用于銅和銅合金的表面處理組合物及其利用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種包含咪唑化合物的用于銅或銅合金的表面處理組合物以及在將電子部件焊接至印刷線路板時使用所述組合物的方法。
【專利說明】用于銅和銅合金的表面處理組合物及其利用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將電子部件等焊接至印刷線路板的包含銅或銅合金的電路部的表面處理組合物以及所述組合物的利用。
【背景技術】
[0002]近來，已廣泛地采用具有增加的安裝密度的表面安裝作為用于制造印刷線路板的安裝方法。這些表面安裝方法可分為(i)利用焊膏接合芯片部件的雙面表面安裝方法，(ii)將利用焊膏表面安裝芯片部件與通孔安裝分立部件進行組合的混合安裝方法等。在這些安裝方法的每一種方法中，對印刷線路板進行多次焊接，因此，由于重復暴露于高溫而產(chǎn)生嚴苛的熱經(jīng)歷。
[0003]暴露于高溫會由于在構成印刷線路板的電路部的銅或銅合金的表面上形成氧化涂膜而對所述銅或銅合金產(chǎn)生負面影響。重復暴露于高溫會促進氧化涂膜的形成。隨著涂膜發(fā)展，不能維持所述電路部的表面的良好焊接性。
[0004]為了保護這種印刷線路板的電路部的銅或銅合金免于發(fā)生空氣氧化，廣泛地采用使用表面處理組合物在電路部的表面上產(chǎn)生化學轉(zhuǎn)化涂膜的處理。要求即使在電路部經(jīng)受多次熱經(jīng)歷后化學轉(zhuǎn)化涂膜仍保持在電路部上而不改質(zhì)(劣化)，從而維持良好的焊接性。
[0005]已廣泛使用包含錫-鉛合金的共晶焊料來將電子部件接合至印刷線路板等。然而，近年來，已認識到焊料合金中所含的鉛(Pb)對人體的有害影響，并且現(xiàn)在需要使用不含鉛的焊料。因此，已研究了各種無鉛焊料。例如，已提出包含錫(Sn)作為基礎金屬并且在其中添加有金屬如銀(Ag)、鋅(Zn)、鉍(Bi)、銦(In)、銻(Sb)、鈷(Co)、錳(Mn)、鎳(Ni)或銅(Cu)的無鉛焊料。
[0006]常規(guī)的Sn-Pb共晶焊料對用于接合基材的金屬，尤其是銅的表面具有優(yōu)異的潤濕性，并且會強力地接合至銅。因此，在銅構件之間的接合性方面實現(xiàn)高可靠性。
[0007]相比之下，與常規(guī)的Sn-Pb共晶焊料相比，無鉛焊料通常對銅表面具有不良的潤濕性，并且因此具有不良的焊接性。結果，當使用無鉛焊料時，常見諸如產(chǎn)生空隙的接合缺陷，這會導致接合強度低。
[0008]因此，當使用無鉛焊料時，需要選擇具有更好焊接性的焊料合金以及適用于無鉛焊料的助焊劑。此外，需要可以防止銅或銅合金的表面的氧化并且具有改善無鉛焊料的潤濕性且使得焊接性良好的特性的表面處理組合物。
[0009]許多無鉛焊料具有高熔點，因此焊接溫度比常規(guī)的錫-鉛共晶焊料高約20°C~50°C。因此，也會需要改良型表面處理組合物以形成具有優(yōu)異耐熱性的化學轉(zhuǎn)化涂膜。
[0010]已提出各種咪唑化合物作為這種改良型表面處理組合物的有效成分。例如，專利文獻I公開了 2-烷基咪唑化合物如2-1烷基咪唑，專利文獻2公開了 2-芳基咪唑化合物如2-苯基咪唑和2-苯基-4-甲基咪唑，專利文獻3公開了 2-烷基苯并咪唑化合物如2-壬基苯并咪唑，專利文獻4公開了 2-芳烷基苯并咪唑化合物如2-(4-氯苯基甲基)苯并咪唑，以及專利文獻5公開了 2-芳烷基咪唑化合物如2-(4-氯苯基甲基)咪唑和2-(2, 4- 二氯苯基甲基)-4，5- 二苯基咪唑。然而，當對含有這些咪唑化合物的表面處理組合物進行試驗時，發(fā)現(xiàn)形成在銅表面上的化學轉(zhuǎn)化涂膜的耐熱性不令人滿意。此外，當進行焊接時，發(fā)現(xiàn)焊料的潤濕性不足，并且未獲得良好的焊接性。特別地，當在用包含一種所述咪唑化合物的表面處理組合物處理過的銅表面上進行焊接并且使用無鉛焊料代替錫-鉛共晶焊料時，未獲得可接受的結果。
[0011]引用列表
[0012]專利文獻
[0013]專利文獻1:JP-B46-17046(1971)
[0014]專利文獻2 JP-A4-206681 (1992)
[0015]專利文獻3:JP-A5-25407(1993)
[0016]專利文獻4:JP-A5-186888(1993)
[0017]專利文獻5 JP-A7-243054 (1995)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]已鑒于以上情形作出本發(fā)明，其目的為提供一種表面處理組合物，所述表面處理組合物在與銅或銅合金(下文有時僅稱為“銅”)的表面反應時在化學轉(zhuǎn)化時可形成具有耐熱性和對表面上的焊料的潤濕性的優(yōu)異特性的涂膜。所述銅或銅合金可構成例如印刷線路板的電路部等。當使用焊料將電子部件等接合至印刷線路板時，使用本發(fā)明的組合物的表面處理會增強焊接性。本發(fā)明還具有提供用于處理印刷線路板的表面的方法以及改良的焊接方法的目的。
[0019]作為認真研究以實現(xiàn)以上目的的結果，本發(fā)明人已開發(fā)了含有由化學式⑴表示的咪唑化合物的表面處理組合物。已發(fā)現(xiàn)通過利用所述表面處理組合物對具有電路部的印刷線路板、特別是其中電路部由銅或銅合金構成的印刷線路板進行處理，在所述電路部的表面上形成具有可耐受無鉛焊料的焊接溫度的優(yōu)異耐熱性的化學轉(zhuǎn)化涂膜。此外，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過形成所述化學轉(zhuǎn)化涂膜，在使用無鉛焊料進行焊接時，可以改善焊料對銅或銅合金的表面的潤濕性，具體地說焊料對形成在銅或銅合金的表面上的化學轉(zhuǎn)化涂膜的潤濕性，并且實現(xiàn)良好焊接性。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)了本發(fā)明。
[0020]也就是說，在第一方面，本發(fā)明涉及用于銅或銅合金的表面處理組合物，其包含由化學式(I)表示的咪唑化合物。
[0021]
【權利要求】
1.一種用于銅或銅合金的表面處理組合物，包含由化學式(I)表示的咪唑化合物:
2.根據(jù)權利要求1所述的表面處理組合物,其中所述咪唑化合物以0.01重量％~10重量％的量存在于所述組合物中。
3.根據(jù)權利要求2所述的表面處理組合物，進一步包含以0.1重量％~50重量％的量存在于所述組合物中的有機酸或無機酸。
4.根據(jù)權利要求2所述的表面處理組合物，進一步包含以0.01重量％~10重量％的量存在于所述組合物中的金屬鹽。
5.根據(jù)權利要求2所述的表面處理組合物，進一步包含以0.001重量％~I重量％的量存在于所述組合物中的鹵素化合物。
6.一種用于銅或銅合金的表面處理方法，包括使銅或銅合金的表面與根據(jù)權利要求1所述的表面處理組合物接觸。
7.一種包含至少一個電路部的印刷線路板，其中所述電路部包含銅或銅合金以及在所述銅或所述銅合金的表面上的化學轉(zhuǎn)化涂膜，其中所述涂膜是通過使所述銅或所述銅合金的表面與根據(jù)權利要求1所述的表面處理組合物接觸而形成的。
8.一種焊接方法，包括使銅或銅合金的表面與根據(jù)權利要求1所述的表面處理組合物接觸以及對所述銅或銅合金進行焊接。
9.一種用于在印刷線路板的至少一個電路部上形成化學轉(zhuǎn)化涂膜的方法，包括使印刷線路板的至少一個電路部與根據(jù)權利要求1所述的表面處理組合物接觸，從而在印刷線路板的至少一個電路部上形成化學轉(zhuǎn)化涂膜，其中所述電路部包含銅或銅合金。
10.一種用于將電子部件焊接至印刷線路板的電路部的方法，包括: (a)使印刷線路板的電路部與根據(jù)權利要求1所述的表面處理組合物接觸，其中所述電路部包含銅或銅合金；以及(b)將電子部件焊接至(a)的電路部，從而將電子部件焊接至印刷線路板的電路部 。
【文檔編號】C07D233/64GK103620088SQ201280030585
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年5月23日 優(yōu)先權日:2011年6月20日
【發(fā)明者】平尾浩彥, 山地范明, 中西正人, 村井孝行 申請人:四國化成工業(yè)株式會社