JP2849216B2 - Copper and copper alloy surface treatment method - Google Patents

Copper and copper alloy surface treatment method

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JP2849216B2
JP2849216B2 JP2412240A JP41224090A JP2849216B2 JP 2849216 B2 JP2849216 B2 JP 2849216B2 JP 2412240 A JP2412240 A JP 2412240A JP 41224090 A JP41224090 A JP 41224090A JP 2849216 B2 JP2849216 B2 JP 2849216B2
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岡 隆 吉
井 孝 行 村
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/10Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors
    • C23F11/14Nitrogen-containing compounds
    • C23F11/149Heterocyclic compounds containing nitrogen as hetero atom
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/282Applying non-metallic protective coatings for inhibiting the corrosion of the circuit, e.g. for preserving the solderability

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は銅及び銅合金の表面に化
成被膜を形成する方法に関するものであり、特に硬質プ
リント配線板及びフレキシブルプリント配線板における
回路部のプリフラックス処理として好適な方法を提供す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a chemical conversion film on the surface of copper and a copper alloy, and more particularly to a method suitable for preflux treatment of a circuit portion in a hard printed circuit board and a flexible printed circuit board. To provide.

【0002】[0002]

【従来の技術】銅あるいは銅合金の表面に、2位長鎖ア
ルキルイミダゾール化合物の被膜を形成する表面処理方
法が、特公昭46−17046号、同48−11454
号、同48−25621号、同49−1983号、同4
9−26183号、同58−22545号、同61−4
1988号及び特開昭61−90492号公報に記載さ
れている。
2. Description of the Related Art A surface treatment method for forming a film of a 2-position long-chain alkylimidazole compound on the surface of copper or a copper alloy is disclosed in JP-B-46-17046 and JP-B-48-11454.
Nos. 48-25621, 49-1983, 4
Nos. 9-26183, 58-22545, 61-4
1988 and JP-A-61-90492.

【0003】銅あるいは銅合金の表面にベンズイミダゾ
ール系化合物の化成被膜を形成する方法として、特開昭
58−501281号公報に5−メチルベンズイミダゾ
ールを用いる処理が開示されている。また2−メルカプ
トベンズイミダゾールを用いた銅あるいは銅合金の防錆
方法が特開昭55−83157号、同62−77600
号及び同63−118598号公報に開示されている。
As a method for forming a conversion coating of a benzimidazole compound on the surface of copper or a copper alloy, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-501281 discloses a treatment using 5-methylbenzimidazole. Further, a method for preventing rust of copper or copper alloy using 2-mercaptobenzimidazole is disclosed in JP-A-55-83157 and JP-A-62-77600.
And No. 63-118598.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】5−メチルベンズイミ
ダゾールを用いる特開昭58−501281号公報に記
載の表面処理方法は、5−メチルベンズイミダゾールが
水に比較的溶け易いため、好ましい膜厚と認められる
0.08μm以上の化成被膜を形成することができず、
加熱時における下地保護の役割を果たし難いものであっ
た。
The surface treatment method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-501281 using 5-methylbenzimidazole has a preferable film thickness because 5-methylbenzimidazole is relatively easily dissolved in water. A conversion coating of 0.08 μm or more was not formed,
It was difficult to perform the role of protecting the underlayer during heating.

【0005】2−メルカプトベンズイミダゾールを用い
る特開昭55−83157号及び同62−77600号
公報に記載の防錆方法は、2−メルカプトベンズイミダ
ゾールをメタノール等の有機溶剤に溶かして、基材に塗
布し乾燥する方法であり、有機溶剤を使用するため人体
に対する悪影響や工場の保安面で問題があった。特開昭
63−118598号公報に記載の方法については、2
−メルカプトベンズイミダゾールの薄膜を形成するの
に、3時間の浸漬処理を必要としており、高生産性、高
速処理を要求されるプリント配線板業界の実情に適合し
ないものであった
[0005] The rust prevention method described in JP-A-55-83157 and JP-A-62-77600 using 2-mercaptobenzimidazole dissolves 2-mercaptobenzimidazole in an organic solvent such as methanol and the like, This is a method of coating and drying, and has a problem in terms of adverse effects on the human body and in terms of factory security because an organic solvent is used. With respect to the method described in JP-A-63-118598,
-A three-hour immersion treatment was required to form a thin film of mercaptobenzimidazole, which was not suitable for the situation in the printed wiring board industry, which required high productivity and high speed treatment.

【0006】特公昭46−17046号、同48−11
454号、同48−25621号、同49−1983
号、同49−26183号、同58−22545号、同
61−41988号及び特開昭61−90492号公報
に記載された2位長鎖アルキルイミダゾール化合物を用
いる銅あるいは銅合金の表面処理方法は、形成された化
成被膜が撥水性に富み、下地銅の防錆に優れる等の種々
の長所を有している反面、次のような欠陥があった。
JP-B-46-17046 and JP-B-48-11
No. 454, No. 48-25621, No. 49-1983
No. 49-26183, No. 58-22545, No. 61-41988 and JP-A-61-90492, the surface treatment method of copper or copper alloy using a 2-position long-chain alkylimidazole compound is disclosed in Although the formed chemical conversion film has various advantages such as high water repellency and excellent rust prevention of the underlying copper, it has the following defects.

【0007】即ち、2位長鎖アルキルイミダゾール化合
物により形成された化成被膜は、化2に示される重合性
の銅錯体を含むものと推定され、
That is, it is presumed that the chemical conversion film formed by the 2-position long-chain alkylimidazole compound contains a polymerizable copper complex represented by Chemical Formula 2.

【0008】[0008]

【化2】 (Rは長鎖アルキル基を示す。)Embedded image (R represents a long-chain alkyl group.)

【0009】これらの重合性の銅錯体からなる化成被膜
は、重合性のためか一般的に耐熱性は良好であるが、各
種の溶媒や酸に溶けにくいという性質がある。
Chemical conversion coatings composed of these polymerizable copper complexes generally have good heat resistance because of their polymerizability, but have the property that they are hardly soluble in various solvents and acids.

【0010】一方、銅の表面に前記の化成被膜を形成し
たプリント配線板に半田付けを行う際には、ポストフラ
ックスが使用され、その半田付け性の向上を図ってい
る。ポストフラックスは、通常ロジンを乳酸等の有機酸
またはグルタミン酸塩酸塩、アニリン塩酸塩等の有機ハ
ロゲン化物等の活性剤と共にIPA等の溶媒に溶かした
ものであり、半田付けの際に塗布し、プリフラックス膜
である化成被膜あるいは下地銅上に発生しうる酸化銅を
溶かし、良好な半田付け性を確保するためのものであ
る。
On the other hand, when soldering to a printed wiring board having the above-mentioned chemical conversion coating formed on the surface of copper, a post flux is used to improve the solderability. Post flux is usually a solution in which rosin is dissolved in a solvent such as IPA together with an activator such as an organic acid such as lactic acid or an organic halide such as glutamate hydrochloride or aniline hydrochloride. This is for dissolving a copper oxide which can be generated on the chemical conversion film or the underlying copper which is a flux film, to ensure good solderability.

【0011】ところが、近年のフロン対策の一環とし
て、フロン洗浄を必要としないいわゆる無洗浄タイプの
ポストフラックスが普及しつつある。無洗浄タイプのポ
ストフラックスを使用した場合、半田付け後の洗浄工程
はなく、ポストフラックスの内容固形分等はプリント基
板上に残留するため、最終電機製品等を長期間使用した
場合にこの残留分が回路の腐食、断線等を起こさないこ
とが必須条件となる。このために無洗浄タイプポストフ
ラックスに含有される活性剤は必然的に低活性のものと
なり、またこの技術方向は時代の流れに沿うものでもあ
り、今後も進展していくと思われる。
However, as a measure against CFCs in recent years, so-called non-cleaning type post fluxes that do not require CFC cleaning are becoming widespread. When using a non-cleaning type post flux, there is no cleaning process after soldering, and the solid content etc. of the post flux remains on the printed circuit board. Is an essential condition that the circuit does not cause circuit corrosion, disconnection, and the like. For this reason, the activator contained in the non-cleaning type post flux is inevitably of low activity, and this technical direction is in line with the times, and is expected to continue to evolve.

【0012】前記の2位長鎖アルキルイミダゾール化合
物からなる化成被膜は、従来の比較的活性度の高いポス
トフラックスを用いた場合に良好な半田付け性を示す
が、活性度の低いポストフラックスを用いた場合に、プ
リフラックス膜である化成被膜が有機溶媒、酸等に溶け
にくいという性質に起因するためか速やかに除去でき
ず、半田付け性が低下する。このように低活性ポストフ
ラックスを使用しても良好な半田付け性が得られるプリ
フラックスが望まれている。
The chemical conversion coating comprising the 2-position long-chain alkylimidazole compound exhibits good solderability when a conventional relatively high-activity post flux is used, but uses a low-activity post-flux. In such a case, the chemical conversion film, which is a pre-flux film, cannot be removed promptly, possibly due to the property of being insoluble in an organic solvent, an acid, or the like, and the solderability decreases. Thus, there is a demand for a pre-flux capable of obtaining good solderability even when a low-activity post-flux is used.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な事情に鑑み鋭意試験研究を行った結果、銅あるいは銅
合金の表面に、1位の水素原子が置換されたベンズイミ
ダゾール化合物(以下、1−置換ベンズイミダゾール化
合物という)及び有機酸または無機酸を含む水溶液に接
触させることにより、低活性のポストフラックスを使用
しても良好な半田付け性が得られることを見い出し、本
発明を完遂するに至った。
Means for Solving the Problems In view of such circumstances, the present inventors have conducted intensive studies and studied and found that a benzimidazole compound having a hydrogen atom at the 1-position substituted on the surface of copper or copper alloy ( (Hereinafter referred to as a 1-substituted benzimidazole compound) and contacting with an aqueous solution containing an organic acid or an inorganic acid. It has been completed.

【0014】本発明方法の実施において使用する1−置
換ベンズイミダゾール化合物の代表的なものは、化1で
示される化合物であり、
A typical 1-substituted benzimidazole compound used in the practice of the method of the present invention is a compound represented by the following formula:

【0015】[0015]

【化1】 (但し、R1 はアルキル基、アラルキル基またはアリル
基、R2は水素原子、アルキル基、アラルキル基または
アリール基を示す。)
Embedded image (However, R 1 represents an alkyl group, an aralkyl group or an allyl group, and R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group or an aryl group.)

【0016】その代表的なものとしては、1−メチル−
2−プロピルベンズイミダゾール、1−メチル−2−ブ
チルベンズイミダゾール、1−メチル−2−ペンチルベ
ンズイミダゾール、1−メチル−2−ヘキシルベンズイ
ミダゾール、1−メチル−2−ヘプチルベンズイミダゾ
ール、1−メチル−2−オクチルベンズイミダゾール、
1−メチル−2−ノニルベンズイミダゾール、1−メチ
ル−2−ウンデシルベンズイミダゾール、1−メチル−
2−ヘプタデシルベンズイミダゾール、
A typical example is 1-methyl-
2-propylbenzimidazole, 1-methyl-2-butylbenzimidazole, 1-methyl-2-pentylbenzimidazole, 1-methyl-2-hexylbenzimidazole, 1-methyl-2-heptylbenzimidazole, 1-methyl- 2-octylbenzimidazole,
1-methyl-2-nonylbenzimidazole, 1-methyl-2-undecylbenzimidazole, 1-methyl-
2-heptadecylbenzimidazole,

【0017】1−プロピルベンズイミダゾール、1−ブ
チルベンズイミダゾール、1−ヘキシルベンズイミダゾ
ール、1−オクチルベンズイミダゾール、1−ノニルベ
ンズイミダゾール、1−ウンデシルベンズイミダゾー
ル、1−ヘプタデシルベンズイミダゾール、
1-propylbenzimidazole, 1-butylbenzimidazole, 1-hexylbenzimidazole, 1-octylbenzimidazole, 1-nonylbenzimidazole, 1-undecylbenzimidazole, 1-heptadecylbenzimidazole,

【0018】1−メチル−2−フェニルベンズイミダゾ
ール、1−プロピル−2−フェニルベンズイミダゾー
ル、1−ペンチル−2−フェニルベンズイミダゾール、
1−ヘプチル−2−フェニルベンズイミダゾール、1−
ノニル−2−フェニルベンズイミダゾール、1−ウンデ
シル−2−フェニルベンズイミダゾール、
1-methyl-2-phenylbenzimidazole, 1-propyl-2-phenylbenzimidazole, 1-pentyl-2-phenylbenzimidazole,
1-heptyl-2-phenylbenzimidazole, 1-
Nonyl-2-phenylbenzimidazole, 1-undecyl-2-phenylbenzimidazole,

【0019】1−プロピル−2−プロピルベンズイミダ
ゾール、1−プロピル−2−ペンチルベンズイミダゾー
ル、1−プロピル−2−ヘキシルベンズイミダゾール、
1−プロピル−2−ノニルベンズイミダゾール、1−プ
ロピル−2−ウンデシルベンズイミダゾール、
1-propyl-2-propylbenzimidazole, 1-propyl-2-pentylbenzimidazole, 1-propyl-2-hexylbenzimidazole,
1-propyl-2-nonylbenzimidazole, 1-propyl-2-undecylbenzimidazole,

【0020】1−ヘキシル−2−ブチルベンズイミダゾ
ール、1−ヘキシル−2−ヘキシルベンズイミダゾー
ル、1−ヘキシル−2−オクチルベンズイミダゾール、
1−ヘキシル−2−ウンデシルベズイミダゾール、1−
ヘキシル−2−ヘプタデシルベンズイミダゾール、
1-hexyl-2-butylbenzimidazole, 1-hexyl-2-hexylbenzimidazole, 1-hexyl-2-octylbenzimidazole,
1-hexyl-2-undecylbenzimidazole, 1-
Hexyl-2-heptadecylbenzimidazole,

【0021】1−ノニル−2−プロピルベンズイミダゾ
ール、1−ノニル−2−ペンチルベンズイミダゾール、
1−ノニル−2−ヘプチルベンズイミダゾール、1−ノ
ニル−2−ノニルベンズイミダゾール、1−ノニル−2
−ウンデシルベンズイミダゾール、1−ノニル−2−ヘ
プタデシルベンズイミダゾール、
1-nonyl-2-propylbenzimidazole, 1-nonyl-2-pentylbenzimidazole,
1-nonyl-2-heptylbenzimidazole, 1-nonyl-2-nonylbenzimidazole, 1-nonyl-2
-Undecylbenzimidazole, 1-nonyl-2-heptadecylbenzimidazole,

【0022】1−ウンデシル−2−プロピルベンズイミ
ダゾール、1−ウンデシル−2−ペンチルベンズイミダ
ゾール、1−ウンデシル−2−ヘプチルベンズイミダゾ
ール、1−ウンデシル−2−ノニルベンズイミダゾー
ル、1−ウンデシル−2−ウンデシルベンズイミダゾー
ル、1−ウンデシル−2−ヘプタデシルベンズイミダゾ
ール、
1-undecyl-2-propylbenzimidazole, 1-undecyl-2-pentylbenzimidazole, 1-undecyl-2-heptylbenzimidazole, 1-undecyl-2-nonylbenzimidazole, 1-undecyl-2-un Decylbenzimidazole, 1-undecyl-2-heptadecylbenzimidazole,

【0023】1−ベンジル−2−プロピルベンズイミダ
ゾール、1−ベンジル−2−ブチルベンズイミダゾー
ル、1−ベンジル−2−ペンチルベンズイミダゾール、
1−ベンジル−2−ノニルベンズイミダゾール、1−ベ
ンジル−2−ウンデシルベンズイミダゾール、1−ベン
ジル−2−ヘプタデシルベンズイミダゾール、
1-benzyl-2-propylbenzimidazole, 1-benzyl-2-butylbenzimidazole, 1-benzyl-2-pentylbenzimidazole,
1-benzyl-2-nonylbenzimidazole, 1-benzyl-2-undecylbenzimidazole, 1-benzyl-2-heptadecylbenzimidazole,

【0024】1−アリル−2−ブチルベンズイミダゾー
ル、1−アリル−2−ヘキシルベンズイミダゾール、1
−アリル−2−オクチルベンズイミダゾール、1−アリ
ル−2−ノニルベンズイミダゾール、1−アリル−2−
ウンデシルベンズイミダゾール、1−アリル−2−ヘプ
タデシルベンズイミダゾール等である。
1-allyl-2-butylbenzimidazole, 1-allyl-2-hexylbenzimidazole, 1
-Allyl-2-octylbenzimidazole, 1-allyl-2-nonylbenzimidazole, 1-allyl-2-
Undecylbenzimidazole, 1-allyl-2-heptadecylbenzimidazole and the like.

【0025】これら1−置換ベンズイミダゾール化合物
は、いくつかの公知の方法で合成することができる。一
般的には1位無置換のベンズイミダゾール化合物を合成
したのち、アルキル化剤を用いて1位をアルキル化して
合成する。
These 1-substituted benzimidazole compounds can be synthesized by several known methods. In general, after synthesizing a 1-position unsubstituted benzimidazole compound, the 1-position is alkylated using an alkylating agent to synthesize.

【0026】1−置換ベンズイミダゾール化合物は、1
位無置換のベンズイミダゾール化合物を等モルのハロゲ
ン化アルキル等のアルキル化剤及び水酸化カリウム、炭
酸ナトリウム等の脱ハロゲン化水素剤の共存下、DMF
等の溶媒中あるいは無溶媒下で反応させることにより得
られる。また、1位無置換のベンズイミダゾール化合物
と水酸化ナトリウム等の水酸化アルカリとを加熱反応さ
せ、水を除去して得られる1位無置換のベンズイミダゾ
ール化合物のアルカリ金属塩をハロゲン化アルキル等の
アルキル化剤と共に、DMF等の溶媒中あるいは無溶媒
下で反応させることによっても得られる。
The 1-substituted benzimidazole compound has 1
An unsubstituted benzimidazole compound is treated with DMF in the presence of an equimolar alkylating agent such as an alkyl halide and a dehydrohalogenating agent such as potassium hydroxide and sodium carbonate.
The reaction can be carried out in a solvent such as described above or in the absence of a solvent. Further, the 1-position unsubstituted benzimidazole compound and an alkali hydroxide such as sodium hydroxide are heated and reacted to remove water, and the 1-position unsubstituted benzimidazole compound alkali metal salt obtained by alkylation or the like is obtained. It can also be obtained by reacting with an alkylating agent in a solvent such as DMF or without a solvent.

【0027】この場合用いられるアルキル化剤として
は、よう化メチル、塩化メチル、臭化メチル、塩化ベン
ジル、塩化アリル、臭化プロピル、臭化ヘキシル、臭化
ノニル、臭化ウンデシル等のハロゲン化アルキルあるい
はジメチル硫酸等の硫酸エステルが挙げられる。なお前
記反応の原料となる1位無置換のベンズイミダゾール化
合物は、o−フェニレンジアミン化合物とカルボン酸と
を加熱反応させることにより得られる。
The alkylating agent used in this case includes alkyl halides such as methyl iodide, methyl chloride, methyl bromide, benzyl chloride, allyl chloride, propyl bromide, hexyl bromide, nonyl bromide and undecyl bromide. Alternatively, a sulfate such as dimethyl sulfate is used. In addition, the 1-position unsubstituted benzimidazole compound as a raw material for the reaction is obtained by heating and reacting an o-phenylenediamine compound with a carboxylic acid.

【0028】本発明方法の実施において、R1 とR2
合計の炭素数が小さい1−置換ベンズイミダゾール化合
物を用いた場合、銅金属の表面に形成された化成被膜の
一部が膜形後の水洗により溶出する傾向があり、またR
1 とR2 の合計の炭素数が大きい1−置換ベンズイミダ
ゾール化合物を使用すると、処理液を形成するのに大量
の有機酸が必要になるので、R1 とR2 の合計の炭素数
が3ないし11のものが特に好適である。
In the practice of the method of the present invention, when a 1 -substituted benzimidazole compound having a small total number of carbon atoms of R 1 and R 2 is used, a part of the chemical conversion film formed on the surface of the copper metal may not be formed. Tends to be eluted by washing with water.
1 and the total number of carbon atoms of R 2 is using large 1-substituted benzimidazole compounds, since a large amount of organic acid to form a treated liquid is required, the number of carbon atoms in the sum of R 1 and R 2 is 3 To 11 are particularly preferred.

【0029】本発明方法の実施に当たっては、1−置換
ベンズイミダゾール化合物を0.01〜5%の範囲、好
ましくは0.1〜2%の割合で添加し、有機酸を加えて
1−置換ベンズイミダゾール化合物を完溶させればよ
い。本発明方法の実施において用いられる有機酸として
は、蟻酸、酢酸、乳酸、プロピオン酸、カプリン酸、グ
リコール酸、アクリル酸、安息香酸、パラニトロ安息香
酸、パラブチル安息香酸、パラニトロスルフォン酸、ピ
クリン酸、サリチル酸、m−トルイル酸、蓚酸、琥珀
酸、マレイン酸、フマール酸、酒石酸、アジピン酸等で
あり、無機酸としては、塩酸、リン酸、硝酸等であり、
水に対して0.01〜40%の範囲、好ましくは0.2
〜20%の割合で添加すれば良い。
In carrying out the method of the present invention, the 1-substituted benzimidazole compound is added in the range of 0.01 to 5%, preferably 0.1 to 2%, and the organic acid is added to add the 1-substituted benzimidazole compound. What is necessary is just to completely dissolve the imidazole compound. The organic acids used in the practice of the method of the present invention include formic acid, acetic acid, lactic acid, propionic acid, capric acid, glycolic acid, acrylic acid, benzoic acid, paranitrobenzoic acid, parabutylbenzoic acid, paranitrosulfonic acid, picric acid, Salicylic acid, m-toluic acid, oxalic acid, succinic acid, maleic acid, fumaric acid, tartaric acid, adipic acid, etc., and inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, etc.
In the range of 0.01 to 40% based on water, preferably 0.2%
What is necessary is just to add in the ratio of -20%.

【0030】本発明方法を実施するには、銅あるいは銅
合金の表面に研磨、脱脂、ソフトエツチング、酸洗浄等
の処理を行ったのち、金属表面を処理液中に浸漬するか
あるいは金属表面に処理液を塗布または噴霧すれば良
い。本発明方法における銅あるいは銅合金の表面に1−
置換ベンズイミダゾール化合物及び有機酸または無機酸
を含む水溶液を接触させる工程は、水溶液の温度を約2
0℃から60℃の範囲とし、接触時間を1秒ないし数分
間とし接触させれば良い。
In order to carry out the method of the present invention, the surface of copper or a copper alloy is subjected to a treatment such as polishing, degreasing, soft etching, and acid washing, and then the metal surface is immersed in a treatment solution or the metal surface is treated. The treatment liquid may be applied or sprayed. In the method of the present invention, 1-
The step of contacting the aqueous solution containing the substituted benzimidazole compound and an organic acid or an inorganic acid includes the step of bringing the temperature of the aqueous solution to about 2 ° C.
The contact may be performed in the range of 0 ° C. to 60 ° C. and the contact time may be 1 second to several minutes.

【0031】本発明方法の実施において1−置換ベンズ
イミダゾール化合物及び有機酸または無機酸を含む水溶
液に、化成被膜の形成速度を著しく上げるために銅化合
物を添加してもよく、また形成された化成被膜の耐熱性
を向上させるために亜鉛化合物を添加しても差し支えな
い。
In the practice of the method of the present invention, a copper compound may be added to an aqueous solution containing a 1-substituted benzimidazole compound and an organic acid or an inorganic acid in order to remarkably increase the formation rate of a chemical conversion film. A zinc compound may be added to improve the heat resistance of the coating.

【0032】これらの方法において使用できる亜鉛化合
物の代表的なものとしては、酸化亜鉛、蟻酸亜鉛、酢酸
亜鉛、蓚酸亜鉛、乳酸亜鉛、クエン酸亜鉛、安息香酸亜
鉛、サリチル酸亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、リン酸亜鉛
等であり、また銅化合物の代表的なものとしては、塩化
第一銅、塩化第二銅、水酸化銅、リン酸銅、酢酸銅、硫
酸銅、硝酸銅、臭化銅等であり、いずれも水に対して
0.01〜10%の範囲、好ましくは0.02〜5%の
割合で添加すれば良い。
Representative zinc compounds that can be used in these methods include zinc oxide, zinc formate, zinc acetate, zinc oxalate, zinc lactate, zinc citrate, zinc benzoate, zinc salicylate, zinc sulfate, zinc nitrate. , Zinc phosphate, etc., and typical copper compounds include cuprous chloride, cupric chloride, copper hydroxide, copper phosphate, copper acetate, copper sulfate, copper nitrate, copper bromide, etc. In any case, it may be added in the range of 0.01 to 10%, preferably 0.02 to 5% with respect to water.

【0033】また本発明方法の実施において、化成被膜
上に熱可塑性樹脂の二重構造を形成し、耐熱性を向上さ
せることも可能である。即ち銅あるいは銅合金の表面に
1−置換ベンズイミダゾール化合物の化成被膜を形成し
たのち、ロジン、ロジンエステル等のロジン誘導体、テ
ルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂等のテルペン樹脂
誘導体または芳香族炭化水素樹脂、脂肪族炭化水素樹
脂、脂環族炭化水素樹脂等の炭化水素樹脂あるいはこれ
らの混合物などからなる耐熱性に優れた熱可塑性樹脂を
トルエン、酢酸エチル、IPA等の溶媒に溶解し、ロー
ルコーター法等により化成被膜上に膜厚1〜30μmの
厚みになるように均一に塗布し、化成被膜と熱可塑性樹
脂の二層構造を形成すれば良い。
In the practice of the method of the present invention, it is also possible to form a double structure of a thermoplastic resin on the chemical conversion film to improve heat resistance. That is, after forming a conversion coating of 1-substituted benzimidazole compound on the surface of copper or copper alloy, rosin, rosin derivative such as rosin ester, terpene resin, terpene resin derivative such as terpene phenol resin or aromatic hydrocarbon resin, fatty acid A thermoplastic resin having excellent heat resistance consisting of a hydrocarbon resin such as an aromatic hydrocarbon resin or an alicyclic hydrocarbon resin or a mixture thereof is dissolved in a solvent such as toluene, ethyl acetate, or IPA, and is subjected to a roll coater method or the like. What is necessary is just to apply | coat uniformly so that it may become 1-30 micrometers in thickness on a chemical conversion film, and just to form a two-layer structure of a chemical conversion film and a thermoplastic resin.

【0034】[0034]

【作用】銅あるいは銅合金の表面に、従来の2位長鎖ア
ルキルイミダゾール化合物及び有機酸を含む水溶液を接
触させると、2位長鎖アルキルイミダゾール化合物と銅
との錯体形成反応及び2位長鎖アルキルイミダゾール化
合物の水素結合とファンデルワールス力の両作用によ
り、局部的に銅錯体となった2位長鎖アルキルイミダゾ
ール化合物の化成被膜が銅表面上に形成される。このよ
うにして形成された化成被膜を放置しあるいは加熱する
と銅表面からの銅の移行が起こり、2位長鎖アルキルイ
ミダゾール化合物の大部分が、前述の重合性の銅錯体と
なる。このポリマー状の銅錯体は高融点であり、且つ有
機溶媒や酸等に溶解しにくいため、低活性ポストフラッ
クスにも溶解しにくく半田付けに際して半田付け不良を
生じる惧れがある。
When a conventional aqueous solution containing a 2-position long-chain alkylimidazole compound and an organic acid is brought into contact with the surface of copper or a copper alloy, a complex-forming reaction between the 2-position long-chain alkylimidazole compound and copper and the 2-position long-chain Due to both the hydrogen bonding and the van der Waals force of the alkylimidazole compound, a conversion coating of the long-chain alkylimidazole compound at position 2 which has locally become a copper complex is formed on the copper surface. When the thus formed chemical conversion coating is left or heated, the migration of copper from the copper surface occurs, and most of the 2-position long-chain alkylimidazole compound becomes the above-mentioned polymerizable copper complex. Since this polymer-like copper complex has a high melting point and is hardly dissolved in an organic solvent, an acid, or the like, it is hardly dissolved in a low-active post-flux, and there is a concern that a soldering defect may occur during soldering.

【0035】一方、銅あるいは銅合金の表面に本発明に
かかる1−置換ベンズイミダゾール化合物及び有機酸ま
たは無機酸を含む水溶液を接触させると、従来の2位長
鎖アルキルイミダゾール化合物と同様に化成被膜が銅表
面上に形成される。しかしながら1−置換ベンズイミダ
ゾール化合物を含む水溶液を用いた場合には、イミダゾ
ール環のNHの水素原子がアルキル基、アラルキル基、
アリル基等にて置換されているため、ポリマー状の銅錯
体を形成することができず、低融点の銅錯体からなる化
成被膜になると推定される。この銅錯体は一般的に低融
点であるだけでなく、メタノール、IPA等のアルコー
ルあるいはアセトン、MEK等のケトン溶媒、各種有機
酸及び無機酸に可溶であるため、低活性のポストフラッ
クスを用いた場合であっても、化成被膜が容易に除去さ
れ、良好な半田付け性が得られると考えられる。
On the other hand, when the aqueous solution containing the 1-substituted benzimidazole compound of the present invention and an organic acid or an inorganic acid is brought into contact with the surface of copper or a copper alloy, a conversion coating is formed in the same manner as in the case of the conventional 2-position long-chain alkylimidazole compound. Are formed on the copper surface. However, when an aqueous solution containing a 1-substituted benzimidazole compound is used, the hydrogen atom of NH on the imidazole ring is an alkyl group, an aralkyl group,
Since it is substituted by an allyl group or the like, a polymer-like copper complex cannot be formed, and it is presumed that a chemical conversion film composed of a low-melting-point copper complex is formed. This copper complex generally has a low melting point and is soluble in alcohols such as methanol and IPA, or ketone solvents such as acetone and MEK, and various organic and inorganic acids. However, it is considered that the chemical conversion film is easily removed, and good solderability is obtained.

【0036】[0036]

【実施例】以下、実施例及び比較例によって、本発明方
法を具体的に説明する。なお、これらの試験において金
属表面における化成被膜の厚さは、所定の大きさの銅試
験片を0.5%の塩酸水溶液に浸漬して、イミダゾール
化合物を抽出し、紫外分光光度計を用いて、この抽出液
中に含まれるイミダゾール類の濃度を測定し、化成被膜
の厚さに換算したものである。
EXAMPLES The method of the present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. In these tests, the thickness of the conversion coating on the metal surface was determined by immersing a copper test piece of a predetermined size in a 0.5% hydrochloric acid aqueous solution to extract the imidazole compound, and using an ultraviolet spectrophotometer. The concentration of imidazoles contained in the extract was measured and converted into the thickness of a chemical conversion film.

【0037】また半田濡れ時間の測定は、テストピース
(5mm×5mm×0.3mmの銅板)を脱脂し、次いでソフ
トエッチングしたのち、各処理液による処理及び加熱処
理を行ない、測定直前に高活性ポストフラックス(商品
名:「JS−64」、(株)弘輝製)あるいは低活性ポ
ストフラックス(商品名:「JS−64MSS」、
(株)弘輝製)を浸漬付着させたのち、半田濡れ時間を
半田濡れ性試験器(「SAT2000」、(株)レスカ
製)を用いて測定したものであり、その測定条件は半田
温度240℃、浸漬深さ2mm、浸漬スピード16mm/分
とした。
For measuring the solder wetting time, a test piece (5 mm × 5 mm × 0.3 mm copper plate) was degreased and then soft-etched, followed by treatment with each treatment solution and heat treatment, and immediately before measurement, high activity Post-flux (trade name: "JS-64", manufactured by Hiroki Co., Ltd.) or low-activity post-flux (trade name: "JS-64MSS")
(Hiroki Co., Ltd.) was immersed and attached, and the solder wetting time was measured using a solder wettability tester (“SAT2000”, manufactured by Resca Co., Ltd.). The measurement condition was a solder temperature of 240 ° C. The immersion depth was 2 mm, and the immersion speed was 16 mm / min.

【0038】[0038]

【実施例1】脱脂及びソフトエッチング処理をした銅板
テストピースを1−ヘキシルベンズイミダゾール0.5
%、塩化第二銅0.1%及び酢酸5.0%を含むpH
3.40の水溶液に、液温40℃で20秒間浸漬し、水
洗した。このようにして得られたテストピース表面の化
成被膜は0.24μmであり、半田濡れ性の結果は表1
に示すとおりであった。
Example 1 A copper plate test piece that had been degreased and soft-etched was treated with 1-hexylbenzimidazole 0.5
%, Cupric chloride 0.1% and acetic acid 5.0%
It was immersed in an aqueous solution of 3.40 at a liquid temperature of 40 ° C. for 20 seconds and washed with water. The conversion coating on the surface of the test piece thus obtained was 0.24 μm.
Was as shown in FIG.

【0039】[0039]

【実施例2】脱脂及びソフトエッチング処理をした銅板
テストピースを1−メチル−2−フェニルベンズイミダ
ゾール0.5%、塩化第二銅0.1%及び酢酸5.0%
を含むpH4.10の水溶液に、液温40℃で20秒間
浸漬し、水洗した。このようにして得られたテストピー
ス表面の化成被膜は0.22μmであり、半田濡れ性の
結果は表1に示すとおりであった。
EXAMPLE 2 A copper plate test piece that had been degreased and soft-etched was subjected to 0.5% of 1-methyl-2-phenylbenzimidazole, 0.1% of cupric chloride and 5.0% of acetic acid.
The solution was immersed in an aqueous solution having a pH of 4.10 and containing 40 ° C. for 20 seconds, and washed with water. The conversion coating on the surface of the test piece thus obtained was 0.22 μm, and the results of the solder wettability were as shown in Table 1.

【0040】[0040]

【実施例3】脱脂及びソフトエッチング処理をした銅板
テストピースを1−メチル−2−ノニルベンズイミダゾ
ール0.2%、塩化第二銅0.04%及び酢酸6.0%
を含むpH4.0の水溶液に、液温50℃で40秒間浸
漬し、水洗した。このようにして得られたテストピース
表面の化成被膜は0.23μmであり、半田濡れ性の結
果は表1に示すとおりであった。
Example 3 A copper plate test piece which had been degreased and soft-etched was subjected to 1-methyl-2-nonylbenzimidazole 0.2%, cupric chloride 0.04% and acetic acid 6.0%.
Was immersed in a pH 4.0 aqueous solution containing for 40 seconds at a liquid temperature of 50 ° C., and washed with water. The conversion coating on the surface of the test piece thus obtained was 0.23 μm, and the results of the solder wettability were as shown in Table 1.

【0041】[0041]

【実施例4】脱脂及びソフトエッチング処理をした銅板
テストピースを1−ヘキシル−2−ペンチルベンズイミ
ダゾール0.5%、塩化第二銅0.08%及び酢酸9.
0%を含むpH2.8の水溶液に、液温40℃で20秒
間浸漬し、水洗した。このようにして得られたテストピ
ース表面の化成被膜は0.24μmであり、半田濡れ性
の結果は表1に示すとおりであった。
Example 4 A copper plate test piece which had been degreased and soft-etched was treated with 1-hexyl-2-pentylbenzimidazole 0.5%, cupric chloride 0.08% and acetic acid 9.
It was immersed in a pH 2.8 aqueous solution containing 0% at a liquid temperature of 40 ° C. for 20 seconds and washed with water. The conversion coating on the surface of the test piece thus obtained was 0.24 μm, and the results of the solder wettability were as shown in Table 1.

【0042】[0042]

【実施例5】脱脂及びソフトエッチング処理をした銅板
テストピースを1−ベンジル−2−ペンチルベンズイミ
ダゾール0.5%、塩化第二銅0.08%及び酢酸9.
0%を含むpH2.9の水溶液に、液温40℃で40秒
間浸漬し、水洗した。このようにして得られたテストピ
ース表面の化成被膜は0.19μmであり、半田濡れ性
の結果は表1に示すとおりであった。
Example 5 A copper plate test piece which had been degreased and soft-etched was treated with 0.5% of 1-benzyl-2-pentylbenzimidazole, 0.08% of cupric chloride and acetic acid.
It was immersed in an aqueous solution of pH 2.9 containing 0% at a liquid temperature of 40 ° C. for 40 seconds and washed with water. The conversion coating on the surface of the test piece thus obtained was 0.19 μm, and the results of the solder wettability were as shown in Table 1.

【0043】[0043]

【実施例6】脱脂及びソフトエッチング処理をした銅板
テストピースを1−アリル−2−オクチルベンズイミダ
ゾール0.5%、塩化第二銅0.1%及び酢酸13%を
含むpH2.6の水溶液に、液温40℃で22秒間浸漬
し、水洗した。このようにして得られたテストピース表
面の化成被膜は0.22μmであり、半田濡れ性の結果
は表1に示すとおりであった。
EXAMPLE 6 A copper plate test piece subjected to a degreasing and soft etching treatment was placed in an aqueous solution of pH 2.6 containing 0.5% of 1-allyl-2-octylbenzimidazole, 0.1% of cupric chloride and 13% of acetic acid. Immersion at a liquid temperature of 40 ° C. for 22 seconds and washing with water. The conversion coating on the surface of the test piece thus obtained was 0.22 μm, and the results of the solder wettability were as shown in Table 1.

【0044】[0044]

【実施例7】脱脂及びソフトエッチング処理をした真鍮
板テストピースを実施例2で用いたのと同じ処理溶液に
同一条件で浸漬し、水洗した。このようにして得られた
テストピース表面の化成被膜は0.12μmであった。
Example 7 A brass plate test piece that had been degreased and soft-etched was immersed in the same processing solution used in Example 2 under the same conditions and washed with water. The conversion coating on the surface of the test piece thus obtained was 0.12 μm.

【0045】[0045]

【比較例】脱脂及びソフトエッチング処理をした銅板テ
ストピースを2−ウンデシルイミダゾール1.0%及び
酢酸1.6%を含む水溶液に、液温50℃で20秒間浸
漬し、水洗した。このようにして得られたテストピース
表面の化成被膜は0.23μmであり、半田濡れ性の結
果は表1に示すとおりであった。
Comparative Example A copper plate test piece that had been degreased and soft-etched was immersed in an aqueous solution containing 1.0% of 2-undecylimidazole and 1.6% of acetic acid at a liquid temperature of 50 ° C. for 20 seconds and washed with water. The conversion coating on the surface of the test piece thus obtained was 0.23 μm, and the results of the solder wettability were as shown in Table 1.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明方法によれば、銅あるいは銅合金
の表面に1−置換ベンズイミダゾール化合物を主成分と
する化成被膜を形成することにより、低活性のポストフ
ラックスを用いた場合においても、良好な半田付け性が
得られる。
According to the method of the present invention, by forming a chemical conversion film containing a 1-substituted benzimidazole compound as a main component on the surface of copper or copper alloy, even when a low-activity post flux is used, Good solderability is obtained.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 銅あるいは銅合金の表面に、1位にアル
キル基、アラルキル基あるいはアリル基を有するベンズ
イミダゾール化合物及び有機酸または無機酸を含む水溶
液を接触させることを特徴とする銅及び銅合金の表面処
理方法。
1. A copper or copper alloy, wherein an aqueous solution containing a benzimidazole compound having an alkyl group, an aralkyl group or an allyl group at the first position and an organic acid or an inorganic acid is brought into contact with the surface of copper or a copper alloy. Surface treatment method.
【請求項2】 銅あるいは銅合金の表面に、化1で示さ
れるベンズイミダゾール化合物及び有機酸または無機酸
を含む水溶液を接触させることを特徴とする銅及び銅合
金の表面処理方法。 【化1】 (但し、R1 はアルキル基、アラルキル基またはアリル
基、R2は水素原子、アルキル基、アラルキル基または
アリール基を示す。)
2. A method for treating a surface of copper or a copper alloy, which comprises contacting an aqueous solution containing a benzimidazole compound represented by Chemical Formula 1 and an organic acid or an inorganic acid with the surface of copper or a copper alloy. Embedded image (However, R 1 represents an alkyl group, an aralkyl group or an allyl group, and R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group or an aryl group.)
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