專利名稱：：一種無鉛印制電路板銅面保護劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種銅面保護劑，尤其涉及一種無鉛印制電路板銅面保護劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：2006年7月歐盟《關(guān)于電子電器設(shè)備禁止使用某些有害物質(zhì)指令》正式實施，標志著全球電子行業(yè)進入無鉛焊接的時代。作為電子產(chǎn)業(yè)使用的印制電路板(PCB)銅表面的處理方法一般是在銅表面添加無鉛保護層，如浸銀層，浸金層，化學(xué)鍍鎳，鍍金，鍍純錫，無鉛熱風(fēng)整平，浸漬銅面保護劑等，目的是保證電子產(chǎn)品組裝焊接過程中，保持PCB有較好潤濕性，焊點牢固可靠。浸銀，浸金，鍍鎳，鍍金等工藝成本較高多用于高端和軍工電子控制設(shè)備，鍍純錫雖然比較經(jīng)濟，但是鍍純錫工藝也是順應(yīng)綠色時代需要無鉛無鹵環(huán)保型工藝，目前比較鍍錫鉛合金在工藝上難以控制，常因為電鍍參數(shù)異常最終造成缺錫，而直接影響PCB質(zhì)量。熱風(fēng)整平生產(chǎn)技術(shù)由于生產(chǎn)成本和工藝過程比較經(jīng)濟合理，是PCB業(yè)界廣泛使用的傳統(tǒng)工藝，其工藝過程是將PCB涂覆助焊劑后，浸漬在熔融狀態(tài)下的焊料中，'用熱壓縮空氣吹平PCB表面(含通孔)而形成一層錫合金保護薄層，由于無鉛化環(huán)保要求，無鉛熱風(fēng)整平工藝要求的爐溫要提高，熱風(fēng)量也加大，這是因為錫鉛合金的熔點為183°C，浸漬溫度度約為250°C，而純錫的熔點為23rC，浸漬溫度約為270°C，這樣不僅會涉及設(shè)備的改造，而且保護層易產(chǎn)生氣泡，偏位，表面平整度差等缺陷，尤其對剛性不強的薄型PCB就不適合熱風(fēng)整平工藝。相比之下采用浸漬銅面保護劑是處理PCB裸銅面保護工藝最簡單，成本最低的方法。本發(fā)明是一種無鉛水溶性銅面保護劑，能在40-5(TC較低溫度下，使PCB基板銅表面沉積一層有機保護膜，避免了PCB板存放期間銅的氧化，在表面貼裝過程中和波峰焊噴涂助焊劑預(yù)熱階段，保護膜會被助焊劑溶解掉，露出新生銅面，使之能與瑢融的焊料迅速完成焊接過程。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種無鉛印制電路銅面保護劑及其制備方法，提供了一種保護劑，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處，具有能在40-5(TC較低3溫度下短時間內(nèi)使PCB銅面沉積一層有機保護膜，能抑制空氣中的氧或其它活性物質(zhì)對銅面的氧化腐蝕，有良好的防潮濕性和熱穩(wěn)定性，在組裝焊接過程中，保護膜能耐三次以上熱沖擊，在助焊劑作用下，保護膜可以被溶解，露出新生銅面，與熔融狀態(tài)焊料完成焊接過程，本發(fā)明是替代無鉛熱風(fēng)整平工藝的一種實用性強、價位低廉的PCB銅面保護劑，并提供了該保護劑的制備方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種無鉛印制電路板銅面保護劑，是由包括以下重量份原料制備而成的混合物，其重量份配比如下有機酸1-15，金屬鹽0.1-2，咪唑類化合物0.1-3，非離子表面活性劑，0.01-0.1，去離子水為79.85-98.79。所述原料的重量份配比為有機酸2-10，金屬鹽0.2-1.0，咪唑類化合物0.5-1.0，非離子表面活性劑0.01-0.1，去離子水為87—97.2。所述有機酸是甲酸，乙酸，丙酸，乙醇酸中的一種或其兩種的混合物；所述金屬鹽是氯化銅，硫酸銅、硝酸銅、乙酸銅、氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、乙酸鋅中的一種或兩種的混合物；所述咪唑類化合物是2-戊基苯駢咪唑，2-己基苯駢咪唑，2-庚基苯駢咪唑，2-苯基苯駢咪唑中的一種或兩種的混合物；所述非離子表面活性劑是d2脂肪醇聚氧乙烯7醚，d2脂肪醇聚氧乙烯8醚，dj旨肪醇聚氧乙烯9醚中的一種。一種無鉛印制電路板銅面保護劑，其制備方法包括以下步驟1)按上述的一種無鉛印制電路板銅面保護劑稱量原料，將有機酸溶入去離子水中，攪拌，使其全部溶解均勻，得到溶液A;2)將稱量好的金屬鹽加入到溶液A中，攪拌，至全部溶解，得到溶液B;3)將稱量好的咪唑類化合物加入到溶液B中，攪拌至全部溶解，得到溶液C;4)將非離子表面活性劑加入到溶液C中，攪拌均勻，所得溶液即為保護劑本發(fā)明的工作原理是保護劑中的有機酸微蝕和活化PCB銅表面，以增加銅的潤濕性和表面積，咪哇類化合物于新鮮銅表面進行絡(luò)合反映，在銅表面生成烷基苯駢咪唑銅或芳基苯駢咪唑銅絡(luò)合物膜，該膜與銅金屬表面平行，具有一定的厚度和高溫?zé)岱€(wěn)定性，保護機溶液中的Cu2，Zn2+金屬離子在成膜過程中填充于合成膜生成烷基咪唑金屬絡(luò)合物，有助于提高合成膜的厚度，強度和耐熱性，非離子表面活性劑能有效降低保護劑溶液與PCB銅面之間的表面張力，提高保護劑對銅面的潤濕性和附著力。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1，保護劑使用的操作溫度較低，不會引起PCB的變形，翹曲，特別適用于剛性不強的薄型PCB銅面處理，成膜均勻平整不脆，耐多次高溫?zé)釠_擊；2，膜層與多種無鉛焊料，無鹵素助焊劑兼容性好；3，通過調(diào)整保護劑的使用濃度，操作溫度，浸漬時間，可隨意控制成膜厚度在，0.2Wn-0.4Wn之間。4，使用安全，操作簡單，成本低廉，設(shè)備投資少，總成本比無鉛熱風(fēng)整平工藝節(jié)省30—50%。圖1-1是本發(fā)明保護劑在溫度和浸漬時間固定的條件下，膜厚與保護劑濃度關(guān)系曲線；圖1-2是本發(fā)明保護劑在溫度和本發(fā)明保護劑濃度固定的條件下，膜厚與浸漬時間關(guān)系曲線；圖1-3是在本發(fā)明保護劑濃度和浸漬時間固定的條件下，膜厚與保護劑溫度的關(guān)系曲線。圖2是本發(fā)明保護劑膜厚與助焊劑兼容性的關(guān)系曲線具體實施例方式實施例1原料(Kg):甲酸1.2，乙醇酸0.8乙酸銅0.2,2-己基苯駢咪唑0.5，dJ旨肪醇聚氧乙烯(9)醚O.Ol、去離子水97.29。制備方法，如下1)按上述的一種無鉛印制電路板銅面保護劑稱量原料，將有機酸溶入去離子水中，攪拌下使之全部溶解均勻，得到溶液A;2)將稱量好的金屬鹽加入到溶液A中，攪拌，至全部溶解，得到溶液B;3)將稱量好的咪唑類化合物加入到溶液B中，攪拌至全部溶解，得到溶液C;4)將非離子表面活性劑加入到溶液C中，攪拌均勻，所得溶液即為保護劑實施例2原料(Kg):乙酸0.5，丙酸8、氯化銅O.1，乙酸鋅0.6，2-戊基苯駢咪唑0.3，2-庚基苯駢咪唑0.4，d2脂肪醇聚氧乙烯8醚0.08，去離子水89.3制備方法，同實施例l。5實施例3原料(Kg)甲酸5，硝酸銅0.6,2-庚基苯駢咪唑0.8，d2脂肪醇聚氧乙烯(7)醚0.05，去離子水92.55制備方法，同實施例l。實施例4'原料(Kg)乙酸3，乙醇酸l，硫酸銅0.2,氯化鋅0.2，2-己基苯駢咪唑0.2，2-苯基苯駢咪唑0.5，d2脂肪醇聚氧乙烯(8)醚0.04，去離子水94.86制備方法，同實施例l。實施例5原料(Kg)丙酸2，硫酸鋅0.2，2-戊基苯駢咪唑0.5，dJ旨肪醇聚氧乙烯(9)醚O.Ol，去離子水97.29。制備方法，同實施例l。實施例6.原料(Kg)甲酸9，丙酸6、乙酸銅0.8,硝酸鋅1.2，2-苯基苯駢咪唑3，d2脂肪醇聚氧乙烯(7)醚O.15，去離子水79.85.制備方法，同實施例l。實施例7原料(Kg)乙醇酸l，乙酸鋅O.1，2-苯基苯駢咪唑O.1，d2脂肪醇聚氧乙烯(9)醚O.Ol，去離子水98.79。制備方法，同實施例l。實施例8原料(Kg)乙酸9.2，乙酸銅'O.3,乙酸鋅0.2，2-庚基苯駢咪唑0.1，2-己基苯駢咪唑0.5，dJ旨肪醇聚氧乙烯(7)醚0.08，去離子水88.9。制備方法，同實施例l;為證明上述優(yōu)點，做了如下試驗一、如圖1-1、圖1-2、圖1-3關(guān)系曲線，圖1-1是本發(fā)明實施例3保護劑在溫度45。C和浸漬時間1.5min固定的條件下，膜厚與保護劑濃度關(guān)系曲線；圖l-2是本發(fā)明實施3保護劑在溫度45'C和本發(fā)明保護劑濃度95%固定的條件下，膜厚與浸漬時間關(guān)系曲線；圖1-3是本發(fā)明實施例3保護劑在本發(fā)明保護劑濃度95%和浸漬時間1.5min固定的條件下，膜厚與保護劑溫度的關(guān)系曲線。由此可見通過調(diào)整保護劑的使用濃度，操作溫度，浸漬時間，可隨意控制成膜厚度在O.2Wn-0.4Rn之間；二、圖2是本發(fā)明實施例3保護劑膜厚與助焊劑兼容性的關(guān)系曲線，可以清晰看出本發(fā)明保護劑膜厚從0.2-0.5to，其焊劑活性變化不大，由此可見其兼容性良好。三、將5cmX5cm單面覆銅試驗板分別浸漬于實施例l一實施例8制備的保護劑中，保護劑溫度為45。C，保護劑液體濃度為95%，浸漬時間為1.5min，取出后用4(TC純凈水或去離子水沖凈，熱風(fēng)吹干通過紫外分光光度儀測量試驗板形成的保護膜厚度之后將試驗板經(jīng)過兩次回流在第三次回流時在各試驗板中心位置分別放置一個線直徑為1.5mm的SnCu、SnAg、SnAgCu焊料園環(huán)，園環(huán)的直徑約為3mm,在園環(huán)中心滴入0.5ml的助焊劑進行回流焊。測試各試驗板上焊料的鋪展率，結(jié)果如下表表l、耐熱沖擊性、與焊料兼容性實驗數(shù)據(jù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以上數(shù)據(jù)表明經(jīng)本發(fā)明無鉛印制板銅面保護劑處理后的PCB保護膜耐高溫穩(wěn)定性好，經(jīng)三次回流后與助焊劑和無鉛焊料仍有良好的兼容性，焊接可靠性高，完全能夠滿足無鉛回流焊接和波峰焊接工藝的要求。權(quán)利要求1、一種無鉛印制電路板銅面保護劑，是由包括以下重量份原料制備而成的混合物，其重量份配比如下有機酸1-15，金屬鹽0.1-2，咪唑類化合物0.1-3，非離子表面活性劑，0.01-0.1，去離子水為79.85-98.79。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種無鉛印制電路板銅面保護劑，所述原料的重量份配比為有機酸2-10,金屬鹽0.2-1.0，咪唑類化合物0.5-1.0，非離子表面活性劑0.01-0.1，去離子水為87-97.2。3、根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的一種無鉛印制電路板銅面保護劑所述有機酸是甲酸，乙酸，丙酸，乙醇酸中的一種或其兩種的混合物；所述金屬鹽是氯化銅，硫酸銅、硝酸銅、乙酸銅、氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、乙酸鋅中的一種或兩種的混合物；所述咪唑類化合物是2-戊基苯駢咪唑，2-己基苯駢咪唑，2-庚基苯駢咪唑，2-苯基苯駢咪唑中的一種或兩種的混合物；所述非離子表面活性劑是d2脂肪醇聚氧乙烯7醚，d2脂肪醇聚氧乙烯8醚，dJ旨肪醇聚氧乙烯9醚中的一種。4、根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種無鉛印制電路板銅面保護劑，其制備方法包括以下步驟1)按權(quán)利要求l-3之一所述的一種無鉛印制電路板銅面保護劑稱量原料，將有機酸溶入去離子水中，攪拌，使其全部溶解均勻，得到溶液A;2)將稱量好的金屬鹽加入到溶液A中，攪拌，至全部溶解，得到溶液B;3)將稱量好的咪唑類化合物加入到溶液B中，攪拌至全部溶解，得到溶液C;4)將非離子表面活性劑加入到溶液C中，攪拌均勻，所得溶液即為保護劑。全文摘要本發(fā)明一種無鉛印制電路板銅面保護劑及其制備方法，一種無鉛印制電路板銅面保護劑，是由包括以下重量份原料制備而成的混合物，其重量份配比如下有機酸1-15，金屬鹽0.1-2，咪唑類化合物0.1-3，非離子表面活性劑，0.01-0.15，去離子水為79.85-98.79。并提供了其制備方法，本發(fā)明應(yīng)用于電子行業(yè)印制電路板(PCB)裸銅表面處理工藝，經(jīng)保護劑浸漬處理后生成的保護膜具有平整，不脆，防氧化，耐熱沖擊，抗潮濕的性能，本發(fā)明生產(chǎn)成本低廉，制作工藝簡單，使用方便快捷，有極為廣闊的市場占有率。文檔編號C23C22/52GK101560656SQ20091013131公開日2009年10月21日申請日期2009年4月14日優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日發(fā)明者飛丁,方喜波,梁靜珊申請人:東莞市中實焊錫有限公司