TW202317811A - 水溶性預焊劑及表面處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之水溶性預焊劑含有(A)咪唑化合物、(B)有機酸、及(C)水，上述(A)成分含有(A1)2-苯基苯并咪唑、及(A2)2,4-二苯基咪唑。

Description

水溶性預焊劑及表面處理方法
本發明係關於一種水溶性預焊劑及表面處理方法。
印刷配線基板於多數情況下以形成有阻焊劑覆膜之狀態流通。於此種情形時，印刷配線基板之大部分由阻焊劑覆膜覆蓋。然而，為了搭載電子零件，電極端子(焊墊)上不存在阻焊劑覆膜。因此，印刷配線基板於流通或保管時，電極端子之表面容易氧化。因此，對於印刷配線基板之電極端子，有時為了防止電極端子之表面氧化而對電極端子之表面實施鍍金處理。然而，鍍金處理會使用貴金屬，故而存在成本較高之問題。因此，對於印刷配線基板，採用利用水溶性預焊劑於電極端子之表面形成有機覆膜之方法來代替鍍金處理(例如文獻1(日本專利特開平6-322551號公報))。
另一方面，於任一種安裝方法中，均要對印刷配線基板進行複數次回焊處理以焊接電子零件。因此，印刷配線基板每次都要暴露於高溫下，經受嚴酷之熱歷程。於印刷配線基板之電路部未被有機覆膜覆蓋之情形時，構成電路部之銅或銅合金之表面會受到加熱，由此會促進氧化皮膜之形成。因此，無法將該電路部表面之焊接性保持為良好。又，有機覆膜亦會由於複數次處理而劣化。因此，期待一種具有耐熱性更加良好之有機覆膜，並且從保護銅或銅合金之性能之觀點出發而增加膜厚之方法。
本發明之目的在於提供一種可形成膜厚足夠厚之有機覆膜之水溶性預焊劑、以及一種表面處理方法。
根據本發明之一態樣，提供一種水溶性預焊劑，其含有(A)咪唑化合物、(B)有機酸、及(C)水，上述(A)成分含有(A1)2-苯基苯并咪唑、及(A2)2,4-二苯基咪唑。
根據本發明之一態樣，提供一種表面處理方法，其具備如下步驟：使用上述本發明之一態樣之水溶性預焊劑，於電子基板之電極端子上形成有機覆膜。
根據本發明之一態樣，可提供一種能夠形成膜厚足夠厚之有機覆膜之水溶性預焊劑、以及一種表面處理方法。
[水溶性預焊劑] 首先，對本實施方式之助焊劑組合物進行說明。本實施方式之水溶性預焊劑係含有以下所說明之(A)咪唑化合物、(B)有機酸、及(C)水者。
[(A)成分] 作為本實施方式中使用之(A)咪唑化合物，必須含有(A1)2-苯基苯并咪唑、及(A2)2,4-二苯基咪唑。若不併用(A1)成分與(A2)成分，則有機覆膜之膜厚會變得不充分。
再者，雖然藉由(A1)成分與(A2)成分之組合可增加有機覆膜之膜厚之理由未必明確，但本發明人等推測其原因在於(A1)成分可促進(A2)成分之成膜。當然，藉由(A1)成分與(A2)成分之組合可增加有機覆膜之膜厚這一情況令人驚歎，係由本發明人等首次發現。
就有機覆膜之膜厚之觀點而言，(A1)成分相對於(A2)成分之質量比((A1)/(A2))較佳為1/50以上10以下，更佳為1/25以上3以下，進而較佳為1/20以上1以下，進而更佳為1/18以上1/3以下，尤佳為1/15以上1/6以下。
(A)成分可於能夠達成本發明之課題之範圍內，進而含有除(A1)成分及(A2)成分以外之其他咪唑化合物(以下亦稱為(A3)成分)。作為(A3)成分，可例舉除(A1)成分及(A2)成分以外之公知之咪唑類及苯并咪唑類等。但是，就提高本發明之作用效果之觀點而言，(A)成分較佳為僅由(A1)成分及(A2)成分構成。
相對於水溶性預焊劑100質量%，(A)成分之調配量較佳為0.01質量%以上10質量%以下，更佳為0.05質量%以上5質量%以下，尤佳為0.1質量%以上3質量%以下。若(A)成分之調配量為上述下限以上，則可更加容易地形成防銹膜等有機覆膜。又，若(A)成分之調配量為上述上限以下，則不會存在不溶解成分增多之情況，且於經濟上亦較佳。
[(B)成分] 作為本實施方式中使用之(B)有機酸，可例舉：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、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，就使(A)成分水溶化之觀點而言，較佳為使用甲酸或乙酸，尤佳為使用乙酸。又，該等可單獨使用1種，亦可混合2種以上使用。
相對於水溶性預焊劑100質量%，(B)成分之調配量較佳為1質量%以上40質量%以下，更佳為2質量%以上30質量%以下。若(B)成分之調配量處於上述範圍內，則可使(A)成分充分地水溶化。
[(C)成分] 本實施方式中使用之(C)水係除了水溶性預焊劑中之(A)成分及(B)成分、以及以下所說明之其他成分以外之剩餘部分。
[(D)成分] 本實施方式之水溶性預焊劑較佳為進而含有(D)螯合劑。藉由該(D)成分，可抑制對混載有銅焊墊及金焊墊等異種金屬之基板使用本實施方式之水溶性預焊劑之情形時的異常。即，為了維持印刷配線基板之接合性，有時會使用接合面混載有銅焊墊及金焊墊等異種金屬之基板。若對此種基板進行水溶性預焊劑處理，則會產生因異種金屬所引起之局部電池反應，而對原本不需要進行水溶性預焊劑處理之金焊墊面亦施加水溶性預焊劑處理。於此種情形時，可能會導致變色等異常。藉由該(D)成分，可抑制變色等異常。
作為(D)成分，可例舉：亞胺基二乙酸(IDA)、氮基三乙酸(NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙三胺五乙酸(DTPA)、三乙四胺六乙酸(TTHA)、1,2-二胺基環己烷四乙酸(CyDTA)、乙二醇醚二胺四乙酸(GEDTA)、N,N-雙(2-羥基苄基)乙二胺二乙酸(HBED)、乙二胺二丙酸(EDDP)、乙二胺二乙酸(EDDA)、二胺基丙醇四乙酸(DPTA-OH)、六亞甲基二胺四乙酸(HDTA)、羥乙基亞胺基二乙酸(HIDA)、二胺基丙烷四乙酸(Methyl-EDTA)、氮基三丙酸(NTP)、乙二胺四亞甲基膦酸(EDTPO)、及氮基三亞甲基膦酸(NTPO)、以及該等之金屬鹽等。其中，就抑制變色等異常之觀點而言，較佳為亞胺基二乙酸、乙二胺四乙酸、或該等之金屬鹽，更佳為亞胺基二乙酸、或乙二胺四乙酸鐵鈉。
相對於水溶性預焊劑100質量%，(D)成分之調配量較佳為0.01質量%以上2質量%以下，更佳為0.05質量%以上1質量%以下，尤佳為0.1質量%以上0.5質量%以下。若(D)成分之調配量處於上述範圍內，則可更加確實地抑制變色等異常。
[其他成分] 本實施方式之水溶性預焊劑亦可於不妨礙本發明之效果之範圍內含有有機溶劑、緩衝液、及錯合物覆膜形成助劑等。
作為有機溶劑，可例舉：甲醇、乙醇及丙酮等。
作為緩衝液中之鹼，可例舉：氨、二乙胺、三乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、單乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、異丙基乙醇胺、氫氧化鈉、及氫氧化鉀等。
作為錯合物覆膜形成助劑，可例舉：甲酸銅、氯化亞銅、氯化銅、草酸銅、乙酸銅、氫氧化銅、碳酸銅、磷酸銅、硫酸銅、甲酸錳、氯化錳、草酸錳、硫酸錳、乙酸鋅、乙酸鉛、乙酸鎳、乙酸鋇、氫化鋅、氯化亞鐵、氯化鐵、氧化亞鐵、氧化鐵、碘化銅、溴化亞銅、及溴化銅等金屬化合物。
於使用該等之情形時，相對於水溶性預焊劑100質量%，其調配量較佳為0.01質量%以上10質量%以下，更佳為0.05質量%以上5質量%以下。
[表面處理方法] 接下來，對本實施方式之表面處理方法進行說明。
本實施方式之表面處理方法係具備以下步驟者：使用本實施方式之水溶性預焊劑，於電子基板之電極端子上形成有機覆膜。
作為電子基板，可例舉印刷配線基板及半導體用基板等。該電子基板亦可為混載有銅焊墊及金焊墊等異種金屬之基板。
作為有機覆膜之形成方法，例如可採用以下方法：對作為處理對象之印刷配線基板之電極端子之表面實施脫脂、化學研磨(軟蝕刻)、酸洗、水洗之預處理步驟後，視需要利用預處理液進行預處理，然後於10～60℃下將印刷配線基板在水溶性預焊劑中浸漬1秒～100分鐘(較佳為於20～50℃下浸漬5秒～60分鐘，更佳為於20～50℃下浸漬10秒～10分鐘)。
預處理液含有(X1)胺化合物。作為(X1)胺化合物，可例舉(X11)咪唑化合物、及(X12)烷醇胺等。作為(X11)咪唑化合物，可例舉苯并咪唑類等。作為(X12)烷醇胺，可例舉三異丙醇胺等。
預處理液亦可進而含有(X2)有機溶劑及(X3)銨鹽。作為(X2)有機溶劑，可例舉異丙醇等。作為(X3)銨鹽，可例舉乙酸銨等。
如此，咪唑化合物附著於電極端子之表面，處理溫度越高，處理時間越長，其附著量越多。此時，更佳為利用超音波。再者，亦可藉由其他塗佈方法形成有機覆膜，例如噴霧法、刷塗法、輥塗法等。
以此方式，可於電子基板上形成有機覆膜(防銹膜等)。
此時之有機覆膜之覆膜厚度(根據換算式所得之覆膜厚度)較佳為0.2 μm以上，更佳為0.25以上。 [實施例]
接下來，藉由實施例及比較例更加詳細地對本發明進行說明，但本發明並不受該等例任何限定。再者，實施例及比較例中使用之材料如下所示。 ((A1)成分) 咪唑化合物A：2-苯基苯并咪唑 ((A2)成分) 咪唑化合物B：2,4-二苯基咪唑 ((A3)成分) 咪唑化合物C：2-辛基苯并咪唑 ((B)成分) 有機酸：乙酸 ((C)成分) 水：離子交換水 ((D)成分) 螯合劑A：乙二胺四乙酸鐵鈉 螯合劑B：亞胺基二乙酸
[實施例1] 將咪唑化合物A 0.3質量%、咪唑化合物B 0.3質量%、有機酸10質量%、及螯合劑A 0.2質量%溶解於水89.2質量%中，得到水溶性預焊劑。又，對於所得之水溶性預焊劑，利用25質量%氨水作為緩衝液進行pH值調整，製成能夠形成覆膜之水溶性預焊劑處理液。
[實施例2～9] 除了按照表1中示出之組成調配各材料以外，以與實施例1相同之方式得到水溶性預焊劑、及水溶性預焊劑處理液。
[比較例1～4] 除了按照表1中示出之組成調配各材料以外，以與實施例1相同之方式得到水溶性預焊劑、及水溶性預焊劑處理液。
＜水溶性預焊劑之評價＞ 藉由如下方法對水溶性預焊劑之性能(膜厚(有預處理、無預處理)、外觀不均)進行評價。將所得之結果示於表1。
(1)膜厚(有預處理) 首先，將苯并咪唑0.02質量%、三異丙醇胺0.01質量%、異丙醇1質量%、及乙酸銨0.01質量%溶解於水98.96質量%中，製作預處理液。
對雙面銅箔積層板(兩面之表面積為25 cm 2，基材之種類為FR-4)進行脫脂、軟蝕刻及水洗，使其表面潔淨。其後，於室溫下在所得之預處理液中浸漬1分鐘，進行水洗，然後熱風乾燥。繼而，於40℃下在水溶性預焊劑處理液中浸漬1～2分鐘，形成覆膜，進行水洗、熱風乾燥，得到試驗基板。將試驗基板上之覆膜提取至0.5%鹽酸50 mL中後，測定起因於提取液中之覆膜有效成分之極大吸光度。然後，根據換算式算出覆膜厚度(單位：μm)。然後，按照下述基準對膜厚進行評價。 A：覆膜厚度為0.25 μm以上。 B：覆膜厚度為0.2 μm以上且未達0.25 μm。 C：覆膜厚度為0.1 μm以上且未達0.2 μm。 D：覆膜厚度未達0.1 μm。
(2)膜厚(無預處理) 對雙面銅箔積層板(兩面之表面積為25 cm 2，基材之種類為FR-4)進行脫脂、軟蝕刻及水洗，使表面潔淨後，於40℃下在水溶性預焊劑處理液中浸漬1～2分鐘，形成覆膜形成，進行水洗、熱風乾燥，得到試驗基板。將試驗基板上之覆膜提取至0.5%鹽酸50 mL中後，測定起因於提取液中之覆膜有效成分之極大吸光度。然後，根據換算式算出覆膜厚度(單位：μm)。然後，按照下述基準對膜厚進行評價。 A：覆膜厚度為0.25 μm以上。 B：覆膜厚度為0.2 μm以上且未達0.25 μm。 C：覆膜厚度為0.1 μm以上且未達0.2 μm。 D：覆膜厚度未達0.1 μm。
(3)外觀不均 將(1)膜厚(有預處理)之試驗基板放置24小時後，於下述回焊條件下進行兩次回焊處理，其後，使用助焊劑清洗劑(花王公司製造之「CLEANTHROUGH 750HS」)於下述助焊劑清洗條件下進行清洗處理。利用40～200倍之光學顯微鏡對清洗處理後之試驗基板中之銅箔進行觀察。然後，按照下述基準對助焊劑清洗後之顏色不均進行評價。 A：無顏色不均。 B：有顏色不均。
(回焊條件) 氧濃度：2000 ppm以下(N 2回焊) 預熱：150～180℃下80秒 峰值溫度：240℃(200℃以上之時間為60秒)
(助焊劑清洗條件) 清洗液溫度：40℃ 清洗時間：3分鐘 其他：有浸漬搖動及超音波
[表1]
   實施例 比較例
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4
水溶性預焊劑之組成 (質量%) (A) (A1) 咪唑化合物A 0.3 0.3 0.3 0.15 0.10 0.04 0.36 0.39 0.01 - 0.3 - -
(A2) 咪唑化合物B 0.3 0.3 0.3 0.45 0.50 0.56 0.24 0.21 0.59 0.3 - 0.6 0.3
(A3) 咪唑化合物C - - - - - - - - - - - - 0.3
(B) 有機酸 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
(D) 螯合劑A 0.2 - - 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 - - - -
螯合劑B - 0.2 - - - - - - - - - - -
(C) 水 89.2 89.2 89.4 89.2 89.2 89.2 89.2 89.2 89.2 89.7 89.7 89.4 89.4
水溶性預焊劑組合物 合計 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
評價結果 (1)膜厚(有預處理) 評價 A A A A A A B B A C D C D
換算式覆膜厚度(μm) 0.25 0.25 0.25 0.26 0.26 0.27 0.23 0.22 0.27 0.18 0.06 0.15 0.07
(2)膜厚(無預處理) 評價 B B B B B A B B A C D C D
換算式覆膜厚度(μm) 0.20 0.20 0.20 0.23 0.24 0.25 0.20 0.20 0.25 0.15 0.06 0.15 0.07
(3)外觀不均 A A A A A A A A B A A A B
根據表1所示之結果確認到，本發明之水溶性預焊劑(實施例1～9)之膜厚之測定結果良好。因此確認到，藉由本發明，可獲得能夠形成膜厚足夠厚之有機覆膜之水溶性預焊劑。

Claims (6)

  1. 一種水溶性預焊劑，其含有(A)咪唑化合物、(B)有機酸、及(C)水， 上述(A)成分含有(A1)2-苯基苯并咪唑、及(A2)2,4-二苯基咪唑。
  2. 如請求項1之水溶性預焊劑，其進而含有(D)螯合劑。
  3. 一種表面處理方法，其具備如下步驟：使用如請求項1或請求項2之水溶性預焊劑，於電子基板之電極端子上形成有機覆膜。
  4. 如請求項3之表面處理方法，其中上述有機覆膜之覆膜厚度為0.2 μm以上。
  5. 如請求項3或請求項4之表面處理方法，其中於形成上述有機覆膜之步驟中，在使用上述水溶性預焊劑進行處理之前，使用預處理液進行處理。
  6. 如請求項5之表面處理方法，其中上述預處理液含有(X1)胺化合物。
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