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Allgemeiner Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Oberflächenbehandlungsmittel
und insbesondere ein Oberflächenbehandlungsmittel, das
für die Oberflächenbehandlung eines Substrats
verwendet werden kann, das eine Oberfläche hat, die Kupfer
oder eine Legierung davon aufweist.
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Als
Oberflächenbehandlungsmittel zum Behandeln eines aus Kupfer
oder einer Legierung davon hergestellten Stromleiterkreises, um
die Anlaufschutzeigenschaften oder die Lötbarkeit zu verbessern,
offenbaren die ungeprüften
Japanischen
Patentveröffentlichungen (JPA) Hei 5-163585 ,
5-237688 ,
7-54169 und
11-177218 ein wasserlösliches
Vorlötmittel (OSP: organisches Schutzmittel für
die Lötbarkeit), das eine Imidazolverbindung, wie etwa
Benzimidazol, enthält. In Hinblick auf die Umwelt ist in
den letzten Jahren häufig ein bleifreies Lötmittel
verwendet worden.
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Das
bleifreie Lötmittel hat einen Schmelzpunkt, der höher
als der eines herkömmlichen eutektischen Lötmittels
ist. Deshalb muß das Löten des bleifreien Lötmittels
bei einer hohen Temperatur erfolgen. Wenn das Löten unter
Verwendung des bleifreien Lötmittels vorgenommen wird,
muß die aus einem Oberflächenbehandlungsmittel
erzeugte Beschichtung auf einem Substrat folglich wärmebeständig
sein.
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Als
Oberflächenbehandlungsmittel, das eine Beschichtung mit
hervorragender Wärmebeständigkeit bildet, offenbart
die ungeprüfte
Japanische
Patentveröffentlichung (JPA) Hei 3-13584 ein Oberflächenbehandlungsmittel,
das eine Zinkverbindung enthält. Die aus diesem Oberflächenbehandlungsmittel
erzeugte Beschichtung ist jedoch in bezug auf die Wärmebeständigkeit
noch nicht ausreichend zufriedenstellend.
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts des vorstehend aufgeführten
Standes der Technik entstanden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Oberflächenbehandlungsmittel anzugeben, das
nicht nur zum Löten mit einem herkömmlichen eutektischen
Lötmittel, sondern auch mit einem bleifreien Lötmittel
verwendet werden kann und das eine Beschichtung mit hervorragender
Wärmebeständigkeit bildet.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein Oberflächenbehandlungsmittel
für die Oberflächenbehandlung eines Substrats
angegeben, das eine Oberfläche hat, die Kupfer oder eine
Legierung davon aufweist, wobei das Oberflächenbehandlungsmittel
eine Lösung von einer Imidazolverbindung und einem Zuckeralkohol
aufweist, wobei diese Lösung Zinkionen enthält.
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Ausführliche Beschreibung
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Das
erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
weist eine Lösung von einer Imidazolverbindung und einem
Zuckeralkohol auf, und diese Lösung enthält Zinkionen.
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Zu
Beispielen der Imidazolverbindung gehören Benzimidazolverbindungen,
wie etwa 2-Propylbenzimidazol, 2-Cyclohexylbenzimidazol, 2-Phenylbenzimidazol,
2-Benzylbenzimidazol, 2-(3-Phenylpropyl)-5-methylbenzimidazol, 2-(Mercaptomethyl)benzimidazol,
2-(1-Naphthylmethyl)benzimidazol, 2-(5'-Phenyl)pentylbenzimidazol,
2-Phenylethylbenzimidazol und 5-Chlor-2-octylbenzimidazol, andere
Imidazolverbindungen, wie 2,4-Dipehnyl-5-methylimidazol, 2-Pentylimidazol,
2-Undecyl-4-methylimidazol, 2,4-Dimethylimidazol, 2,4-Diphenylimidazol,
2,4,5-Triphenylimidazol, 2-Benzylimidazol und 2-Benzyl-4-methylimidazol,
und dergleichen. Diese Imidazolverbindungen können allein
oder als Gemisch verwendet werden.
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Die
Konzentration der Imidazolverbindung im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel beträgt im Hinblick
auf ein besseres Schichtbildungsvermögens bzw. eine bessere
Fähigkeit zur Ausbildung einer Beschichtung vorzugsweise
mindestens 0,01 Masse-%, stärker bevorzugt mindestens 0,05
Masse-%, und im Hinblick eine ausreichende Auflösung der
Imidazolverbindung im erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel,
um die Gleichmäßigkeit des erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittels zu verbessern, vorzugsweise
höchstens 5 Masse-%, stärker bevorzugt höchstens
1 Masse-%. Unter diesen oben angegebenen Aspekten beträgt
die Konzentration der Imidazolverbindung im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel vorzugsweise 0,01 bis 5 Masse-%,
stärker bevorzugt 0,05 bis 1 Masse-%.
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Eines
der wichtigen Merkmale besteht gemäß der vorliegenden
Erfindung darin, daß im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel ein Zuckeralkohol verwendet
wird. Der Zuckeralkohol bindet sich an die im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel herausgelösten Kupferionen.
Die Fähigkeit zur Ausbildung einer Beschichtung des erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittels wird folglich auf der Oberfläche
eines Substrats verbessert, wenn diese Oberfläche Kupfer
oder eine Legierung davon aufweist, und die Fähigkeit zur
Ausbildung einer Beschichtung wird auch auf der Oberfläche
eines Substrats gehemmt, wenn diese Oberfläche ein von
Kupfer verschiedenes Metall und eine Legierung davon aufweist.
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Wenn
das erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
für die Herstellung einer gedruckten Leiterplatte verwendet
wird, so kann das Oberflächenbehandlungsmittel dazu dienen,
die Anlaufschutzeigenschaften oder die Lötbarkeit einer
elektrischen Schaltung zu verbessern, die Kupfer oder eine Legierung
davon aufweist.
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In
einigen Fällen liegt in der aus Kupfer erzeugten elektrischen
Schaltung auf der gedruckten Leiterplatte gleichzeitig zusammen
mit dem Kupfer ein von Kupfer verschiedenes Metall, wie Gold, Silber,
Aluminium oder Zinn, vor. Wenn in diesem Fall ein herkömmliches
Oberflächenbehandlungsmittel verwendet wird, das eine Imidazolverbindung
enthält, kann es in der Beschichtung des Oberflächenbehandlungsmittels
zu einer Verfärbung kommen, da die Beschichtung auch auf
der Oberfläche eines von Kupfer verschiedenen Metalls erzeugt
wird. Wenn demgegenüber das erfindungsgemäße
Oberflächenbehandlungsmittel verwendet wird, kann eine
solche Verfärbung der Beschichtung des Oberflächenbehandlungsmittels
unterdrückt werden.
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Im
erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel
wird als Zusatz zur Unterdrückung der Ausbildung einer
Beschichtung auf dem von Kupfer verschiedenen Metall oder einer
Legierung davon anstelle eines herkömmlichen Chelatbildners
für Kupferionen zudem ein Zuckeralkohol verwendet. Das
erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
weist folglich Vorteile, wie beispielsweise den auf, daß sich
der während der Erzeugung der Beschichtung erhaltene flüssige
Abfall leicht behandeln läßt, was zu einer geringeren
Umweltbelastung führt.
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Zu
Beispielen des Zuckeralkohols gehören Monosaccharidalkohole,
wie Manitol, Sorbitol, Xylitol, Erythritol, Maltitol und Lactitol;
Disaccharidalkohole, wie Saccharose, und Polysaccharidalkohole,
wie Oligosaccharid. Diese Zuckeralkohole können allein
oder als Gemisch verwendet werden. Im Hinblick auf die Unterdrückung
der Ausbildung der Beschichtung auf dem von Kupfer verschiedenen
Metall, wie Gold, ist von diesen Zuckeralkoholen zumindest eine
Verbindung bevorzugt, die aus der Gruppe von Manitol, Sorbitol und
Xylitol ausgewählt ist.
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Die
Konzentration des Zuckeralkohols im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel beträgt im Hinblick
auf eine bessere Wärmebeständigkeit der aus dem
erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel
erzeugten Beschichtung vorzugsweise mindestens 0,01 Masse-%, stärker
bevorzugt mindestens 0,05 Masse-%, und aus ökonomischen
Gesichtspunkten vorzugsweise höchstens 7 Masse-%, stärker
bevorzugt höchstens 4 Masse-%, stärker bevorzugt
höchstens 1 Masse-%. Unter den oben angegebenen Aspekten
beträgt die Konzentration des Zuckeralkohols im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel vorzugsweise 0,01 bis 7 Masse-%,
stärker bevorzugt 0,05 bis 4 Masse-%, stärker
bevorzugt 0,01 bis 1 Masse-%.
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Eine
Lösung von der Imidazolverbindung und dem Zuckeralkohol
kann hergestellt werden, indem die Imidazolverbindung und der Zuckeralkohol
in einem Lösungsmittel gelöst werden.
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Zu
Beispielen des Lösungsmittels gehören Wasser,
wie etwa einem Ionenaustausch unterzogenes Wasser, reines Wasser
und hochreines Wasser, Säuren, wie etwa organische Säuren
und anorganische Säuren, wasserlösliche organische
Lösungsmittel und dergleichen. Von diesen Lösungsmitteln
sind angesichts der Beschleunigung der Auflösung der Imidazolverbindung
Säuren und wasserlösliche organische Lösungsmittel bevorzugt.
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Zu
den Säuren gehören organische Säuren
und anorganische Säuren. Die organischen Säuren
und die anorganischen Säuren können allein oder
als Gemisch verwendet werden.
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Zu
Beispielen der organischen Säuren gehören Ameisensäure,
Essigsäure, Propionsäure, Glycolsäure,
n-Buttersäure, Isobuttersäure, Arcylsäure,
Crotonsäure, Isocrotonsäure, Oxasäure,
Malonsäure, Succinsäure, Adipinsäure,
Maleinsäure, Acetylendicarbonsäure, Monochloressigsäure,
Trichloressigsäure, Monobromessigsäure, Milchsäure,
Oxybuttersäure, Glycerinsäure, Weinsäure, Äpfelsäure,
Citronensäure, Heptylsäure, Capronsäure
und dergleichen. Die organischen Säuren können
allein oder als Gemisch verwendet werden.
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Zu
Beispielen der anorganischen Säuren gehören Salzsaure,
Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure
und dergleichen. Diese anorganischen Säuren können
allein oder als Gemisch verwendet werden.
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Die
Löslichkeit der Imidazolverbindung in der Säure
ist unterschiedlich, wobei dies von der Art der Imidazolverbindung
und der der Säure abhängt. Folglich ist es bevorzugt,
daß die Art und Menge der Säure in Abhängigkeit
von der Art der Imidazolverbindung ausgewählt wird.
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Die
Konzentration der Säure im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel beträgt angesichts
einer ausreichenden Auflösung der Imidazolverbindung vorzugsweise
mindestens 1 Masse-%, stärker bevorzugt mindestens 1,5
Masse-%, stärker bevorzugt mindestens 3 Masse-%, und im
Hinblick auf eine bessere Fähigkeit zur Ausbildung einer
Beschichtung des erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittels vorzugsweise
höchstens 80 Masse-%, stärker bevorzugt höchstens
50 Masse-%, stärker bevorzugt höchstens 30 Masse-%.
Unter den oben angegebenen Aspekten beträgt die Konzentration
der Säure im erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel
vorzugsweise 1 bis 80 Masse-%, stärker bevorzugt 1,5 bis
50 Masse-%, stärker bevorzugt 3 bis 30 Masse-%.
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Zu
Beispielen des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels
gehören Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Ethylenglycolmonomethylether,
Ethylenglycolmonoethylether und dergleichen. Die Konzentration des wasserlöslichen
organischen Lösungsmittels im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel beträgt im Hinblick
auf eine ausreichende Auflösung der Imidazolverbindung
vorzugsweise mindestens 1 Masse-%, stärker bevorzugt mindestens
1,5 Masse-%, stärker bevorzugt mindestens 3 Masse-%, und
im Hinblick auf eine bessere Fähigkeit zur Ausbildung einer
Beschichtung des erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittels
vorzugsweise höchstens 80 Masse-%, stärker bevorzugt
höchstens 30 Masse-%, stärker bevorzugt höchstens
15 Masse-%. Unter den oben angegebenen Aspekten beträgt
die Konzentration des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels
im erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel
vorzugsweise 1 bis 80 Masse-%, stärker bevorzugt 1,5 bis
30 Masse-%, stärker bevorzugt 3 bis 15 Masse-%.
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Die
Menge des Lösungsmittels im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel wird so eingestellt, daß die
Imidazolverbindung, der Zuckeralkohol und die Zinkionen im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel jeweils in der gewünschten
Konzentration enthalten sind.
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Die
Aufnahme der Zinkionen im erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel
kann z. B. durch die Verwendung einer Verbindung erfolgen, die Zinkionen
bildet, wenn die Verbindung in den Komponenten gelöst wird,
die im erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel
verwendet werden. Für die Bezeichnung "eine Verbindung,
die Zinkionen erzeugt, wenn die Verbindung in den Komponenten gelöst
wird, die im Oberflächenbehandlungsmittel verwendet werden"
steht hier nachfolgend "Zinkionen erzeugende Verbindung".
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Es
ist bevorzugt, daß die Zinkionen erzeugende Verbindung
eine Zinkverbindung ist, die sich leicht in den Komponenten löst,
die im erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel
verwendet werden. Wenn z. B. Essigsäure im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel enthalten ist, dann wird als
Zinkionen erzeugende Verbindung vorzugsweise Zinkacetat verwendet,
da sich Zinkacetat leicht in Essigsäure löst.
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Zu
Beispielen der Zinkionen erzeugenden Verbindung gehören
Zinkoxid, Zinkacetat, Zinkformiat, Zinksulfid, Zinkphosphat, Zinksulfat,
Zinkchlorid und dergleichen. Diese Zinkionen erzeugenden Verbindungen können
allein oder als Gemisch verwendet werden. Von den Zinkionen erzeugenden
Verbindungen ist angesichts des Umstandes, daß diese Verbindungen
eine gute Löslichkeit aufweisen und in einer Flüssigkeit
beständig vorliegen können, zumindest eine Verbindung
bevorzugt, die aus der Gruppe von Zinkoxid, Zinkacetat und Zinkformiat
ausgewählt ist.
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Die
Zinkionen können erzeugt werden, wenn die Zinkionen erzeugende
Verbindung in dem vorstehend genannten Lösungsmittel gelöst
wird.
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Die
Konzentration der Zinkionen im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel beträgt im Hinblick
auf eine bessere Wärmebeständigkeit der aus dem
erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel
erzeugten Beschichtung vorzugsweise mindestens 0,03 Masse-%, stärker
bevorzugt mindestens 0,1 Masse-%, stärker bevorzugt mindestens
0,2 Masse-%, und im Hinblick auf eine bessere Löslichkeit
der Imidazolverbindung höchstens 0,5 Masse-%. Unter den
oben angegebenen Aspekten beträgt die Konzentration der Zinkionen
im erfindungsgemäßen Oberflachenbehandlungsmittel
vorzugsweise 0,03 bis 0,5 Masse-%, stärker bevorzugt 0,1
bis 0,5 Masse-%, stärker bevorzugt 0,2 bis 0,5 Masse-%.
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Die
Konzentration der Zinkionen im erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel ist ein Wert, der bestimmt
wird, indem die Menge der Zinkionen erzeugenden Verbindung gemessen
wird, die im erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsmittel
gelöst ist, wovon die Zinkmenge gemessen wird, die in der
gelösten, Zinkionen erzeugenden Verbindung enthalten ist,
und die Zinkmenge durch die Gesamtmenge des Oberflächenbehandlungsmittels
geteilt wird.
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Das
erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
läßt sich leicht herstellen, indem die Imidazolverbindung,
der Zuckeralkohol und die Zinkionen erzeugende Verbindung jeweils
in der gewünschten Menge im Lösungsmittel gelöst
werden. Die Temperatur des Lösungsmittels ist nicht besonders
eingeschränkt, und sie ist gewöhnlich eine übliche
Temperatur, wenn die Imidazolverbindung, der Zuckeralkohol und die
Zinkionen erzeugende Verbindung in dem Lösungsmittel gelöst
werden.
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Das
erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
kann Kupferionen enthalten, um die Fähigkeit des erfindungsgemäßen
Oberflachenbehandlungsmittels zur Ausbildung einer Beschichtung
auf der Oberfläche eines Substrats zu verbessern, dessen
Oberfläche Kupfer oder eine Legierung davon aufweist.
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Übrigens
kann das erfindungsgemäße Oberflachenbehandlungsmittel
je nach Bedarf Zusätze, wie etwa ein Hilfsmittel zur Verbesserung
der Fähigkeit zur Ausbildung einer Beschichtung und ein
Mittel zur Stabilisierung der Löslichkeit, enthalten.
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Als
Substrat, auf das das erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
aufgebracht werden kann, können z. B. eine gedruckte Leiterplatte,
auf der mit Kupfer oder einer Legierung davon ein leitendes Muster
ausgebildet ist, und dergleichen genannt werden. Zu Beispielen der
gedruckten Leiterplatte gehören eine starre gedruckte Leiterplatte,
eine flexible gedruckte Leiterplatte und dergleichen. Das erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
kann geeignet bei einer aus Kupfer auf der gedruckten Leiterplatte
erzeugten Schaltung verwendet werden. Die Kupferlegierung enthält
vorzugsweise mindestens 50 Masse-% Kupfer und höchstens
50 Masse-% eines von Kupfer verschiedenen Metalls, wie Zinn, Gold,
Silber oder Aluminium.
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Die
Temperatur des Oberflächenbehandlungsmittels kann gewöhnlich
etwa 25°C bis etwa 35°C betragen, wenn das erfindungsgemäße
Oberflächenbehandlungsmittel auf ein Substrat aufgebracht
wird. Das erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
kann z. B. durch Tauchen, Sprühen und dergleichen auf ein Substrat
aufgebracht werden. Wenn das Tauchen angewendet wird, kann der zum
Eintauchen des Substrats in das erfindungsgemäße
Oberflächenbehandlungsmittel erforderliche Zeitraum z.
B. etwa 15 bis etwa 120 Sekunden betragen.
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Wenn
das erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
mittels einer Vorrichtung, wie z. B. einer automatischen Behandlungsvorrichtung,
auf ein Substrat aufgebracht wird, können z. B. die folgenden
Verfahren angewendet werden: ein Verfahren, bei dem alle Komponenten
für das Oberflächenbehandlungsmittel miteinander
gemischt werden und das entstandene Gemisch der Vorrichtung zugeführt
wird; ein Verfahren, bei dem jede Komponente für das Oberflächenbehandlungsmittel
entsprechend der Vorrichtung zugeführt wird und die Komponenten
in der Vorrichtung miteinander gemischt werden, so daß ein
Oberflächenbehandlungsmittel mit der gewünschten
Zusammensetzung erhalten wird, und dergleichen.
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Wenn
das letztere Verfahren angewendet wird, ist die Konzentration jeder
Komponente nicht besonders begrenzt. Der Vorrichtung kann z. B.
jede Komponente mit einer hohen Konzentration zugeführt
werden, und eine Säure oder Wasser kann der Vorrichtung
zugeführt werden, um die jeweilige Komponente zu verdünnen,
so daß sie die gewünschte Konzentration aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend auf der Basis von Arbeitsbeispielen
ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf diese Arbeitsbeispiele beschränkt.
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Beispiele 1 bis 7 und Vergleichsbeispiele
1 bis 9
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Eine
Imidazolverbindung, ein Zuckeralkohol und eine Zinkverbindung als
Zinkionen erzeugende Verbindung, wie sie in Tabelle 1 angegeben
sind, wurden in einem gemischten Lösungsmittel aus einer
Säure, wie sie in Tabelle 1 aufgeführt ist, und
dem Ionenaustausch unterzogenen Wasser mit einer Temperatur von
25°C gelöst, so daß ein Oberflächenbehandlungsmittel
erhalten wurde.
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Mit
einer Seite eines Glas-Epoxid-Substrats, das von Hitachi Chemical
Company, Ltd. unter der Produktbezeichnung GEA-67N im Handel erhältlich
ist, mit einer Dicke von 1,6 mm wurde eine Kupferfolie mit einer
Dicke von 18 μm laminiert, so daß ein Substrat
hergestellt wurde, das auf einer Oberfläche mit einer Kupferfolie
laminiert ist. Auf der Kupferfolienoberfläche des Substrats
wurden 40 leitende Muster erzeugt, die jeweils eine rechteckige
Form mit 0,3 mm × 8 mm aufwiesen, so daß ein Substrat
für die Behandlung erhalten wurde.
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Das
Substrat für die Behandlung wurde in ein Mikroätzmittel
getaucht, das von MEC COMPANY LTD. unter der Handelsbezeichnung
MECBRITE CB-801 im Handel erhältlich ist, so daß ein
Substrat mit einer Kupferfolienoberfläche erhalten wurde,
die in einer Tiefe von 1 μm geätzt war, und dieses
Substrat wurde mit Wasser gewaschen. Danach wurde jedes Substrat
für 60 Sekunden in das vorstehend erhaltene Oberflächenbehandlungsmittel
mit einer Flüssigkeitstemperatur von 30°C getaucht,
mit Wasser gewaschen und getrocknet.
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Eine
Lötpaste, die von der Firma SOLDER COAT CO. LTD. unter
der Produktnummer TAS650 S10/011/M9.5 im Handel erhältlich
ist, wurde auf den mittleren Teil des leitfähigen Musters
des Substrats gedruckt, so daß ein rundes gedrucktes Muster
mit 0,4 mm Durchmesser und 100 μm Dicke erzeugt wurde.
Danach wurde das bedruckte Substrat in einen Schmelzofen vom Heißluft-Konvektionstyp
gegeben, und das Substrat wurde für 40 Minuten erwärmt,
so daß die Oberflächentemperatur des Substrats
225°C bis 230°C betrug. Nach der Wärmebehandlung
des Substrats wurde der größte Durchmesser der
ausgebreiteten Lötpaste auf jedem Substrat mit einem Lichtmikroskop
gemessen, und es wurde der Durchschnittswert berechnet. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 1 aufgeführt.
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Wie
anhand der in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse deutlich
wird, breitet sich das Lötmittel, wenn die in den Beispielen
1 bis 7 erhaltenen Oberflächenbehandlungsmittel verwendet
werden, stärker als in dem Fall aus, bei dem die in den
Vergleichsbeispielen 1 bis 9 erhaltenen Oberflächenbehandlungsmittel
verwendet werden. Diese Tatsache zeigt, daß die in den
Beispielen 1 bis 7 erhaltenen Oberflächenbehandlungsmittel
eine hervorragende Benetzbarkeit des Lötmittels und ein
hervorragendes Ausbreitungsvermögen des Lötmittels aufweisen.
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Beispiele 8 bis 12 und Vergleichsbeispiel
10
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Auf
beiden Seiten eines Glas-Epoxid-Substrats, das von Hitachi Chemical
Company, Ltd. unter der Produktnummer GEA-67N im Handel erhältlich
ist, mit einer Dicke von 1,6 mm wurde jeweils eine Kupferfolie mit
einer Dicke von 18 μm laminiert, so daß ein Substrat
erhalten wurde, das auf beiden Oberflächen mit einer Kupferfolie
laminiert ist und eine Länge von 7,8 cm und eine Breite
von 4,8 cm aufwies. Es wurde ein Substrat für die Behandlung
hergestellt, indem im vorstehend genannten Substrat, das auf beiden
Oberflächen mit einer Kupferfolie laminiert ist, 600 Durchgangslöcher
mit einem Durchmesser von 0,8 mm erzeugt wurden.
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Das
Substrat für die Behandlung wurde in ein Mikroätzmittel
getaucht, das von der Firma MEC COMPANY LTD. unter der Handelsbezeichnung
MECBRITE CB-801 im Handel erhältlich ist, so daß ein
Substrat mit einer Kupferfolienoberfläche erhalten wurde,
die in einer Tiefe von 1 μm geätzt ist, und dieses
Substrat wurde mit Wasser gewaschen. Danach wurde jedes Substrat
für 60 Sekunden in das Oberflächenbehandlungsmittel,
das in jedem Beispiel oder im Vergleichsbeispiel 10 erhalten worden
war, mit einer Flüssigkeitstemperatur von 30°C
getaucht, mit Wasser gewaschen und getrocknet.
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Danach
wurde bei jedem der getrockneten Substrate ein- bis fünfmal
eine Schmelzbehandlung vorgenommen. Bei der Durchführung
der Schmelzbehandlung wurde ein Schmelzofen vom Heißluft-Konvektionstyp verwendet.
Die Oberflächentemperatur des Substrats für die
Behandlung wurde bei 240°C bis 245°C gesteuert,
so daß das Substrat pro Schmelzbehandlung für
40 Minuten erwärmt wurde.
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Nach
Schmelzbehandlung wurde bei jedem Substrat eine Nachlötmittelbehandlung
durch Besprühen mit einem Nachlötmittel vorgenommen,
das von Asahi Chemical Research Laboratory Co., Ltd. unter der Produktbezeichnung
AGF-880 im Handel erhältlich ist.
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Nach
der Nachlötmittelbehandlung wurde bei jedem Substrat eine
Fließbehandlung vorgenommen. Die Fließbehandlung
erfolgte, indem das Substrat für 80 Sekunden vorgewärmt
wurde, um die Oberflächentemperatur des Substrats auf 100°C
zu steuern, so daß das Substrat erwärmt wurde,
und danach ein Doppelwellen-Lötvorgang vorgenommen wurde,
indem die Temperatur eines Lötmittels, das aus 96,5 Masse-%
Zinn, 3 Masse-% Silber und 0,5 Masse-% Kupfer bestand, auf 255°C
gesteuert wurde. Der Doppelwellen-Lötvorgang erfolgte übrigens,
indem das Substrat für 2,5 Sekunden mit dem Lötmittel
in Kontakt gebracht wurde, danach für 2,5 Sekunden kein
Kontakt zwischen Lötmittel und Substrat bestand, und das
Substrat für 3 Sekunden erneut mit dem Lötmittel
in Kontakt gebracht wurde.
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Danach
wurde der Zustand der Lötung auf dem Substrat für
die Behandlung mit bloßem Auge betrachtet. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 2 aufgeführt. In Tabelle 2 steht die Bezeichnung
"Erfolgsanteil bei der Lochfüllung" für den Prozentsatz
der Durchgangslöcher, bei denen die Lochfüllung
gelang, in bezug auf alle 600 Durchgangslöcher. Durchgangslöcher,
bei denen die Lochfüllung gelang, heißt, daß das
Durchgangsloch vollständig mit dem Lötmittel gefüllt
ist, wenn das Durchgangsloch mit bloßen Auge betrachtet
wird.
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Wie
anhand der in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse deutlich
wird, ist bei den Beispielen 8 bis 12 der Erfolgsanteil bei der
Lochfüllung größer als beim Vergleichsbeispiel
10. Es wird angenommen, daß dieses Ergebnis darauf basiert,
daß das in der Beschichtung enthaltene Zink vorteilhafterweise
früher oxidiert als Kupfer und somit die Oxidation, die
durch die Wärme beim Löten hervorgerufen wird,
auf der Kupferoberfläche unterdrückt wird. Anhand
dieser Tatsache gemäß den Beispielen 8 bis 12
der Erfolgsanteil bei der Lochfüllung nach der Wärmebehandlung
bei hohen Temperaturen erhalten bleiben.
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Anhand
der vorstehend aufgeführten Ergebnisse kann, wenn die Oberfläche
eines Substrats, das eine Oberfläche hat, die Kupfer oder
eine Legierung davon aufweist, mit dem erfindungsgemäßen
Oberflächenbehandlungsmittel behandelt wird, die Oxidation
von Kupfer oder dessen Legierung während einer langen Lagerung
des Substrats, das eine Beschichtung aus dem Oberflächenbehandlungsmittel
aufweist, oder während des Erwärmens für
das Löten unterdrückt werden, und die Benetzbarkeit
eines Lötmittels selbst nach der Behandlung des Substrats
bei einer hohen Temperatur bei einem hohen Wert gehalten werden,
da das in der Beschichtung enthaltene Zink vorteilhafterweise früher
oxidiert als Kupfer.
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Da
in der Beschichtung zudem ein Komplex von der Imidazolverbindung
und Zink entsteht, wird das Löten durch synergistische
Effekte deutlich verbessert.
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Folglich
kann auf der Oberfläche eines Substrats, das eine Oberfläche
hat, die Kupfer oder eine Legierung davon aufweist, eine Beschichtung
mit sehr guter Benetzbarkeit des Lötmittels erzeugt werden,
wenn das erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsmittel
verwendet wird, selbst wenn die Wärmebehandlung des Substrats
bereits bei einer hohen Temperatur erfolgt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 5-163585 [0002]
- - JP 5-237688 [0002]
- - JP 7-54169 [0002]
- - JP 11-177218 [0002]
- - JP 3-13584 [0004]
