KR20150085542A

KR20150085542A - 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스 조성물

Info

Publication number: KR20150085542A
Application number: KR1020140004916A
Authority: KR
Inventors: 백승룡
Original assignee: 주식회사 영인플라켐
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2015-07-24

Abstract

본 발명은 통신기기 등 전자제품의 대기 중에 노출되는 구리 구리합금의 표면에 피막을 형성하기 위한 내열성이 뛰어나 구리 및 구리합금의 표면에 형성된 코팅층에 의하여 금속이 녹스는 것을 방지하는 방청 효과가 우수한 표면처리용 조성물으로 프리플럭스 조성물은 하기 화학식 1의 이미다졸화합물 0.2~1.5w%, 저급유기산의 8-25w%, 금속화합물 0.05~0.5w%, 유기용제 2-15w% 계면활성제 0.05-0.3w% 나머지 물을 사용하고 pH2.5-3.0이고 용액의 온도는 45~60℃인 것을 특징으로 하는 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스의 조성물에 관한 것이다.

Description

구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스 조성물{Free flux compositions}

본 발명은 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스의 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 통신기기 등 전자제품의 대기 중에 노출되는 구리 구리합금의 표면에 피막을 형성하기 위한 내열성이 뛰어나 구리 및 구리합금의 표면에 형성된 코팅층에 의하여 금속이 녹스는 것을 방지하는 방청 효과가 우수한 표면처리용 조성물에 관한 것이다

전기제품 통신기기 등에 사용되는 배선판을 구성하는 회로를 구성하는 프린트 배선판의 실장 밀도를 향상시키 위해 칩 부품의 페이스트 땜납에 의한 표면 실장(surface mounting)과 개별 부품의 스루홀 실장(through-hole mount)을 조합한 혼재 실장을 실시하는데, 프린트 배선판은 복수회의 땜납이 이루어지기 때문에, 그 때에 고온에 노출되어 많은 열을 받게되어 프린트 배선판의 회로부를 구성하는 금속제 도전부의 구리, 구리 합금, 은 등의 금속 표면이 가열되어 산화 피막의 형성이 촉진되기 때문에 금속제 도전부 표면의 땜납성을 양호하게 유지할 수 없다.

이러한 프린트 배선판의 금속제 도전부를 공기 산화로부터 보호하기 위해 금속제 도전부의 표면에 피막(chemical layer)을 형성시키는 처리가 널리 이루어지고 있지만, 금속제 도전부가 복수회의 열 이력을 받은 후에도 화성 피막이 변성(열화)되지 않고 금속제 도전부를 보호하고, 이에 의해서 땜납성을 양호하게 유지하는 것이 요구되고 있다.

전기제품이나 전기부품에 사용되는 배선판을 구성하는 회로는 구리 또는 구리합금을 이용하고 있는데 배선판의 회로부분을 구성하는 금속의 표면이 표면산화 등으로 인한 열화되는 것을 방지하고 땜질부분의 부식성을 방지하기 위하여 구리 및 구리금속 합금부분을 유기피막을 형성하는 것은 많이 알려져 있다.

그러나 금속제 도전부의 구리, 구리 합금, 은 등의 금속 표면의 산화방지를 위해 사용되는 수용성 프리플럭스에 대해서 우수한 내열성과 함께 구리 및 구리합금 부분과 화학반응(chemical reaction)을 일으키게 해 구리 및 구리합금이 부분에 피막을 형성하는 것을 요구하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 내열성이 뛰어나 가열에 의해서 구리 및 구리합금의 양호한 내열성과 코팅된 금속표면의 녹이 스는 방지하는 방청효과가 우수한 것을 목적으로 한다.

상기의 목적인 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스 조성물은 하기 화학식 1의 이미다졸화합물 0.2~1.5w%, 저급유기산의 8-25w%, 금속화합물 0.05~0.5w%, 유기용제 2-15w% 계면활성제 0.05-0.3w% 나머지 물을 사용하고 pH2.5-3.0이고 용액의 온도는 45~60℃인 것을 특징으로 하는 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스의 조성물이다.

화학식1

(상기 식에서 R1은 탄소가 1~10의 알킬기, R2, R3는 H 또는 1개 이상의 탄소알킬기임)

상기 이미다졸화합물은 2-메틸벤즈이미다졸, 2-프로필벤즈이미다졸, 2-부틸벤즈이미다졸, 2-펜틸벤즈이미다졸, 2-헥실벤즈이미다졸, 2-헵틸벤즈이미다졸, 2-옥틸벤즈이미다졸, 2-노닐벤즈이미다졸, 2-벤질-6-클로로벤즈이미다졸, 2-페닐벤즈이미다졸, 2-클로로벤즈이미다졸, 2-(2-에틸페닐)-벤즈이미다졸에서 선택되는 어느 하나 이상 또는 이들의 염을 선택하여 사용한다.

저급유기산 구연산, 주석산, 빙초산, 젖산, 벤조산, 개미산, 프로피온산, 아크릴산, 부틸릭산,파미틱산, 스테아르산 중에서 선택되는 둘 이상의 저급유기산을 선택하여 사용한다.

금속화합물은 구리화합물 황산아연 염화아연, 염화제1구리, 염제2구리, 염화제3구리, 황산구리, 질산구리에서 둘 이상을 선택하여 사용한다.

유기용제는 이미다졸화합물의 용해를 촉진하는 촉매 및 안정성 작용을 위해 넣는 것으로 탄화수소계의 유기용제인 지방족 탄화수소인 휘발유, 등유(케로센), 노말헥산 시클로헥사놀, 메틸시클로헥사놀 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 유, 등유(케로센), 노말헥산 시클로헥사놀, 메틸시클로헥사놀 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 이소프로필 알콜, 이소프로판올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 아세트산아이소프로필, 아세트산부틸, 아세트산아이소부틸 등의 어느 하나 이상을 선택하여 사용한다.

또한, 계면활성제는 금속표면의 탈지하여 표면을 깨끗하게 만들어 용액이 금속표면에 널리 퍼지게 하는 젖음성과 피복력을 향상하기 위해 첨가하는 하는 것으로 계면활성제는 비이온계면활성제를 용하고 함량은 0.05-.03% 를 사용하고 바람직하게는 0.05-0.3%를 사용하는 것이 좋다.

본 발명은 내열성이 뛰어나 가열에 의해서 구리 및 구리합금의 양호한 내열성과 코팅된 금속표면의 녹이 스는 방지하는 방청효과가 우수한 효과가 있는 것이다.

본 발명의 프리플럭스 조섬물은 통신기기 등과 같은 전기제품의 대기중에 노출되는 금속표면에 표면처리하여 피막을 형성함으로서 가열성이 우수하고 방청성이 뛰어나게 발휘할 수 있는 것이다.

본 발명은 〈화학식1〉로 표시되는 이미다졸화합물 0.2~1.5w%, 저급유기산의 8~25w%, 금속화합물 0.05~0.5w%, 유기용제 2~15w% 계면활성제 0.05~0.3w% 나머지 물로 구성되고 pH2.5-3.0인 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스의 조성물에 관한 것이다.

〈화학식1〉

상기 이미다졸화합물은 2-메틸벤즈이미다졸, 2-프로필벤즈이미다졸, 2-부틸벤즈이미다졸, 2-펜틸벤즈이미다졸, 2-헥실벤즈이미다졸, 2-헵틸벤즈이미다졸, 2-옥틸벤즈이미다졸, 2-노닐벤즈이미다졸, 2-벤질-6-클로로벤즈이미다졸, 2-페닐벤즈이미다졸, 2-클로로벤즈이미다졸, 2-(2-에틸페닐)-벤즈이미다졸에서 선택되는 어느 하나 이상 또는 이들의 염을 이용하는 것이고 이미다졸화합물의 함량은 물에 대하여 0.2 ~1.5w%를 사용한다.

이미다졸화합물은 구리와 배위결합으로 구리 또는 구리합금의 표면에 얇은피막을 성성하는데 이 0.2w% 미만으로 사용하는 경우 구리합금 표면에 피막을 형성하는 속도가 느려 피막의 두께가 얇아 금속표면의 산화를 충분히 방지할 수 없고, 1.5w%이상일 경우에는 피막의 두께를 얻기 어려워 피막의 안정성이 떨어지게 된다.

따라서 이미다졸화합물은 0.2 ~ 1.5w%를 사용하는 것이 좋다.

저급유기산은 이미다졸화합물이 물에 대한 난용성이므로 이미다졸화합물을 안정적으로 용해시키기 위해 미리 물에 가용한 염을 만들기 위한 축매 및 안정성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로 유기산 구연산, 주석산, 빙초산, 젖산, 벤조산, 개미산, 프로피온산, 아크릴산, 부틸릭산,파미틱산, 스테아르산 중에서 선택되는 둘 이상의 유기산으로 이루어지는데 둘이상의 유기산은 8-25w%를 첨가한다.

저금유기산이 8w%이하일 경우에는 촉매의 기능이 저하되어 프리플럭스조성물의 유효성분인 벤즈아미다졸화합물이 석출이 일어나 벤즈이미다졸 용해도가 떨어져 유효성분이 줄어지게 되어 구리 또는 구리금속의 표면에 형성되는 피막의 두께가 얇게 되고, 저급유기산이 25%이상일 경우에는 피막형성이 여렵고 pH 조절을 위해 과량의 알카리를 사용하게 되므로 프리플럭스 조성물의 안정성이 떨어지게 된다.

금속화합물은 금속이온의 농도를 조절하여 금속에 피막형성속도 증가 및 내열성을 증가시키기 위하여 첨가하는 것으로 금속화합물은 구리화합물 황산아연 연화아연 염화제1구리, 염제2구리, 염화제3구리, 황산구리, 질산구리에서 둘 이상을 선택하여 사용한다.

첨가하는 함량은 0.05~0.5w% 사용하는 것이 바람직하다.

금속화합물인 구리 화합물이 0.05w% 보다 적을 경우에는 구리 및 구리합금에 코팅 피막의 내열성이 약해지며, 0.5w%초과의 경우 인쇄회로기판의 금속단자에 이물질이 발생하여 불량의 요인이 되므로 금속화합물인 구리화합물의 첨가하는 함량은 0.05~0.5w% 사이를 넣는 것이 바람직하다

유기용제는 이미다졸화합물의 용해를 촉진하는 촉매 및 안정성 작용을 위해 넣는 것으로 물과 자유로이 혼화(compounding)하는 탄화수소계의 유기용제인 지방족 탄화수소인 휘발유, 등유(케로센), 노말헥산 시클로헥사놀, 메틸시클로헥사놀 벤젠, 톨루엔, 크실렌 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜 등의 저급 알콜 또는 아세톤, N,N-디메틸포름아미드, 에틸렌 글리콜, 등유(케로센), 노말헥산 시클로헥사놀, 메틸시클로헥사놀 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 이소프로필 알콜, 이소프로판올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 아세트산아이소프로필, 아세트산부틸, 아세트산아이소부틸 등의 어느 하나 이상을 선택하여 사용하고 유기용제를 2%보다 적게 넣으면 촉매의 기능이 저하되어 촉매로서의 기능이 저하되고 안정성을 해하는 경우가 있게 되고 유기용제는 강한 휴발성과 함께 유독물질이므로 유기용제는 2-15w%를 넣은 것이 바람직히다

계면활성제는 금속표면의 탈지하여 표면을 깨끗하게 만들어 용액이 금속표면에 널리 퍼지게 하는 젖음성과 피복력을 향상하기 위해 첨가하는 하는 것으로 계면활성제는 Diethanolamine계, Sorbitol계, Glycerine계, 고급알코올류에 에칠렌옥사이드를 부가시켜 만든 Ethyleneoxide계 에테르계 , 에스테르에테르계와 같이 친수성기가 이온화가 되어 있지 않는 비이온계면활성제를 사용하고 함량은 0.05-.03% 를 사용하고 바람직하게는 0.05-0.3w%를 사용하는 것이 좋다

계면활성제가 0.05w% 이하일 경우에는 회로기판의 구리 및 구리합금의 코팅피막 표면이 평활하지 못하게 되며, 0.3w% 이상의 경우 코팅 피막 표면에 얼룩과 이물질이 묻어 나오게 되어 피막의 안정성이 떨어지는 문제점이 있고 또 계면활성제는 환경오염을 일으키는 원인물질의 하나로 소량사용하는 것이 좋다

표면처리시 프리플럭스의 용제의 pH는 표면처리시 균일한 막 두께를 유지하고 만들어 내는데 중요한 기능을 하는 것으로 pH가 2.5보다 낮으면 피막 두께가 얇게 되고 pH가 3.0보다 높으면 액 안정성이 떨어지게 되어 피막의 두께가 동일한 침적 시간일때에 비하여 피막의 두께가 두꺼워지는 것으로 pH2.5-3.0사이로 만들어 사용하는 것이 좋다

또 표면처리시 프리플럭스 조성액은 pH에 아주 중요하고 민감하게 반응하므로 시간이 지남에 따라 pH가 변화되므로 지속적으로 산도를 체크하여 적정한 pH를 맞추에 사용하는 것이 중요하다.

용액의 온도는 45~60℃사이에세 실시하는 것이 좋다.

이상에서 설명된 본 발명에 따른 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아니고 본 발명의 범위내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

하기 〈화학식 1〉의 이미다졸화합물 0.2~1.5w%, 저급유기산의 8-25w%, 금속화합물 0.05~0.5w%, 유기용제 2-15w% 계면활성제 0.05-0.3w% 나머지 물을 사용하고 pH2.5-3.0인 것을 특징으로 하는 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스의 조성물
〈화학식 1〉

(상기 식에서 R1은 탄소가 1~10의 알킬기, R2, R3는 H 또는 1개 이상의 탄소알킬기임)
제 1항에 있어서,
이미다졸화합물은 2-메틸벤즈이미다졸, 2-프로필벤즈이미다졸, 2-부틸벤즈이미다졸, 2-펜틸벤즈이미다졸, 2-헥실벤즈이미다졸, 2-헵틸벤즈이미다졸, 2-옥틸벤즈이미다졸, 2-노닐벤즈이미다졸, 2-벤질-6-클로로벤즈이미다졸, 2-페닐벤즈이미다졸, 2-클로로벤즈이미다졸, 2-(2-에틸페닐)-벤즈이미다졸에서 선택되는 어느 하나 이상 또는 이들의 염을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스 조성물
제 1항에 있어서,저급유기산 구연산, 주석산, 빙초산, 젖산, 벤조산, 개미산, 프로피온산, 아크릴산, 부틸릭산,파미틱산, 스테아르산 중에서 선택되는 둘 이상의 저급유기산을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스 조성물
제 1항에 있어서,
구리화합물 황산아연 연화아연 염화제1구리, 염제2구리, 염화제3구리, 황산구리, 질산구리에서 둘 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스 조성물
제 1항에 있어서,
유기용제는 지방족 탄화수소인 휘발유, 등유(케로센), 노말헥산 시클로헥사놀, 메틸시클로헥사놀 벤젠, 톨루엔, 크실렌 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜 등의 저급 알콜 또는 아세톤,N,N-디메틸포름아미드, 에틸렌 글리콜 이소프로필 알콜, 이소프로판올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 아세트산아이소프로필, 아세트산부틸, 아세트산아이소부틸 등의 어느 하나 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스 조성물
제 1항에 있어서,
계면활성제는 Diethanolamine계, Sorbitol계, Glycerine계, Ethyleneoxide계, 에테르계, 에스테르에테르계의 비이온계면활성제를 사용하는 것을 특징으로 하는 구리 및 구리합금의 표면에 피막을 형성하는 프리플럭스 조성물