CN103276381A

CN103276381A - 一种改进的护铜剂

Info

Publication number: CN103276381A
Application number: CN2013101203028A
Authority: CN
Inventors: 孙沈良; 黄海宾
Original assignee: Haining City Kotayk Metal Surface Technology Co Ltd
Current assignee: Haining City Kotayk Metal Surface Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明涉及一种改进的护铜剂，用以提高电子线路板无铅焊接性，其是在OSP中添加直链烷基磷酸。直链烷基磷酸具有如下结构：R—PO₃，其中R为C₄～C₁₈的烷基。当直链烷基磷酸加入到OSP中，由于同样链长的直链烷基磷酸相比直链烷基脂肪酸具有更强的酸性，而且沸点更高，因此可大大提高OSP的耐高温性和助焊性。

Description

一种改进的护铜剂

技术领域

本发明属于电子线路板（PCB）的制作工艺领域，特别是电子线路板（PCB）上的铜保护工艺和焊接技术领域，尤其是涉及一种改进的护铜剂。

背景技术

OSP工艺是印刷电路板(PCB)铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。 OSP是Organic Solderability Preservatives的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。简单地说，OSP工艺就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）；但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使露出的干净表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。

OSP有三大类的材料：松香类（Rosin），活性树脂类（Active Resin）和唑类（Azole）。目前使用最广的是唑类OSP。唑类OSP已经经过了约五代的改善，这五代的名称分别为BTA，IA，BIA，SBA和最新的APA。早期的BTA类对湿度敏感，库存寿命很短（3个月），不能承受多次加热，而且需要较强的焊剂，所以性能不是很好。一直到20世纪70年代有日本开发的第三代BIA类OSP后才有较显著的改善。美国市场也在20世纪80年代开始采用这类OSP，同时被正在发展的SMT所接受。不过BIA的耐热性仍然是个弱点。目前仍然有供应商提供BIA类的OSP，但逐渐在为新一代的SBA所取代。SBA（substituted benzimidazole）是1997年的研发成果，由美国IBM推出而后得到在OSP技术上享有盛名的日本“四国化学”（Shikoku）公司和美国Enthone 公司的改善，保护性和耐热性有显著的加强。其耐热性已经可以承受２次的回流处理（但多次加热后需要较强的助焊剂）。SBA是目前OSP供应的主流，如Enthone Entek 106 和 Shikoku F2工艺，成本低于传统的HASL，所以在锡铅时代已经被大量地使用，尤其是单面板上。在双面回流板以及混装板工艺应用上却仍然有些顾虑。主要原因是在PCB的PTH空洞中的铜面经过２次以上回流后，OSP膜由于交联度的增加，而导致助焊剂难以降解OSP膜，从而使得在波峰焊接时爬锡能力差。

OSP膜中除了SBA有效成分外还有直链脂肪酸，如正庚酸，它的主要作用是在助焊剂液化后，在高温下帮助降解OSP交联膜，但不能承受长时间的高温作用，存在耐温性不足的缺点。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提出了一种改进的护铜剂，可大大提高OSP的耐高温性和助焊性。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种改进的护铜剂，用以提高电子线路板无铅焊接性，其是在OSP中添加直链烷基磷酸。

作为优选，所述的直链烷基磷酸具有如下结构：R—PO₃，其中R为C₄~C₁₈的烷基。

当SBA应用于OSP工艺时，其成膜的化学方程式示意如下：

SBA + Cu²⁺= H⁺+ OSP

在传统的OSP膜中，含有一定量的直链烷基脂肪酸，主要存在以OSP膜的浅表层，其作用是在OSP膜上形成纳米级的疏水膜，可大大提高OSP膜的抗湿性，从而延长了PCB板的储存时间。另外在PCB的组装过程中，当助焊剂在高温液化状态下，OSP内的脂肪酸同样可以帮助OSP膜的降解。所以当PCB经过２次以上回流后，OSP膜中的直链烷基脂肪酸被大量蒸发，导致了焊接性能降低。

当直链烷基磷酸加入到OSP中，同样数目的碳链的磷酸，具有更强的酸性和沸点，所以其耐热性更好。

本发明采用直链烷基磷酸作为OSP增强剂，由于同样链长的直链烷基磷酸相比直链烷基脂肪酸具有更强的酸性，而且沸点更高，因此可大大提高OSP的耐高温性和助焊性。

附图说明

图1为本发明中OSP工膜示意图。图中1 代表铜面，2代表咪唑和铜的聚合物（在OSP膜的底层，结构很紧密），3代表咪唑和铜的聚合物（位于OSP膜的表层，结构松散），4代表没有反应的咪唑；——PO3H代表正烷基磷酸。

具体实施方式

实施例1：

在现有的Enthone Entek 106 X工艺的OSP工作液中加入0.1g/L正己烷磷酸，其他所有技术参数不变。经过上述工艺得到的PCB板经过3次无铅回流后PTH爬锡的Hole-Fill%为100%，大大提高了PCB的焊接性。

实施例2

在现有的Enthone Entek 106 X工艺的OSP工作液中加入0.3g/L正十二烷基磷酸，其他所有技术参数不变。经过上述工艺得到的PCB板经过3次无铅回流后PTH爬锡的Hole-Fill%为100%，大大提高了PCB的焊接性。

Claims

1.一种改进的护铜剂，用以提高电子线路板无铅焊接性，其特征在于，在OSP中添加直链烷基磷酸。

2.如权利要求1所述的一种改进的护铜剂，其特征在于，所述的直链烷基磷酸具有如下结构：R—PO₃，其中R为C₄~C₁₈的烷基。