶解氧化銅，使銅表面狀態(tài)惡化；而它們的含量過(guò)多時(shí)，則銅的溶解穩(wěn)定性降低。
本發(fā)明所用難揮發(fā)性配位劑，其目的在于保持被有機(jī)酸溶解的銅的穩(wěn)定性，且由于其難揮發(fā)性，便不會(huì)惡化操作環(huán)境。上述難揮發(fā)性配位劑的具體例子有丁胺、戊胺、己胺、二丙胺、二異丙胺、二丁胺、三乙胺、三丙胺等脂肪胺類；苯胺等芳香胺類；乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺等醇胺類；甘胺酸、丙胺酸、精氨酸、天冬氨酸等氨基酸類等。其中，在以本發(fā)明的表面處理劑處理的印刷電路板上焊接時(shí)，醇胺類可提高焊接效果，因此可優(yōu)先使用。
上述難揮發(fā)性配位劑的含量，為保持溶解銅的穩(wěn)定，宜在1％以上，通常在20％以下。又，在表面處理的實(shí)施中，難揮發(fā)性配位劑會(huì)隨銅等的溶解而消耗，所以，為使表面處理順利地進(jìn)行，難揮發(fā)性配位劑的含量要滿足上述規(guī)定要求。
考慮到銅的溶解穩(wěn)定性，難揮發(fā)性配位劑應(yīng)比唑類更強(qiáng)些，然而，僅用這樣的配位劑，則會(huì)使唑配合物的氧化能力下降，無(wú)法得到充分的蝕刻率，因此，在本發(fā)明中，還要添加配位能力較唑類弱的配位劑以調(diào)節(jié)至所希望的蝕刻率。作為配位能力較唑類弱的配位劑，可依所使用的唑的種類而定，例如，氨、吡啶、乙酰組胺、黃苷、2-(2-噻嗯基)吡啶等。
配位力較上述唑類弱的配位劑的添加量無(wú)法依其它成分的種類、成本等作硬性的規(guī)定，通常其在表面處理劑中的含量為0.5-10％。
由如上所述成分所形成的本發(fā)明表面處理劑，可藉氫氧化鈉、氨及上述有機(jī)酸的再添加，使其pH調(diào)節(jié)至6-8(在40℃時(shí)測(cè)定)后使用。又，在再添加氨或上述有機(jī)酸時(shí)，添加量應(yīng)在上述范圍內(nèi)。如上述pH不到6，則無(wú)法進(jìn)行氧化，蝕刻率降低；而當(dāng)pH超過(guò)8時(shí)，則氧化速度過(guò)快，其表面狀態(tài)變差。
本以明的表面處理劑的使用方法，有噴霧于被處理金屬的噴灑法；將被處理金屬浸漬于表面處理劑中的浸漬方法等。在采用浸漬方法時(shí)，為使由銅或銅合金的蝕刻將生成于處理劑中的一價(jià)銅離子氧化成二價(jià)銅離子，可以鼓泡形式吹入空氣。
本發(fā)明的表面處理劑可廣泛使用于銅或銅合金的化學(xué)研磨，由于處理后銅等的表面形成了適度的凹凸?fàn)?，與各種保護(hù)涂層具良好的粘合性，而且，焊接性能也有提高，所以在印刷電路板的制造中特別適用。
實(shí)施例實(shí)施例1-4混合表1所示的成份，調(diào)整pH值成6，5而制得本發(fā)明的表面處理劑。
其次，準(zhǔn)備兩面鍍銅之長(zhǎng)150mm，寬70mm，厚1.6mm，具有1000個(gè)直徑0.3mm的通孔的印刷電路板用鍍膜層合板(FR-4)。使該基板之一面涂覆以防焊涂層后，在25℃浸漬于上述表面處理劑1分鐘后，取出。此時(shí)的臭味、未被基板的防焊涂層所覆蓋的面的表面狀態(tài)及蝕刻量示于表1。其次，使該基板在不經(jīng)水洗直接在230℃加熱3分鐘，再放置于80℃，90％RH之恒溫恒濕器中30天，由通孔內(nèi)電阻的測(cè)定而測(cè)得通孔斷線的發(fā)生率。其結(jié)果示于表1。比較例1-3與實(shí)施例1相同，制備表2所示的表面處理劑，加以評(píng)價(jià)。其結(jié)果示于表2。
使用本發(fā)明之表面處理劑，即使在處理后水洗不充分，也不會(huì)腐蝕線路。而且，也不易發(fā)出煙霧等有害氣體，從而能改善作業(yè)環(huán)境，并能形成焊接性能良好的表面。
表1
注斷線發(fā)生率系將通孔內(nèi)電阻在1Ω以上時(shí)作為斷線，求得其比率。
表 2
注斷線發(fā)生率系將通孔內(nèi)電阻在1Ω以上時(shí)作為斷線，求得其比率。
權(quán)利要求
1.一種銅及銅合金的表面處理劑，其特征在于，所述表面處理劑含有唑類的二價(jià)銅配位化合物，沸點(diǎn)或分解溫度在230℃以下的有機(jī)酸及難揮發(fā)性配位劑，且進(jìn)一步添加了其配位力弱于上述唑類的配位劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可用于銅及銅合金的除銹、表面粗糙化等處理時(shí)用的表面處理劑，該處理劑可形成焊接性良好的表面，不會(huì)腐蝕處理后的銅，且其操作環(huán)境良好。本發(fā)明的表面處理劑由配合唑類的二價(jià)銅配合物作為氧化劑，沸點(diǎn)或分解溫度在230℃以下的有機(jī)酸作溶解氧化銅的酸，難揮發(fā)性配位劑及比上述唑類絡(luò)合能力弱的配位劑作為配位劑配制而成。
文檔編號(hào)H05K3/38GK1120077SQ94104029
公開(kāi)日1996年4月10日 申請(qǐng)日期1994年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月5日
發(fā)明者秋山大作, 牧善朗 申請(qǐng)人:美克株式會(huì)社