CN116810216A - 水溶性预焊剂及表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水溶性预焊剂，其含有(A)咪唑化合物、(B)胺化合物、(C)有机酸及(D)水，所述(B)成分含有选自(B1)受阻胺化合物及(B2)具有碳原子数10以上的烷基的胺化合物中的至少一者。

Description

水溶性预焊剂及表面处理方法

技术领域

本发明涉及水溶性预焊剂(preflux)及表面处理方法。

背景技术

印刷布线基板大多以形成有阻焊剂被膜的状态流通。在这样的情况下，印刷布线基板的大部分被阻焊剂被膜所覆盖。然而，为了搭载电子部件，在电极端子(焊盘)不存在阻焊剂被膜。因此，在将印刷布线基板流通或保管时，电极端子的表面容易被氧化。因此，对于印刷布线基板的电极端子而言，为了防止电极端子表面的氧化，有时对电极端子的表面实施镀金处理。但是，由于在镀金处理中使用贵金属，因此存在成本增高的问题。因此，在印刷布线基板中，采用了利用水溶性预焊剂在电极端子的表面形成有机被膜的方法来代替镀金处理(例如文献1(日本特开平6-322551号公报))。

然而，为了进行电子部件的焊接，印刷布线基板进行多次回流焊处理，每次暴露于高温下。而且，有机被膜因这样的多次回流焊处理而劣化，因此，存在电子部件的焊接性降低的隐患。因此，要求耐热性更良好的有机被膜。

发明内容

本发明的目的在于提供能够形成耐热性良好的有机被膜的水溶性预焊剂及表面处理方法。

根据本发明的一个方式，可以提供一种水溶性预焊剂，其含有(A)咪唑化合物、(B)胺化合物、(C)有机酸及(D)水，上述(B)成分含有选自(B1)受阻胺化合物及(B2)具有碳原子数10以上的烷基的胺化合物中的至少一者。

根据本发明的一个方式，可以提供一种表面处理方法，该方法具备：使用上述本发明的一个方式的水溶性预焊剂在电子基板的电极端子上形成有机被膜的工序。

根据本发明的一个方式，可以提供能够形成耐热性良好的有机被膜的水溶性预焊剂及表面处理方法。

具体实施方式

[水溶性预焊剂]

首先，对本实施方式的水溶性预焊剂组合物进行说明。本实施方式的水溶性预焊剂含有以下说明的(A)咪唑化合物、(B)胺化合物、(C)有机酸及(D)水。另外，(B)成分需要含有选自(B1)受阻胺化合物、以及(B2)具有碳原子数10以上的烷基的胺化合物中的至少一者。

本实施方式的水溶性预焊剂组合物能够形成耐热性良好的有机被膜的原因尚未确定，本发明人等推测如下。

即、水溶性预焊剂的有机被膜通常由(A)咪唑化合物形成。与此相对，在本实施方式中，可以推测(B1)受阻胺化合物、或(B2)具有碳原子数10以上的烷基的胺化合物形成了有机被膜的一部分。而且，可以推测，通过上述(B1)成分或(B2)成分，对有机被膜进一步赋予了抗氧化作用。

[(A)成分]

作为本实施方式中使用的(A)咪唑化合物，可举出咪唑类及苯并咪唑类。它们可以单独使用一种，也可以混合2种以上使用。

作为咪唑类，可举出：2-戊基咪唑、2-十一烷基-4-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-甲苯酰基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-苄基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-苄基咪唑、2,4-二苯基咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、2-苄基咪唑、2-苄基-4-甲基咪唑、2-苯基乙基咪唑、2-(2-苯基乙基)咪唑、以及2-(2-苯基戊基)咪唑等。

作为苯并咪唑类，可举出：2-丙基苯并咪唑、2-戊基苯并咪唑、2-辛基苯并咪唑、2-壬基苯并咪唑、2-己基-5-甲基苯并咪唑、2-(2-甲基丙基)苯并咪唑、2-(1-乙基丙基)苯并咪唑、2-(1-乙基戊基)苯并咪唑、2-环己基苯并咪唑、2-(2-环己基乙基)苯并咪唑、2-(5-环己基戊基)苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、2-苯基-5-甲基苯并咪唑、2-苄基苯并咪唑、2-(2-苯基乙基)苯并咪唑、2-(5-苯基戊基)苯并咪唑、2-(3-苯基丙基)-5-甲基苯并咪唑、2-(4-氯苄基)苯并咪唑、2-(3,4-二氯苄基)苯并咪唑、2-(2,4-二氯苄基)苯并咪唑、2-(巯基甲基)苯并咪唑、2-(2-氨基乙基)苯并咪唑、2,2’-亚乙基二苯并咪唑、2-(1-萘基甲基)苯并咪唑、2-(2-吡啶基)苯并咪唑、2-(2-苯基乙烯基)苯并咪唑、2-(苯氧基甲基)苯并咪唑、2-[(4-甲基苯基)甲基]-1H-苯并咪唑、2-[(4-氯苯基)甲基]-1H-苯并咪唑、以及2-(苯氧基甲基)-5-甲基苯并咪唑等。

相对于水溶性预焊剂100质量％，(A)成分的配合量优选为0.01质量％以上且10质量％以下，更优选为0.05质量％以上且5质量％以下。(A)成分的配合量为上述下限以上时，能够更容易地形成防锈膜等有机被膜。另外，(A)成分的配合量为上述上限以下时，不溶解部分也不会增多，在经济上也是优选的。

[(B)成分]

本实施方式中使用的(B)胺化合物需要含有选自(B1)受阻胺化合物及(B2)具有碳原子数10以上的烷基的胺化合物中的至少一者。通过上述的(B1)成分或(B2)成分，能够提高有机被膜的回流焊耐热性。它们可以单独使用一种，也可以混合2种以上使用。

(B1)成分具有以下述通式(B1)表示的结构。

通式(B1)中，R¹独立地为甲基或乙基，优选为甲基。

X为氢、碳原子数1～12的烷基、或碳原子数1～12的烷氧基。另外，在X为氢的情况下，是以下述通式(B1-1)表示的结构。在X为碳原子数1～12的烷基的情况下，是以下述通式(B1-2)表示的结构。在X为碳原子数1～12的烷氧基的情况下，是以下述通式(B1-3)表示的结构。

需要说明的是，在(B1)成分中，波浪线之前的部分的结构没有特别限定。

(B1)成分的1分子中的通式(B1)表示的结构的数量优选为1以上且10以下，更优选为2以上且4以下。

通式(B1-1)中，R¹独立地为甲基或乙基，优选为甲基。

作为具有以通式(B1-1)表示的结构的化合物，可举出：癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、1,2,3,4-丁烷四甲酸四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、以及甲基丙烯酸2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯等。

通式(B1-2)中，R¹独立地为甲基或乙基，优选为甲基。

R²为碳原子数1～12的烷基，优选为碳原子数1～8的烷基，更优选为碳原子数1～3的烷基，特别优选为甲基。

作为具有以通式(B1-2)表示的结构的化合物，可举出：[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]乙基]丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、1,2,3,4-丁烷四甲酸四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、以及甲基丙烯酸1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基酯等。

通式(B1-3)中，R¹独立地为甲基或乙基，优选为甲基。

R³为碳原子数1～12的烷基，优选为碳原子数4～11的烷基，更优选为碳原子数8～11的烷基，特别优选为辛基或十一烷基。

作为具有以通式(B1-3)表示的结构的化合物，可举出：双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、以及双(1-十一烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)碳酸酯等。

相对于水溶性预焊剂100质量％，(B1)成分的配合量为优选为0.1质量％以上且10质量％以下，更优选为0.3质量％以上且5质量％以下，特别优选为0.5质量％以上且2质量％以下。在(B1)成分的配合量为上述下限以上的情况下，能够进一步提高所形成的有机被膜的耐热性。另外，在(B1)成分的配合量为上述上限以下的情况下，连续使用水溶性预焊剂时(B1)成分的量不易过量，从这方面考虑是优选的。

从同样的观点考虑，(B1)成分相对于(A)成分的质量比((B1)/(A))优选为1/5以上且5/1以下，更优选为1/2以上且4/1以下，特别优选为1/1以上且3/1以下。

(B2)成分是具有碳原子数10以上的烷基的胺化合物。

作为碳原子数10以上的烷基，可举出：癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基及二十烷基等。其中，优选为癸基或十二烷基。

在1分子胺化合物中，碳原子数10以上的烷基为1个以上即可，可以为2个，也可以为3个。

胺化合物可以为伯胺，也可以为仲胺，还可以为叔胺。

作为(B2)成分，可举出癸胺、十二烷基胺、N,N-二甲基癸胺及N,N-二甲基十二烷基胺等。

相对于水溶性预焊剂100质量％，(B2)成分的配合量优选为0.1质量％以上且10质量％以下，更优选为0.2质量％以上且5质量％以下，特别优选为0.3质量％以上且2质量％以下。在(B2)成分的配合量为上述下限以上的情况下，能够进一步提高所形成的有机被膜的耐热性。另外，在(B2)成分的配合量为上述上限以下的情况下，连续使用水溶性预焊剂时(B2)成分的量不易过量，从这方面考虑是优选的。

从同样的观点考虑，(B2)成分相对于(A)成分的质量比((B2)/(A))优选为1/5以上且5/1以下，更优选为1/2以上且4/1以下，特别优选为1/1以上且3/1以下。

在能够实现本发明的课题的范围内，除(B1)成分及(B2)成分以外，(B)成分还可以包含其它胺化合物(以下，也称为(B3)成分)。作为(B3)成分，可举出除(B1)成分及(B2)成分以外的胺化合物。然而，从(B3)成分会对有机被膜造成不良影响的观点考虑，(B)成分优选使用(B1)成分及(B2)成分。另外，相对于(B)成分100质量％，(B1)成分及(B2)成分的合计配合量优选为80质量％以上，更优选为90质量％以上。

相对于水溶性预焊剂100质量％，(B)成分的配合量优选为0.1质量％以上且10质量％以下，更优选为0.3质量％以上且5质量％以下，特别优选为0.5质量％以上且2质量％以下。在(B)成分的配合量为上述下限以上的情况下，能够进一步提高所形成的有机被膜的耐热性。另外，在(B)成分的配合量为上述上限以下的情况下，连续使用水溶性预焊剂时(B)成分的量不易过量，从这方面考虑是优选的。

[(C)成分]

作为本实施方式中使用的(C)有机酸，可举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、庚酸、乙醇酸、酒石酸、乳酸、氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、溴乙酸及甲氧基乙酸等。其中，从容易使(A)成分水溶化的观点考虑，优选使用甲酸、乙酸、或庚酸，特别优选使用乙酸或庚酸。另外，它们可以单独使用一种，也可以混合2种以上使用。

相对于水溶性预焊剂100质量％，(C)成分的配合量优选为1质量％以上且40质量％以下，更优选为2质量％以上且30质量％以下。(B)成分的配合量为上述范围内时，能够使(C)成分充分地水溶化。

[(D)成分]

本实施方式中使用的(D)水是水溶性预焊剂中除(A)成分、(B)成分及(C)成分以及以下说明的其它成分以外的剩余部分。

[(E)成分]

本实施方式的水溶性预焊剂优选进一步含有(E)配位酮(complexon、配位剂)化合物。通过该(E)成分，能够提高水溶性预焊剂处理液的稳定性。

作为配位酮化合物，可举出乙二胺四乙酸铁钠及乙二胺四乙酸四钠水合物等。

在使用(E)成分的情况下，相对于水溶性预焊剂100质量％，其配合量优选为0.01质量％以上且10质量％以下，更优选为0.05质量％以上且5质量％以下。

[(F)成分]

本实施方式的水溶性预焊剂优选进一步含有(F)络合物被膜形成助剂。然而，在添加与铜的络合物被膜形成助剂时，根据条件，有时会在基板的镀金层上也形成被膜，发生镀金层的变色，因此需要注意。

作为络合物被膜形成助剂，可举出：甲酸铜、氯化亚铜、氯化铜、草酸铜、乙酸铜、氢氧化铜、碳酸铜、磷酸铜、硫酸铜、甲酸锰、氯化锰、草酸锰、硫酸锰、乙酸锌、乙酸铅、乙酸镍、乙酸钡、氢化锌、氯化亚铁、氯化铁、氧化亚铁、氧化铁、碘化铜、溴化亚铜及溴化铜等金属化合物。这些络合物被膜形成助剂可以单独使用1种，也可以混合2种以上使用。

在使用(F)成分的情况下，相对于水溶性预焊剂100质量％，其配合量优选为0.01质量％以上且10质量％以下，更优选为0.05质量％以上且5质量％以下。

[其它成分]

在不妨害本发明效果的范围内，本实施方式的水溶性预焊剂可以含有有机溶剂、缓冲液及添加剂等。

作为有机溶剂，可举出甲醇、乙醇及丙酮等。

作为缓冲液中的碱，可举出：氨、二乙胺、三乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、异丙基乙醇胺、氢氧化钠及氢氧化钾等。

在使用这些成分的情况下，相对于水溶性预焊剂100质量％，其配合量优选为0.01质量％以上且10质量％以下，更优选为0.05质量％以上且5质量％以下。

[表面处理方法]

接下来，对本实施方式的表面处理方法进行说明。

本实施方式的表面处理方法是具备使用本实施方式的水溶性预焊剂在电子基板的电极端子上形成有机被膜的工序的方法。

作为电子基板，可举出印刷布线基板及半导体用基板等。

作为有机被膜的形成方法，例如可以采用如下方法：在实施了对作为处理对象的印刷布线基板的电极端子的表面进行脱脂、化学抛光(软蚀刻(soft etching))、酸洗、水洗的前处理工序之后，将印刷布线基板在水溶性预焊剂中以10～60℃浸渍1秒钟～100分钟(优选在20～50℃下浸渍5秒钟～60分钟，更优选在20～50℃下浸渍10秒钟～10分钟)的方法。由此，咪唑化合物附着于电极端子的表面，处理温度越高，处理时间越长，其附着量越多。此时，更优选利用超声波。需要说明的是，也可以通过例如喷雾法、毛刷涂布、辊涂等其它涂布方法来形成有机被膜。

如上所述，可以在电子基板上形成有机被膜(防锈膜等)。

实施例

接下来，通过实施例及比较例进一步详细地对本发明进行说明，但本发明并不受这些例子的任何限定。需要说明的是，将实施例及比较例中使用的材料示于以下。

((A)成分)

咪唑化合物A：2,4-二苯基咪唑

咪唑化合物B：2-[(4-甲基苯基)甲基]-1H-苯并咪唑

咪唑化合物C：2-[(4-氯苯基)甲基]-1H-苯并咪唑

咪唑化合物D：2-苯基苯并咪唑

((B1)成分)

胺化合物A：在1分子中具有2个以通式(B1-1)表示的结构的受阻胺化合物、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、商品名“Tinuvin 770DF”、BASF公司制

((B2)成分)

胺化合物B：N,N-二甲基癸胺

((B3)成分)

胺化合物C：N-苯基乙二胺

胺化合物D：辛基胺

((C)成分)

有机酸A：乙酸

有机酸B：庚酸

((D)成分)

水：纯水

((E)成分)

配位酮化合物A：乙二胺四乙酸铁钠、Kishida Chemical公司制

配位酮化合物B：乙二胺四乙酸四钠水合物

((F)成分)

络合物被膜形成助剂A：氯化铁(ferric chloride(III))

络合物被膜形成助剂B：乙酸锌二水合物

(其它成分)

pH调整剂：氨水、Kishida Chemical公司制

[实施例1]

相对于水83.4质量％，溶解咪唑化合物A 0.3质量％、有机酸A15质量％、有机酸B0.1质量％、胺化合物A 0.9质量％及配位酮化合物A 0.3质量％，得到了水溶性预焊剂。另外，用作为缓冲液(pH调整剂)的25质量％氨水对得到的水溶性预焊剂进行pH调整，制成了能够形成被膜的水溶性预焊剂处理液。

[实施例2～8]

除了按照表1所示的组成配合了各材料以外，与实施例1同样地得到了水溶性预焊剂及处理液。

[比较例1～3]

除了按照表1所示的组成配合了各材料以外，与实施例1同样地得到了水溶性预焊剂及处理液。

＜水溶性预焊剂的评价＞

通过如下所述的方法对水溶性预焊剂的性能(外观、回流焊耐热性)进行了评价。将得到的结果示于表1。

(1)外观

对双面覆铜层叠板(大小：7.5mm×50mm、厚度：2mm)进行脱脂、软蚀刻及水洗，并清洗表面，然后，在水溶性预焊剂处理液中于40℃下浸渍2分钟而形成被膜，进行水洗、热风干燥，得到了试验基板。对该试验基板观察外观，按照下述的基准进行了评价。

A：未观察到不均、条纹。

C：可观察到不均、条纹。

(2)回流焊耐热性

对铜板(大小：50mm×50mm、厚度：0.5mm)进行脱脂、软蚀刻及水洗，并清洗表面，然后，在水溶性预焊剂处理液中于40℃下浸渍2分钟而形成被膜，进行水洗、热风干燥，得到了试验基板。

对于该试验基板，实施3次回流焊处理(预热：150～190℃、约70秒钟，熔融温度：220℃以上、约40秒钟，峰值温度：250℃)，使用焊料组合物(田村制作所株式会社制、焊膏“TLF-204-171A”)进行了反润湿试验。然后，按照以下的基准对回流焊耐热性进行了评价。

A：焊料的润湿性良好。

C：在焊料观察到反润湿(dewetting)。

根据表1所示的结果，确认了对于本发明的水溶性预焊剂(实施例1～8)而言，外观及回流焊耐热性均良好。因此，确认了根据本发明，可以得到能够形成耐热性良好的有机被膜的水溶性预焊剂。

Claims (10)

1.一种水溶性预焊剂，其含有(A)咪唑化合物、(B)胺化合物、(C)有机酸及(D)水，

所述(B)成分含有选自(B1)受阻胺化合物及(B2)具有碳原子数10以上的烷基的胺化合物中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的水溶性预焊剂，其进一步含有(E)配位酮化合物。

3.根据权利要求1或2所述的水溶性预焊剂，其进一步含有(F)络合物被膜形成助剂。

4.根据权利要求1或2所述的水溶性预焊剂，其中，

所述(B1)成分为选自癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、1,2,3,4-丁烷四甲酸四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、甲基丙烯酸2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯、[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]乙基]丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、1,2,3,4-丁烷四甲酸四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、甲基丙烯酸1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、以及双(1-十一烷氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)碳酸酯中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的水溶性预焊剂，其中，

所述(B2)成分为选自癸胺、十二烷基胺、N,N-二甲基癸胺及N,N-二甲基十二烷基胺中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的水溶性预焊剂，其不含有除所述(B1)成分及所述(B2)成分以外的胺化合物。

7.根据权利要求1或2所述的水溶性预焊剂，其中，

所述(C)成分含有乙酸及庚酸。

8.根据权利要求1或2所述的水溶性预焊剂，其中，

相对于所述水溶性预焊剂100质量％，所述(A)成分的配合量为0.01质量％以上且10质量％以下，

相对于所述水溶性预焊剂100质量％，所述(B)成分的配合量为0.1质量％以上且10质量％以下，

相对于所述水溶性预焊剂100质量％，所述(C)成分的配合量为1质量％以上且40质量％以下。

9.一种表面处理方法，该方法具备：

使用权利要求1～8中任一项所述的水溶性预焊剂在电子基板的电极端子上形成有机被膜的工序。

10.根据权利要求9所述的表面处理方法，其中，

形成所述有机被膜的工序是在实施了对作为处理对象的印刷布线基板的电极端子的表面进行脱脂、化学抛光、酸洗、水洗的前处理工序之后，将所述印刷布线基板在所述水溶性预焊剂中以10～60℃浸渍1秒钟～100分钟的工序。