JP3205927B2 - 銅金共存基板の表面保護剤および表面保護膜の形成方法。 - Google Patents

銅金共存基板の表面保護剤および表面保護膜の形成方法。

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謙一 山口
正雄 米村
大吉 橘
和彦 加藤
秀明 山口
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  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は、プリント配線板又は
金属の表面保護剤および表面保護膜の形成方法に関し、
特にプリント配線板の接点、接触用金めっき層の表面に
絶縁被膜を形成することなく銅又は銅合金からなる回路
部の表面にのみ保護膜を形成でき、かつ高温下における
酸化を防止し、クリームはんだの濡れ性、広がり性、リ
フロー後のはんだ付け性を向上させる信頼性の高いプリ
ント配線板の表面保護剤および表面保護膜の形成方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】 プリント配線板の銅又は銅合金からな
る回路部に表面保護膜を形成し、はんだ付け性を保持す
る目的で使用されている表面保護方法として、樹脂コー
ティング法、はんだコーティング法、化学薬品によるコ
ーティング法に大別される。上記の樹脂コーティング方
法としては一般にロジン類、合成樹脂等を有機溶剤に溶
解させたものをロールコターで塗布するか、噴霧又は浸
漬によつてプリント配線板全面に塗布し、乾燥してプリ
ント配線板全面に被膜を形成する方法で用いられる。ま
た、はんだコーティング法は、プリント配線板の金属表
面に溶融はんだをレベラー等によって薄くコーティング
して保護する方法である。また、化学薬品によるコーテ
ィング法は、イミダゾール誘導体、ベンズイミダゾール
誘導体を用いてプリント配線板の金属表面に被膜を形成
する処理方法が開示されている。(特公昭46−170
46号公報、特公昭46−34214号公報、特開平3
−124395号公報、特開平5−156475号公
報)に記載されている。しかし、樹脂コーティング法、
はんだコーティング法、化学薬品によるコーティング法
ではプリント配線板の銅又は銅合金からなる回路部の表
面だけではなく、プリント配線板の接点、接触用金めっ
き層表面に絶縁被膜の累積形成反応が起り接触抵抗が上
昇し接続的信頼性を低下させるほか、金めっき層表面の
変色により外観を損ねるといった問題点があった。
【0003】
【発明が解決しょうとする課題】 このイミダゾール誘
導体、ベンズイミダゾール誘導体を有効成分とする化合
物と金属塩含有の表面保護剤では、プリント配線板の接
点、接触用金めっき層の表面に絶縁被膜の累積形成反応
が起り接触抵抗が上昇し接続的信頼性を低下させるほ
か、金めっき層表面の変色により外観を損ねるといった
問題点があった。本発明の目的は、プリント配線板の接
点、接触用金めっき層の表面に絶縁被膜を形成すること
なく銅又は銅合金からなる回路部の表面にのみ保護膜を
形成でき、信頼性の高いプリント配線板の表面保護剤お
よび表面保護膜の形成方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】 本発明者は、このよう
な問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、(化
1)〜(化2)で示される化合物0.01〜10重量%
に有機酸を含むpII1〜6の水溶液に、必須成分とし
て金属化合物、ETDA・2Na化合物を0.001〜
30重量%を含有する、好ましくは金属イオン濃度(銅
イオン濃度)の当モル以上の化合物を含有する水溶液か
らなる表面保護剤が、プリント配線板の接点、接触用金
めっき層の表面に絶縁被膜を形成することなく銅又は銅
合金からなる回路部の表面にのみ保護膜を形成すること
を知見し、高温に曝された後でも低融点クリームはんだ
の濡れ性、拡がり性。リフロー後のはんだ上がり性、濡
れ性の良い耐熱性表面保護剤であることを見い出し、本
発明を完遂するに至った。本発明の実施において用いら
れる化1〜化2で示される代表的な化合物として2−ア
ルキルベンズイミダゾール、2−アルキルアルキルベン
ズイミダゾール、2−フェニルアルキルベンズイミダゾ
ール、2−アルキルフェニルベンズイミダゾール、2−
アルキルフェニルアルキルベンズイミダゾール等であ
る。本発明方法の実施において用いられる有機酸の一例
としては、酢酸、ヨード酢酸、ブロモ酢酸、ジメチル酢
酸、ジエチル酢酸、α−ブロモ酢酸、パラニトロ安息香
酸、パラトルエンスルホン酸、ピクリン酸、蓚酸、蟻
酸、コハク酸、マレイン酸、アクリル酸、フマール酸、
酒石酸、アジピン酸、乳酸、オレイン酸、クエン酸、メ
タスルホン酸、スルファミン酸等の有機酸、塩酸、硫
酸、亜りん酸、燐酸等の無機酸、その他のカルボン酸、
ハロゲン化脂肪酸、ハロゲン化芳香族カルボン酸等があ
り水に対して0.01〜20%の割合で添加すれば良
い。有効成分として(化1)〜(化2)で表わされる化
合物を1種類又は2種類以上を酸水溶液に対して0.1
〜5%の割合で添加すれば良い。本発明方法の実施にお
いて使用される金属イオンとしての化合物の代表的な一
例としては酢酸亜鉛、蟻酸亜鉛、乳酸亜鉛、クウン酸亜
鉛、安息香酸亜鉛、蓚酸亜鉛、水酸化亜鉛、臭化亜鉛、
リン酸亜鉛、酸化亜鉛、塩化亜鉛、酢酸鉛、水酸化鉛、
臭化鉛、ヨウ化鉛、蓚酸鉛、ほう酸鉛、塩化第一鉄、塩
化第二鉄、臭化第一銅、臭化第二銅、ヨウ化第一銅、蟻
酸銅、塩化ニッケル、酢酸ニッケル、塩化第一銅、塩化
第二銅、酸化第一銅、酸化第二銅、水酸化銅、リン酸
銅、炭酸銅、酢酸銅、硫酸銅等の金属化合物であり、水
に対して0.001〜5%の割合で添加すれば良い。本
発明の実施においては、(化1)〜(化2)で表わされ
る化合物及び有機酸、金属化合物、ハロゲン化芳香族カ
ルボン酸、ハロゲン化脂肪酸の溶解が困難となる場合に
は乳化あるいは、メタノール、エタノール、イソプロピ
ルアルコール、ブタノール、アセトン等の水溶性溶媒を
夫々単独に用いることができる他、任意の割合で混合し
て使用することも可能である。例えば上記水溶性溶媒は
単独で用いられる他有機酸等と併用することもでき、特
に有機酸等単独では、(化1)〜(化2)で表される化
合物あるいはその誘導体の溶解が困難となる場合には、
水溶性溶媒を含有させることが好ましく、この場合の含
有率は0.01〜60%とすることが適当である場合が
多い。なお処理液には、アンモニア水あるいはアミン類
等の緩衝作用を有する物質を添加することは、水溶液の
PHの安定性を高めるばかりでなく被膜形成速度を速め
るために有効である。本発明の金属表面保護剤により防
錆化成被膜、耐熱性化成被膜、耐薬品性化成被膜を金属
表面に施すには、金属と処理液とを接触させる。接触さ
せる方法としては浸漬、噴霧、塗布による方法を用い
る。接触させる処理液の温度は、0〜100℃の温度範
囲で好ましくは30〜50℃の温度範囲で、浸漬時間は
数秒〜数十分の処理、好ましくは20〜120秒の処理
が適当である。
【0005】
【作用】 このベンズイミダゾール誘導体を有効成分と
する化合物と金属塩含有の表面保護剤では、水溶液に含
有する金属塩がプリント配線板の接点、接触用金めっき
層(金は高い酸化還元電位を有するために極めて安定で
あり一般的には錯体を形成しない)の表面に対して触媒
として作用し、接点、接触用金めっき層表面にも錯体被
膜を伴う累積形成反応が起り絶縁被膜を形成する。前記
の水溶液にETDA・2Na化合物を添加することによ
り触媒作用を抑制する。金属イオン(銅イオン)が混入
した場合の隠蔽効果については金属イオン濃度(銅イオ
ン濃度)と同モルでは不充分で金めっき上に膜形成が起
る。しかし更に混入金属イオン濃度(銅イオン濃度)よ
り過剰にETDA・2Na化合物を添加することによ
り、金上の変色も無く膜形成を抑制する事が出来る。以
上の結果からETDA・2Na化合物の添加により金上
の膜形成を抑制することが可能であり添加量は金属イオ
ン濃度(銅イオン濃度)の当モル以上が必要である。
銅、銅合金等の金属表面に防錆化成被膜、耐熱性化成被
膜、耐薬品性化成被膜が形成される。これらの化成被膜
は揆水性で防錆、耐湿性、耐熱性、耐薬品性にも優れ金
属表面を長期間保護すると共に、低融点クリームはんだ
の濡れ性、拡がり性、リフロー後のはんだ上がり性、濡
れ性が良好である。
【0006】
【実施例1】 (化1)〜(化2)で表される化合物を
0.5重量%、蟻酸、アンモニア水、イオン交換水を含
むPH1〜6の水溶液に、塩化第二銅、ETDA・2N
a化合物を0.001〜30重量%を添加した各種類の
水溶液を作り、100ml容器に入れ、液温を40°C
に加熱し調整した。他方、ガラエボ両面積層基板に硫酸
銅めっきを行った後120℃、1時間アニリングした
後、基板の半分の面積に2μmのニッケルめっき、0.
1μmの電解金めっきを行い、次いで、脱脂、水洗、ソ
フトエッチング、水洗、酸洗、水洗し表面を洗浄して水
溶液に60秒間接触させその後水洗、水切り、乾燥し試
験片を作成した。この試験片の膜形成変化による接触抵
抗を測定する。測定条件は接点加重は25gf、50g
f、100gf、加重変化速度100gf/min、ス
テージしゅう動範囲1mm、印加定電流10mA、接触
抵抗測定レンジ20mΩ、チャート送り速度1mm/m
inで測定する。この試験結果は表1に示した。
【表1】
【0007】
【実施例2】 (化1)〜(化2)で表される化合物を
0.5重量%、蟻酸、アンモニア水、塩化第二銅、イオ
ン交換水を含むPH1〜6の水溶液にETDA・2Na
化合物を0.001〜30重量%を添加した各種類の水
溶液を作り、100ml容器に入れ、液温を40°Cに
加熱し調整した。他方、ガラエポ両面積層基板に硫酸銅
めっきを行った後120℃、1時間アニリングした後、
基板の半分の面積に2μmのニッケルめっき、0.1μ
mの電解金めっきを行い、次いで、脱脂、水洗、ソフト
エッチング、水洗、酸洗、水洗し表面を洗浄して水溶液
に60秒間接触させその後水洗、水切り、乾燥しETD
A・2Na化合物の添加量による金上、銅上の膜形成能
および銅イオンが増加してきた時、金上、銅上の膜形成
能の膜厚変化を測定する。この試験結果は表3、表4お
よび図1に示した。
【表3】
【表4】
【0008】
【比較例】 (化1)〜(化2)で表される化合物を
0.5重量%、蟻酸、イオン交換水、アンモニア水、塩
化第二銅を含むPH1〜6の水溶液を作り、実施例1、
実施例2と同様の試験を行った。この試験結果は表2、
図1に示した。
【表2】
【0010】
【発明の効果】 本発明は、ETDA・2Na化合物、
金属化合物を添加することにより触媒作用を抑制し銅イ
オンが混入した場合の隠蔽効果により、金上の変色も無
くプリント配線板の接点、接触用金めっき層の表面に絶
縁被膜(錯体被膜)を形成することなく銅又は銅合金か
らなる回路部の表面にのみ保護膜を形成でき、防錆、耐
湿性、耐熱性、耐薬品性にも優れ金属表面を長期間保護
すると共に、低融点クリームはんだの濡れ性、拡がり
性、リフロー後のはんだ上がり性、濡れ性が良好という
効果で、電子部品を表面実装するのに特に顕著な効果を
発揮しうるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−81161(JP,A) 特開 昭52−72342(JP,A) 特開 平4−72072(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 22/00 - 22/86 H05K 3/28 C09K 3/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (化1)〜(化2)で表されるベンズイ
    ミダゾール化合物を少なくとも1種類と有機酸、金属化
    合物等を含むpH1〜6の水溶液に、必須成分としてE
    DTA・2Na化合物を含有する水溶液からなる銅金共
    存基板の銅及び銅合金の表面保護剤。 【化1】 (但し、式中Rは水素、低級アルキル基またはハロゲ
    ン原子を示す。Rはアルキル基で直鎖でなくとも良
    い。aは0〜4の整数を示す。bは0〜10の整数を示
    す。) 【化2】 (但し、式中R、R、は水素、低級アルキル基また
    はハロゲン原子を示す。Rはアルキレン基で直鎖でな
    くとも良い。a、b、は0〜4の整数を示す。Cは0〜
    10の整数を示す。)
  2. 【請求項2】 請求項1記載の銅金共存基板の銅及び銅
    合金の表面保護剤の水溶液に、銅金共存基板の銅あるい
    は銅合金の表面を接触させ選択的に銅表面上にのみ膜を
    形成することを特徴とする銅金共存基板の銅及び銅合金
    の表面保護膜の形成方法。
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