CN110167281B - 封孔剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封孔剂及其制备方法和应用。本发明封孔剂包括溶剂，还包括如下浓度的组分：缓蚀剂0.1‑0.3L/L、pH调节剂30‑40g/L、螯合剂2‑5g/L、助洗剂0.15‑0.45L/L、表面活性剂5‑30g/L。本发明封孔剂能够有效对镀层进行渗透交换清洗，实现对镀层有效的清洗作用；而且所述封孔剂能够与镀层表面成膜并强化所形成的膜层，从而提高镀层耐蚀防腐性能，同时有效降低或者避免镀层发生贾凡尼效应。所述封孔剂制备方法工艺条件易控，效率高。所述封孔剂能够被用于PCB如化金板等领域，以提高PCB如化金板镀层的耐蚀防腐性能和降低或避免镀层发生贾凡尼效应，从而使得PCB如化金板制程达到零报废生产。

Description

封孔剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于电路板技术领域，具体涉及一种封孔剂及其制备方法和应用。

背景技术

金属材料受到周围介质的作用而发生状态变化，转变成新相从而遭受破坏的现象称为金属的腐蚀。金属暴露在大气环境中，空气中的尘土、腐蚀性气体、有机气体等都会使其发生腐蚀，生成绝缘异物。在干燥的环境中，金属锡、铜、银表面易发生干腐蚀，以氧化、硫化为主；在潮湿环境中，空气中的腐蚀气体或尘土溶于水形成电解液，引发电化学腐蚀。据估计，每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占国民经济生产总值的1.5％-4.2％。

目前，常见的金属腐蚀防护方法有：选用耐蚀材料、阳极保护、阴极保护、缓蚀剂、涂层保护、氧化处理等。其中，涂层保护中的施加金属镀层是应用最广泛的措施。但由于工艺水平所限，施加的金属镀层往往呈现出结晶缺陷，表现为畸形结晶和镀层微孔。这些结晶缺陷处的金属晶体处于活性态或亚稳态，很容易成为外界腐蚀金属材料的起点。

现有PCB板的表面一般需要经过处理工艺处理，其中包括进行沉金处理，从而提高PCB板的可焊性和不易氧化性。但是沉金处理形成的金属层往往会存在一定的缺陷，从而导致PCB板的报废。统计发现，造成PCB板报废主要有6个主要的原因：贾凡尼效应、腐蚀、露铜、离子污染、微空洞、可焊性，特别是贾凡尼效应。其中，所述贾凡尼效应或现象是指两种金属由于电位差的缘故，通过介质产生了电流，继而产生了电化学反应，电位高的阳极被氧化。由于贾凡尼效应的存在，容易导致PCB板的报废，但是针对该贾凡尼效应目前还没有特别满意的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种封孔剂及其制备方法，以解决现有解决贾凡尼效应不理想而易导致PCB板的报废的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种化金板的防腐蚀处理方法，以解决现有化金板易出现贾凡尼效应的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种封孔剂，其特征在于，包括溶剂，还包括如下浓度的组分：

本发明的另一方面，提供了本发明封孔剂的一种制备方法，包括如下步骤：

将缓蚀剂加入所述溶剂中混合处理，获得第一混合液；

向所述第一混合液中加入助洗剂进行混合处理，获得第二混合液；

向所述第二混合液中加入pH调节剂和螯合剂进行混合处理，获得第三混合液；

向所述第三混合液中加入表面活性剂进行混合处理。

本发明的再一方面，提供了本发明封孔剂的应用方法。所述封孔剂的应用方法是指所述封孔剂在化金板的防腐蚀处理中的应用。

本发明的又一方面，提供了一种化金板的防腐蚀处理方法。所述化金板的防腐蚀处理方法包括如下步骤：

将本发明封孔剂进行稀释，配制工作液；

将所述工作液加热至预定工作温度，然后将化金板置于所述工作液中进行浸泡处理。

与现有技术相比，本发明封孔剂通过所含的组分之间协同作用，能够有效对镀层进行渗透交换清洗，有效除去镀层表面及其微孔中残留物，实现对镀层有效的清洗作用；而且所述封孔剂能够与镀层表面成膜并强化所形成的膜层，从而实现消除镀层中金属结晶缺陷处的金属反应活性，从而提高镀层耐蚀防腐性能，同时有效降低或者避免镀层发生贾凡尼效应。

本发明封孔剂的制备方法通过对加料混合工序进行控制，使得各组分能够充分混合均匀，且形成的分散系稳定，从而能够有效保证制备的封孔剂性能的稳定性。而且所述封孔剂制备方法工艺条件易控，效率高。

基于本发明封孔剂及其制备方法所具有的优点，所述封孔剂能够被用于PCB如化金板等领域，以提高PCB如化金板镀层的耐蚀防腐性能和降低或避免镀层发生贾凡尼效应，从而使得PCB如化金板制程达到零报废生产。

本发明化金板的防腐蚀处理方法采用本发明封孔剂配制的工作液对化金板进行浸泡封孔处理，从而促使所述封孔剂对所述化金板的镀层一方面进行有效渗透交换清洗，同时在所述镀层表面成膜，以提高镀层耐蚀防腐性能，同时有效降低或者避免镀层发生贾凡尼效应。

附图说明

图1为本发明实施例封孔剂的制备方法工艺流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例说明书中所提到的各组分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书各组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

一方面，本发明实施例提供了一种封孔剂。所述封孔剂包括如下重量份的组分：

其中，所述封孔剂所含的所述缓蚀剂组分能够与金属镀层表面金属以及镀层微孔内部表面作用成膜，隔离腐蚀介质对镀层的侵蚀。在一实施例中，所述缓蚀剂可以包括聚乙二醇。通过对所述缓蚀剂组分的选择优化，使得选择优化的缓蚀剂组分能够所述封孔剂所含的其他组分协同作用，从而提高所述缓蚀剂组分的作用，如提高其与金属镀层表面金属以及镀层微孔内部表面作用成膜质量，从而提高镀层的抗腐蚀性。另外，所述缓蚀剂的含量可以但不仅仅是0.1m L/L、0.15m L/L、0.20L/L、0.25L/L、0.30L/L等体积浓度。

所述封孔剂所含的所述pH调节剂能够有效调节所述封孔剂的酸碱度，具体是调节所述封孔剂为弱碱性环境，充分发挥各组分以及各组分之间的协同作用，从而提高所述封孔剂的工作效果，如提高所述封孔剂对镀层进行渗透交换清洗效果和提高镀层耐蚀防腐性能以及效降低或者避免镀层发生贾凡尼效应。在一实施例中，所述pH调节剂可以包括十八硫醇。该选用的pH调节剂能有效调节所述封孔剂呈弱碱性环境，从而提高所述封孔剂的所述工作效果。在具体实施例中，所述pH调节剂在所述封孔剂中的含量可以是30g/L、32g/L、35gL、38g/L、40g/L等质量浓度。

所述封孔剂所含的所述螯合剂和助洗剂能够赋予所述封孔剂对镀层清洗作用，以除去镀层表面以及包括镀层微孔内的残留物。在一实施例中，所述螯合剂可以包括十六硫醇。在具体实施例中，所述螯合剂在所述封孔剂中的含量可以是2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L、4.5g/L等质量浓度。在另一实施例中，所述助洗剂包括OP-10乳化剂。在具体实施例中，所述助洗剂在所述封孔剂中的含量可以是0.15L/L、0.2L/L、0.25L/L、0.30L/L、0.35L/L、0.4L/L等体积浓度。通过对螯合剂和助洗剂种类的选择控制和含量的调节控制，有效发挥所述螯合剂和助洗剂及其与其他组分之间的作用，从而提高所述封孔剂对镀层清洗作用效果。

所述封孔剂所含的所述表面活性剂能够起到逐层螯合钝化修复镀层表面以钝化镀层结晶缺陷处的金属反应活性，并能够起到双电层强化膜层作用。在一实施例中，所述表面活性剂包括碳氢表面活性剂、生物表面活性剂和氟表面活性剂中的至少一种。其中，在具体实施例中，所述碳氢表面活性剂可以包括醋酸镍；所述生物表面活性剂包括三氯乙烯、三氯甲烷；所述氟表面活性剂包括氟化钠。

上述所选用的所述表面活性剂能够有效降低所述封孔剂体系的表面张力，润湿渗透性能强，从而具有优良的乳化性能和增溶能力，能够促使所述封孔剂体系所含的功能组分充分深入镀层表面及其镀层微孔内部发挥作用，清洗残留物，从而表现出优异的滲透性和清洗能力。而且上述所选用的所述表面活性剂具有优良的净水性。所述净水性是指吸附在金属表面的表面活性剂经水洗后从金属表面解吸附脱除的速度和程度。如果表面活性剂经少量次数的水洗即可从金属表面完全解吸附脱除，则其净水性优异。金属工件采用封孔剂处理后，残留在其表面的工作液必须具有良好的净水性，以免对工件造成影响。因此，通过对所述表面活性剂种类和含量选择和控制，使得所述表面活性剂能够逐层螯合钝化修复镀层表面，通过螯合作用消除镀层结晶缺陷处的金属反应活性，而且所述表面活性剂还能够与所述螯合剂等组分起到双电层强化膜层作用。具体作用于镀层的阴离子螯合剂与长链阳离子形成双电层结构，强化了膜层质量，这样，镀层表面氢键成膜与外层膜分子间以氢键连接，进一步增加封孔膜层的厚度，从而有效提高了镀层防腐性能和降低或者避免镀层发生贾凡尼效应。

而且当所述表面活性剂选用碳氢表面活性剂、生物表面活性剂和氟表面活性剂中的至少一种，优选是他们的复合物时，所述氟表面活性剂的能够降低所述封孔剂的工作液的表面张力，所述生物表面活性剂能够提供优异的清洗能力，所述碳氢表面活性剂的存在既可为二者的性能发挥提供良好的协同效应，又能够降低氟表面活性剂和生物表面活性剂的使用量以使成本得到较好控制。而且三者复合的表面活性剂体系性能成本兼顾性好，成为支持高强度防护金属封孔剂的重要组分。因此，一实施例中，所述表面活性剂包括碳氢表面活性剂、生物表面活性剂和氟表面活性剂中的两种或三种。如一具体实施例中，所述表面活性剂包括重量比优选为1：1的碳氢表面活性剂和氟表面活性剂的混合物。在另一具体实施例中，所述表面活性剂包括重量比优选为为1：1：1的碳氢表面活性剂、生物表面活性剂和氟表面活性剂的混合物。

在研究中发现，所述碳氢链表面活性剂的应用浓度在0.1％-1.0％之间时，此时水溶液的表面张力只能降到30-35mN/m。氟表面活性剂的用量在0.005％-0.100％时，就能使水溶液的表面张力降至20mN/m以下。而通过将碳氢表面活性剂、生物表面活性剂和氟表面活性剂三者中至少两者优选是三者复配后，能够有效使得所述封孔剂的工作液表面张力低至20mN/m，显著提高工件耐蚀性能。如将碳氢表面活性剂、生物表面活性剂和氟表面活性剂进行复配，复配溶液在6-7min便可乳化油污，对油污的增溶能力比生物表面活性剂和碳氢表面活性剂的混合液有一定幅度的提升。其原因可能是由于新加入的氟表面活性剂比碳氢表面活性剂具有更强的表面吸附趋势，三者的混合体系表面饱和吸附层中的氟表面活性剂使混合液获得较低的表面张力，使其具有更优良的清洗能力。因此，三者表面活性剂中的两者或三者复配后显示出协同效应，赋予工作液极低的表面张力，使所述封孔剂可以完全渗透润湿工件镀层表面及微孔。此时，所述表面活性剂组分联合封孔剂中的螯合剂、助洗剂和缓蚀剂顺利进入镀层微孔内部发挥清洗作用，清除了大部分引发腐蚀隐患的残留液体。

所述封孔剂所含的所述溶剂可以是水。

因此，所述封孔剂通过所含的组分之间协同作用，能够有效对镀层进行渗透交换清洗，有效除去镀层表面及其微孔中残留物；而且所述封孔剂能够与镀层表面成膜并强化所形成的膜层，从而提高镀层耐蚀防腐性能，同时有效降低或者避免镀层发生贾凡尼效应。

在上文所述封孔剂的基础上，本发明实施例还提供了所述封孔剂的一种制备方法。所述封孔剂制备方法流程工艺如图1所示，包括如下步骤：

S01：将缓蚀剂加入所述溶剂中混合处理，获得第一混合液；

S02：向所述第一混合液中加入助洗剂进行混合处理，获得第二混合液；

S03：向所述第二混合液中加入pH调节剂和螯合剂进行混合处理，获得第三混合液；

S04：向所述第三混合液中加入表面活性剂进行混合处理。

其中，所述步骤S01中，为了使得缓蚀剂能够有效溶解于所述溶剂中，一实施例中，可以对所述溶剂进行加热处理，以提高所述缓蚀剂的溶解性。如将所述溶剂加热至60℃以上。

另外，所述步骤S01至所述步骤S04中混合处理均是为了加速各组分的混合均匀。这样，所述封孔剂的制备方法通过对加料混合工序进行控制，使得各组分能够充分混合均匀，且形成的分散系稳定，从而能够有效保证制备的封孔剂性能的稳定性。而且所述封孔剂制备方法工艺条件易控，效率高。

另一发明，本发明实施例还提供了上文封孔剂的应用方法。具体的所述封孔剂在化金板的防腐蚀处理中的应用。这样，基于所述封孔剂及其制备方法所具有的优点，所述封孔剂能够被用于PCB如化金板等领域，以提高PCB如化金板镀层的耐蚀防腐性能和降低或避免镀层发生贾凡尼效应，从而使得PCB如化金板制程达到零报废生产。

在一实施例中，本发明实施例还提供了一种化金板的防腐蚀处理方法。所述化金板的防腐蚀处理方法包括如下步骤：

S05：将上文所述封孔剂进行稀释，配制工作液；

S06：将所述工作液加热至预定工作温度，然后将化金板置于所述工作液中进行浸泡处理。

其中，所述步骤S05的所述工作液中所述封孔剂的体积百分含量为6-12％、8-10％，具体可以是8％；其中，用于稀释所述封孔剂的溶液可以是水等常规的溶液。

所述步骤S06的所述浸泡处理应该是充分的，如浸泡处理的时间为3-5min，具体可以是3min。其中，预定工作温度可以根据工艺的要求而定，如50℃。

因此，所述化金板的防腐蚀处理方法采用上文所述封孔剂配制的工作液对化金板进行浸泡封孔处理，从而促使所述封孔剂对所述化金板的镀层一方面进行有效渗透交换清洗，同时在所述镀层表面成膜，以提高镀层耐蚀防腐性能，同时有效降低或者避免镀层发生贾凡尼效应。

现结合具体实例，对本发明实施例进行进一步详细说明。

1.封孔剂组合物实施例

实施例11

本实施例提供一种封孔剂组合物。所述封孔剂组合物包括如下组分：

本实施例所述封孔剂组合物按照如下步骤配制：

S11：在容器中加纯水10升，聚乙二醇200 5升，升温到不低于60度；

S12：加入OP-10乳化剂7.5升，搅拌溶解；

S13：加入十八硫醇800克，十六硫醇80克，加热使之溶解；

S14：加入醋酸镍NiAC2.4H₂O含量500g；

S15：加入氟化钠NaF含量120g；

S16：补水并搅拌均匀，冷却后包装。

实施例12

本实施例提供一种封孔剂组合物。所述封孔剂组合物包括如下组分：

其中，所述表面活性剂包括醋酸镍和氟化钠，且醋酸镍和氟化钠的质量比为1:1。

本实施例12所述封孔剂组合物的配制方法是按照本实施例配方参照实施例11中配制方法进行配制。

实施例13

本实施例提供一种封孔剂组合物。所述封孔剂组合物包括如下组分：

其中，所述表面活性剂包括醋酸镍和氟化钠以及三氯乙烯的混合物，且醋酸镍、氟化钠和三氯乙的质量比为1:1:1。

本实施例13所述封孔剂组合物的配制方法是按照本实施例配方参照实施例11中配制方法进行配制。

实施例14

本实施例提供一种封孔剂组合物。所述封孔剂组合物包括如下组分：

其中，所述表面活性剂包括醋酸镍和氟化钠以及三氯甲烷的混合物，且醋酸镍、氟化钠和三氯乙的质量比为1:1:1。

本实施例14所述封孔剂组合物的配制方法是按照本实施例配方参照实施例11中配制方法进行配制。

2.化金板的防腐蚀处理方法实施例

实施例21

本实施例提供一种化金板的防腐蚀处理方法。所述化金板的防腐蚀处理方法包括如下步骤：

S21：将实施例11提供的封孔剂加入纯水中得到8％体积比的工作液；

S22：将所述工作液加热至预定工作温度50℃，然后将化金板置于所述工作液中进行浸泡处理3分钟。

对本实施例21化金板进行防腐蚀处理后，对所述化金板的耐腐蚀性(盐雾测试)和抗贾凡尼效应(抗氧化OSP前微蚀达到5微米以上)等性能进行检测，检测结果得知：使用盐雾测试机在3-5％的氯化钠蒸汽中放置72小时无出现腐蚀现象，显示采用本发明实施例封孔剂对化金板进行防腐蚀处理后，赋予所述化金板优异的耐腐蚀性。经过抗贾凡尼效应测试结果得知，所述化金板经抗氧化OSP后无出现腐蚀现象以及镍金层剥离现象。由此可知采用本发明实施例封孔剂对化金板进行防腐蚀处理后，赋予所述化金板优异的耐腐蚀性的同时有效降低或者避免化金板发生贾凡尼效应。

实施例22

本实施例提供一种化金板的防腐蚀处理方法。所述化金板的防腐蚀处理方法包括如下步骤：

S21：将实施例12提供的封孔剂加入纯水中得到8％体积比的工作液；

S22：将所述工作液加热至预定工作温度30℃，然后将化金板置于所述工作液中进行浸泡处理3-5分钟。

实施例23

本实施例提供一种化金板的防腐蚀处理方法。所述化金板的防腐蚀处理方法包括如下步骤：

S21：将实施例13提供的封孔剂加入纯水中得到6％体积比的工作液；

S22：将所述工作液加热至预定工作温度30℃，然后将化金板置于所述工作液中进行浸泡处理3-5分钟。

实施例24

本实施例提供一种化金板的防腐蚀处理方法。所述化金板的防腐蚀处理方法包括如下步骤：

S21：将实施例14提供的封孔剂加入纯水中得到12％体积比的工作液；

S22：将所述工作液加热至预定工作温度30℃，然后将化金板置于所述工作液中进行浸泡处理3-5分钟。

对本实施例22至24化金板分别进行防腐蚀处理后，对所述化金板的耐腐蚀性(盐雾测试)和抗贾凡尼效应(抗氧化OSP前微蚀达到5微米以上)等性能进行检测，检测结果均与实施例21中结果基本相同，也即是采用本发明实施例封孔剂对化金板进行防腐蚀处理后，赋予所述化金板优异的耐腐蚀性的同时有效降低或者避免化金板发生贾凡尼效应。

因此，本发明实施例提供的封孔剂能够有效对镀层进行渗透交换清洗，实现对镀层有效的清洗作用；同时能够与镀层表面成膜并强化所形成的膜层，提高镀层耐蚀防腐性能，同时有效降低或者避免镀层发生贾凡尼效应。将所述封孔剂用于PCB如化金板等领域，以提高PCB如化金板镀层的耐蚀防腐性能和降低或避免镀层发生贾凡尼效应，从而使得PCB如化金板制程达到零报废生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种封孔剂，其特征在于，包括溶剂，还包括如下浓度的组分：

所述缓蚀剂包括聚乙二醇，所述pH调节剂包括十八硫醇，所述螯合剂包括十六硫醇，所述助洗剂包括OP-10乳化剂。

2.根据权利要求1所述的封孔剂，其特征在于：所述表面活性剂包括碳氢表面活性剂、生物表面活性剂和氟表面活性剂中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的封孔剂，其特征在于：所述碳氢表面活性剂包括醋酸镍；

所述生物表面活性剂包括三氯乙烯、三氯甲烷中的至少一种；

所述氟表面活性剂包括氟化钠。

4.一种权利要求1所述封孔剂的制备方法，包括如下步骤：

将缓蚀剂加入所述溶剂中混合处理，获得第一混合液；

向所述第一混合液中加入助洗剂进行混合处理，获得第二混合液；

向所述第二混合液中加入pH调节剂和螯合剂进行混合处理，获得第三混合液；

向所述第三混合液中加入表面活性剂进行混合处理。

5.权利要求1-3任一项所述封孔剂在化金板的防腐蚀处理中的应用。

6.一种化金板的防腐蚀处理方法，包括如下步骤：

将权利要求1-3任一项所述封孔剂或按照权利要求4所述制备方法制备的封孔剂进行稀释，配制工作液；

将所述工作液加热至预定工作温度，然后将化金板置于所述工作液中进行浸泡处理。

7.根据权利要求6所述的防腐蚀处理方法，其特征在于：所述工作液中的所述封孔剂的体积百分含量为6-12％；和/或

所述浸泡处理的时间为3-5min。

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