TWI464299B - 銅或銅合金之表面處理劑及其用途 - Google Patents

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TWI464299B
TWI464299B TW098128469A TW98128469A TWI464299B TW I464299 B TWI464299 B TW I464299B TW 098128469 A TW098128469 A TW 098128469A TW 98128469 A TW98128469 A TW 98128469A TW I464299 B TWI464299 B TW I464299B
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Takayuki Murai
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Shikoku Chem
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Description

銅或銅合金之表面處理劑及其用途
本發明係關於一種在將電子零件或其類似物焊接至印刷佈線板之銅或銅合金期間使用的表面處理劑，及其用途。
近年來已廣泛地採用具高密度之表面安裝技術作為印刷佈線板之安裝方法。此種表面安裝技術尤其被分類為雙面表面安裝技術(其中晶片型零件係利用焊料糊結合)及混合安裝技術(其係使用焊料糊之晶片型零件之表面安裝技術與分散零件之通孔(through-hole)安裝技術的組合)。在任一安裝方法中，印刷佈線板接受到兩個或更多個焊接步驟，因此使其暴露至於嚴苛熱史中產生的高溫。
結果，藉由加熱構成印刷佈線板之電路部分之銅或銅合金(以下有時簡稱為銅)的表面加速氧化物膜的形成，因此電路部分的表面無法維持良好的可焊接性。
為保護印刷佈線板之銅電路部分防止空氣氧化，一般使用表面處理劑在電路部分之表面上形成一化學層。然而，需藉由防止化學層退化(即降解)，以即使在銅電路部分經過多個循環之熱史後仍繼續保護銅電路部分，而維持良好的可焊接性。
習知使用錫-鉛合金共熔焊料於將電子零件安裝至印刷佈線板等。然而，近年來，已對包含於焊料合金中之鉛對人體的不利影響產生顧慮，因此希望使用無鉛焊料。
因此，考慮各種無鉛焊料。舉例來說，已有人建議將諸如銀、鋅、鉍、銦、銻、銅等之一或多種金屬添加至錫之基底金屬的無鉛焊料。
習用之錫-鉛共熔焊料於基板(尤其係銅)之表面上的可濕性優異，因此可強固地黏著至銅，而導致高可靠性。
相對地，無鉛焊料於銅表面上之可濕性較習用之錫-鉛焊料差，因此會由於空隙及其他結合缺陷而呈現不良的可焊接性及低結合強度。
因此，當使用無鉛焊料時，需選擇具有優良可焊接性的焊料合金及適用於無鉛焊料的助焊劑。用於防止銅或銅合金之表面氧化的表面處理劑亦需具有改良無鉛焊料之可濕性及可焊接性的功能。
許多無鉛焊料具有高熔點，及較習用之錫-鉛共熔焊料高約20至約50℃的焊接溫度。因此，用於利用無鉛焊料進行焊接之製程中的表面處理劑應具有可形成具優異耐熱性之化學層的特性。
關於此等表面處理劑之活性成分，已提出各種咪唑化合物。舉例來說，專利文件1揭示2-烷基咪唑化合物諸如2-十一基咪唑；專利文件2揭示2-芳基咪唑化合物諸如2-苯基咪唑及2-苯基-4-甲基咪唑；專利文件3揭示2-烷基苯并咪唑化合物諸如2-壬基苯并咪唑；專利文件4揭示2-芳烷基苯并咪唑化合物諸如2-(4-氯苯基甲基)苯并咪唑；及專利文件5揭示2-芳烷基咪唑化合物諸如2-(4-氯苯基甲基)咪唑及2-(2,4-二氯苯基甲基)-4,5-二苯基咪唑。
然而，在使用包含此一咪唑化合物之表面處理劑的情況中，形成於銅表面上之化學層的耐熱性仍不令人滿意。此外，在焊接時，焊料可濕性不足，因此無法獲得良好的可焊接性。特定而言，在使用無鉛焊料替代共熔焊料進行焊接的情況中，很難實際使用前述的表面處理劑。
引用清單 專利文獻
[PLT 1]JP-B-46-17046
[PLT 2]JP-A-4-206681
[PLT 3]JP-A-5-25407
[PLT 4]JP-A-5-186888
[PLT 5]JP-A-7-243054
鑑於前述情勢而進行本發明。本發明之一目的為提供一種表面處理劑，其在使用無鉛焊料將電子零件或其類似物安裝至印刷佈線板時，於構成印刷佈線板之電路部分或其類似物之銅或銅合金的表面上形成具有優異耐熱性的化學層，且同時改良對焊料之可濕性及使得可焊接性良好；及一種表面處理方法。
此外，本發明之另一目的為提供一種經由使構成電路部分之銅或銅合金之表面與前述表面處理劑接觸而得的印刷佈線板，及提供一種藉由使銅或銅合金之表面與前述表面處理劑接觸，然後再使用無鉛焊料進行焊接的焊接方法。
為解決前述問題，本發明人進行廣泛且密集的研究。結果，經發現藉由用包含由通式(I)表示之咪唑化合物之表面處理劑處理具有銅電路部分之印刷佈線板，可於銅電路部分之表面上形成具有優異耐熱性(即可抵抗無鉛焊料之焊接溫度)的化學層，且同時藉由改良在利用無鉛焊料焊接時，焊料對銅或銅合金之表面的可濕性，可獲得良好的可焊接性，以致完成本發明。
換言之，本發明於其最寬廣組態中包括以下態樣：
(1)一種用於銅或銅合金之表面處理劑，其包含由化學式(I)表示之咪唑化合物：
其中Ar1 及Ar2 係不同且代表以下的化學式(II)或化學式(III)；R代表氫原子或烷基：
其中X1 及X2 係相同或不同且代表氫原子或氯原子。
(2)一種用於銅或銅合金之表面處理方法，其包括使銅或銅合金之表面與根據以上(1)項之表面處理劑接觸。
(3)一種印刷佈線板，其包括構成銅電路部分之銅或銅合金，其中該銅或銅合金之表面經與根據以上(1)項之表面處理劑接觸。
(4)一種焊接方法，其包括使銅或銅合金之表面與根據以上(1)項之表面處理劑接觸，然後再使用無鉛焊料進行焊接。
根據本發明之表面處理劑不僅可於構成印刷佈線板之電路部分或其類似物之銅或銅合金之表面上形成具有優異耐熱性的化學層，並且亦可大大地改良無鉛焊料對從屬表面的可濕性且使得可焊接性良好。
此外，由於根據本發明之焊接方法可使用不含鉛(其係有害金屬)之焊料，因而其由環境保護的觀點來看有用。
以下將詳細說明本發明。
使用於本發明之咪唑化合物係由以下的化學式(I)表示，且係其中一苄基(其中該苄基之氫可經氯原子取代)鍵結至咪唑環之2位次且一萘基鍵結至咪唑環之4位次的咪唑化合物，或其中一萘甲基鍵結至咪唑環之2位次且一苯基(其中該苯基之氫原子可經氯原子取代)鍵結至咪唑環之4位次的咪唑化合物。在前述苄基或苯基之氫原子可經氯原子取代之情況中的氯原子數較佳為一或兩個。
其中Ar1 及Ar2 係不同且代表以下的化學式(II)或化學式(III)；R代表氫原子或烷基：
其中X1 及X2 係相同或不同且代表氫原子或氯原子。
前述化學式(I)中之R係氫原子或烷基，且該烷基係具有1至8個碳原子的直鏈或分支鏈飽和脂族基團。此一烷基的實例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、庚基及辛基。
用於進行本發明之咪唑化合物可藉由，例如，採用以下反應流程所示之合成方法合成得。
其中Ar1 、Ar2 及R係與上述相同且X3 代表氯原子、溴原子或碘原子。
關於用於進行本發明之由化學式(I)表示之咪唑化合物，其在R為氫原子之情況中的實例包括：
2-(1-萘甲基)-4-苯基咪唑，4-(2-氯苯基)-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(3-氯苯基)-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(4-氯苯基)-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(2,3-二氯苯基)-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(2,4-二氯苯基)-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(2,5-二氯苯基)-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(2,6-二氯苯基)-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(3,4-二氯苯基)-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(3,5-二氯苯基)-2-(1-萘甲基)咪唑，2-(2-萘甲基)-4-苯基咪唑，4-(2-氯苯基)-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(3-氯苯基)-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(4-氯苯基)-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(2,3-二氯苯基)-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(2,4-二氯苯基)-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(2,5-二氯苯基)-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(2,6-二氯苯基)-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(3,4-二氯苯基)-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(3,5-二氯苯基)-2-(2-萘甲基)咪唑，2-苄基-4-(1-萘基)咪唑，2-(2-氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑，2-(3-氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑，2-(4-氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑，2-(2,3-二氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑，2-(2,4-二氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑，2-(2,5-二氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑，2-(2,6-二氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑，2-(3,4-二氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑，2-(3,5-二氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑，2-苄基-4-(2-萘基)咪唑，2-(2-氯苄基)-4-(2-萘基)咪唑，2-(3-氯苄基)-4-(2-萘基)咪唑，2-(4-氯苄基)-4-(2-萘基)咪唑，2-(2,3-二氯苄基)-4-(2-萘基)咪唑，2-(2,4-二氯苄基)-4-(2-萘基)咪唑，2-(2,5-二氯苄基)-4-(2-萘基)咪唑，2-(2,6-二氯苄基)-4-(2-萘基)咪唑，2-(3,4-二氯苄基)-4-(2-萘基)咪唑，及2-(3,5-二氯苄基)-4-(2-萘基)咪唑。
類似地，其在R為甲基之情況中的實例包括：
5-甲基-2-(1-萘甲基)-4-苯基咪唑，4-(2-氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(3-氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(4-氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(2,3-二氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(2,5-二氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(2,6-二氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(3,4-二氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑，4-(3,5-二氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑，5-甲基-2-(2-萘甲基)-4-苯基咪唑，4-(2-氯苯基)-5-甲基-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(3-氯苯基)-5-甲基-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(4-氯苯基)-5-甲基-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(2,3-二氯苯基)-5-甲基-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(2,5-二氯苯基)-5-甲基-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(2,6-二氯苯基)-5-甲基-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(3,4-二氯苯基)-5-甲基-2-(2-萘甲基)咪唑，4-(3,5-二氯苯基)-5-甲基-2-(2-萘甲基)咪唑，2-苄基-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-(2-氯苄基)-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-(3-氯苄基)-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-(4-氯苄基)-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-(2,3-二氯苄基)-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-(2,4-二氯苄基)-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-(2,5-二氯苄基)-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-(2,6-二氯苄基)-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-(3,4-二氯苄基)-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-(3,5-二氯苄基)-5-甲基-4-(1-萘基)咪唑，2-苄基-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑，2-(2-氯苄基)-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑，2-(3-氯苄基)-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑，2-(4-氯苄基)-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑，2-(2,3-二氯苄基)-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑，2-(2,4-二氯苄基)-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑，2-(2,5-二氯苄基)-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑，2-(2,6-二氯苄基)-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑，2-(3,4-二氯苄基)-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑，及2-(3,5-二氯苄基)-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑。
咪唑化合物在藉由將其溶解於水中而製備得之表面處理劑中係使用作為活性成分。咪唑化合物在表面處理劑中可以，例如，0.01至10重量%，及較佳0.1至5重量%之比例包含。當咪唑化合物之含量低於0.01重量%時，形成於銅表面上之化學層的膜厚度可能過薄，以致無法充分防止銅表面的氧化。另一方面，當其超過10重量%時，表面處理劑中之咪唑化合物可能無法完全溶解，或會有即使於咪唑化合物完全溶解後其亦會再沈澱的顧慮，因此並不佳。
附帶一提，在進行本發明時，在由化學式(I)表示之咪唑化合物中，可僅使用其之一適當種類，但亦可使用不同種咪唑化合物之組合。
在進行本發明時，在將咪唑化合物溶解於水中(形成水溶液)時，一般可使用有機酸或無機酸作為酸，但亦可同時使用少量的有機溶劑。在此情況使用之有機酸的代表性實例包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙醛酸、丙酮酸、乙醯乙酸、4-戊酮酸、庚酸、辛酸、癸酸、月桂酸、羥乙酸、甘油酸、乳酸、丙烯酸、甲氧乙酸、乙氧乙酸、丙氧乙酸、丁氧乙酸、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙酸、2-{2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙氧基}乙酸、3-甲氧丙酸、3-乙氧丙酸、3-丙氧丙酸、3-丁氧丙酸、苯甲酸、對硝基苯甲酸、對甲苯磺酸、水楊酸、苦味酸、草酸、琥珀酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、酒石酸、及己二酸；及無機酸的實例包括鹽酸、磷酸、硫酸、及硝酸。此一酸在表面處理劑中可以0.1至50重量%，及較佳1至30重量%之比例添加。
此外，關於有機溶劑，合適者為低碳醇諸如甲醇、乙醇、及異丙醇、或丙酮、N,N-二甲基甲醯胺、乙二醇及其類似物，其可與水自由混溶。
可於本發明之表面處理劑中添加銅化合物，以加快化學層在銅或銅合金之表面上的形成速率。此外，可添加鋅化合物，以進一步增進形成化學層之耐熱性。
銅化合物的代表性實例包括乙酸銅、氯化亞銅、氯化銅、溴化亞銅、溴化銅、碘化銅、氫氧化銅、磷酸銅、硫酸銅、及硝酸銅；及鋅化合物的代表性實例包括氧化鋅、甲酸鋅、乙酸鋅、草酸鋅、乳酸鋅、檸檬酸鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、及磷酸鋅。其兩者皆可以0.01至10重量%，及較佳0.02至5重量%之比例包含於表面處理劑中。
在使用此一銅化合物或鋅化合物之情況中，可能需要在有機酸或無機酸之外，再添加具有緩衝作用之物質，胺化合物諸如氨、單乙醇胺、二乙醇胺、或三乙醇胺，而使溶液之pH穩定化。
為進一步增進化學層之形成速率及該層之耐熱性，可將鹵素化合物以0.001至1重量%，及較佳0.01至0.1重量%之比例添加至表面處理劑中。鹵素化合物的實例包括氟化鈉、氟化鉀、氟化銨、氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、溴化鈉、溴化鉀、溴化銨、碘化鈉、碘化鉀、及碘化銨。
關於用於使用根據本發明之表面處理劑處理銅或銅合金之表面的條件，表面處理劑之液體溫度較佳可為10至70℃，及接觸時間較佳可為1秒至10分鐘。接觸方法的實例包括浸泡、噴霧、及塗布方法。
此外，於進行根據本發明之表面處理後，可藉由形成包含經塗布熱塑性樹脂之化學層的雙層結構，而進一步增進耐熱性。
換言之，於在銅或銅合金之表面上形成化學層後，可藉由將具有優異耐熱性之熱塑性樹脂(其可由松香衍生物(例如，松香或松香酯)、萜烯樹脂衍生物(例如，萜烯樹脂或萜烯酚樹脂)、烴樹脂(例如，芳族烴樹脂或脂族烴樹脂)、或其混合物所構成)溶解於溶劑(例如，甲苯、乙酸乙酯、或異丙醇)中，及使用輥塗機或其類似裝置在化學層上以(例如)1至30微米之厚度均勻塗布溶液，而形成化學層與熱塑性樹脂的雙層結構。
適用於進行本發明之無鉛焊料的實例包括諸如Sn-Ag-Cu基、Sn-Ag-Bi基、Sn-Bi基、Sn-Ag-Bi-In基、Sn-Zn基、及Sn-Cu基焊料的無鉛焊料。
本發明之焊接方法可應用於包括使印刷佈線板於焊料槽中在熔融液態焊料之上移動，以焊接電子零件與印刷佈線板之間之接點的流動焊接；或包括預先將糊膏焊料根據電路圖案印刷於印刷佈線板上，將電子零件安裝於其上，及加熱整個印刷佈線板以使焊料熔融而完成焊接的回流焊接。
[實施例]
以下將參照實施例及比較實施例明確說明本發明，但不應將本發明解釋為受其所限制。
附帶一提，於實施例及比較實施例中使用之咪唑化合物及評估試驗方法係如下。
(咪唑化合物)
使用於實施例中之咪唑化合物係如下且於參考實施例1至6中展示合成實施例。
‧2-(1-萘甲基)-4-苯基咪唑(稱為「IMZ-A」)
‧4-(3,4-二氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑(稱為「IMZ-B」)
‧2-(2-萘甲基)-4-苯基咪唑(稱為「IMZ-C」)
‧2-(4-氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑(稱為「IMZ-D」)
‧2-苄基-4-(2-萘基)咪唑(稱為「IMZ-E」)
‧2-苄基-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑(稱為「IMZ-F」)
[參考實施例1] IMZ-A之合成
於將由33.7克(0.15莫耳)之1-萘基乙脒鹽酸鹽、53克(0.38莫耳)之碳酸鉀及180毫升之N,N-二甲基甲醯胺所組成之懸浮液在50℃下攪拌30分鐘後，在相同溫度下逐漸加入30.0克(0.15莫耳)之2-溴苯乙酮，隨後再在相同溫度下攪拌3小時。然後將反應懸浮液倒入600毫升水中，接著再用甲苯(100毫升×2次)萃取。於將甲苯層用水洗滌後，將該層於減壓下濃縮且經由過濾收集沈澱晶體，用少量甲苯洗滌，然後乾燥而得深粉紅色粉末。使晶體自乙腈再結晶而得19.3克(0.068莫耳，產率：45%)之2-(1-萘甲基)-4-苯基咪唑的淺粉紅色粉末。
[參考實施例2] IMZ-B之合成
根據參考實施例1之方法，將參考實施例1之2-溴苯乙酮改為2-溴-3’,4’-二氯丙醯苯，而合成得4-(3,4-二氯苯基)-5-甲基-2-(1-萘甲基)咪唑。
[參考實施例3] IMZ-C之合成
根據參考實施例1之方法，將參考實施例1之1-萘基乙脒鹽酸鹽改為2-萘基乙脒鹽酸鹽，而合成得2-(2-萘甲基)-4-苯基咪唑。
[參考實施例4] IMZ-D之合成
根據參考實施例1之方法，將參考實施例1之1-萘基乙脒鹽酸鹽改為(4-氯苯基)乙脒鹽酸鹽及將2-溴苯乙酮改為2-溴-1’-萘乙酮，而合成得2-(4-氯苄基)-4-(1-萘基)咪唑。
[參考實施例5] IMZ-E之合成
根據參考實施例1之方法，將參考實施例1之1-萘基乙脒鹽酸鹽改為苯基乙脒鹽酸鹽及將2-溴苯乙酮改為2-溴-2’-萘乙酮，而合成得2-苄基-4-(2-萘基)咪唑。
[參考實施例6] IMZ-F之合成
根據參考實施例1之方法，將參考實施例1之1-萘基乙脒鹽酸鹽改為苯基乙脒鹽酸鹽及將2-溴苯乙酮改為2-溴-2’-丙醯萘，而合成得2-苄基-5-甲基-4-(2-萘基)咪唑。
比較實施例中使用之咪唑化合物如下。
‧2-十一基咪唑(稱為「IMZ-G」；Shikoku Chemicals Corporation製造之商品名「CUREZOL C11Z」)
‧2-苯基咪唑(稱為「IMZ-H」；Shikoku Chemicals Corporation製造之商品名「CUREZOL 2PZ」)
‧2-苯基-4-甲基咪唑(稱為「IMZ-I」；Shikoku Chemicals Corporation製造之商品名「CUREZOL 2P4MZ」)
‧2-壬基苯并咪唑(稱為「IMZ-J」；SIGMA-ALDRICH Co.製造之試劑)
‧2-(4-氯苄基)苯并咪唑(稱為「IMZ-K」；Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製造之試劑)
實施例中使用之咪唑化合物(IMZ-A至IMZ-F)及比較實施例中使用之咪唑化合物(IMZ-G至IMZ-K)的化學式顯示於下。
實施例及比較實施例中使用之評估試驗方法如下。
(焊料上流速率性質之評估試驗)
將120毫米(長度)×150毫米(寬度)×1.6毫米(厚度)之由玻璃環氧樹脂所製成且具有300個內徑0.80毫米之銅通孔的印刷佈線板使用作為試件。將此試件脫脂，進行軟蝕刻，然後用水洗滌。其後將試件於維持在指定液體溫度下的表面處理劑中浸泡指定的時間，用水洗滌，然後乾燥而於銅表面上形成具有約0.10至0.50微米厚度之化學層。
使用紅外回流烘箱(商品名：MULTI-PRO-306，Vetronix Co.,Ltd.製造)使經表面處理的試件接受兩循環的回流加熱，其中最高溫度為240℃，接著再利用流動焊接裝置(輸送器速度：1.0米/分鐘)進行焊接。
使用的焊料為具有63%錫及37%鉛(重量%)之組成的錫-鉛共熔焊料(商品名：H63A，Senju Metal Industry Co.,Ltd.製造)，且用於焊接的助焊劑為JS-64MSS(Koki Co.,Ltd.製造)。焊接溫度為240℃。
亦使用無鉛焊料以與錫-鉛共熔焊料相同的方式焊接經如以上進行表面處理的試件。使用的焊料為具有96.5%錫、3.0%銀及0.5%銅(重量%)之組成的無鉛焊料(商品名：H705「ECOSOLDER」，Senju Metal Industry Co.,Ltd.製造)，且用於焊接的助焊劑為JS-E-09(Koki Co.,Ltd.製造)。回流加熱最高溫度為245℃，且焊接溫度亦為245℃。
對經焊接的試件，計算其中焊料經填充達到銅通孔之上端之(經焊接)銅通孔的數目相對於銅通孔之總數(300個孔洞)的比例(%)。
當在銅表面上的焊料可濕性大時，熔融的焊料穿透各銅通孔之內部，藉此熔融焊料可輕易地將其填充至通孔之上端。換言之，當上端經焊接之通孔數目對通孔總數的比大時，判定焊料可濕性及對銅的可焊接性優異。
(焊料擴展性之評估試驗)
使用50毫米(長度)×50毫米(寬度)×1.2毫米(厚度)之由玻璃環氧樹脂製成的印刷佈線板作為試件。此印刷佈線板具有10個在寬度方向以1.0毫米間隔形成之具0.80毫米導體寬度及20毫米長度之銅箔電路的電路圖案。將試件脫脂，進行軟蝕刻，然後用水洗滌。其後將試件於維持在指定液體溫度下的表面處理劑中浸泡指定的時間，用水洗滌，然後乾燥而於銅表面上形成具有約0.10至0.50微米厚度之化學層。
使用紅外回流烘箱(商品名：MULTI-PRO-306，Vetronix Co.,Ltd.製造)使經表面處理的試件接受一循環的回流加熱，其中最高溫度為240℃。其後使用具有1.2毫米孔隙直徑及150微米厚度的金屬遮罩將錫-鉛焊料糊印刷於銅電路部分的中心上，及在上述條件下進行回流加熱及進行焊接。使用的錫-鉛焊料糊為由63%錫及37%鉛(重量%)所組成的共熔焊料(商品名：OZ-63-330F-40-10，Senju Metal Industry Co.,Ltd.製造)。
亦使用無鉛焊料糊以與錫-鉛焊料糊相同的方式焊接經如以上進行表面處理的試件。使用的無鉛焊料係由96.5%錫、3.0%銀及0.5%銅(重量%)所組成(商品名：M705-221BM5-42-11，Senju Metal Industry Co.,Ltd.製造)。將於焊料糊印刷前後所達到之回流加熱的最高溫度設為245℃。
測量焊料濕潤且擴展於獲得試件之銅電路部分上的長度(毫米)。
當長度較長時，判定焊料可濕性及可焊接性優異。
[實施例1]
於將作為咪唑化合物之2-(1-萘甲基)-4-苯基咪唑、作為酸之乙酸、作為金屬鹽之乙酸銅、及作為鹵素化合物之碘化銨溶解於去離子水中而具有表1所述之組成物後，利用氨水將pH調整至2.8，因而製備得表面處理劑。
接下來，將印刷佈線板之試件於經控制於40℃溫度下之表面處理劑中浸泡20秒，用水洗滌，然後乾燥，因而測量焊料上流速率性質及焊料擴展性。此等試驗結果示於表2。
[實施例2至6]
使用如表1所述之咪唑化合物、酸、金屬鹽及鹵素化合物，以與實施例1相同之方式製備各具有如表1所述之組成物的表面處理劑，且在如表2所述之處理條件下進行表面處理。對所得的試件測量焊料上流速率性質及焊料擴展性。此等試驗結果示於表2。
[比較實施例1至5]
使用如表1所述之咪唑化合物、酸、金屬鹽及鹵素化合物，以與實施例1相同之方式製備各具有如表1所述之組成物的表面處理劑，且在如表2所述之處理條件下進行表面處理。對所得的試件測量焊料上流速率性質及焊料擴展性。此等試驗結果示於表2。
根據如表1及表2所示之試驗結果，據認為共熔焊料或無鉛焊料對印刷佈線板之銅表面的可濕性藉由使根據本發明之表面處理劑與印刷佈線板之銅表面接觸，以在銅表面上形成化學層而獲得改良，且共熔焊料或無鉛焊料對銅表面之可焊接性(焊料上流速率性質、焊料擴展性)大大地改良。當然，可將根據本發明之表面處理劑使用在利用共熔焊料的焊接中，但鑑於對銅或銅合金之焊料可濕性，與共熔焊料相比，其尤其可充分地實際利用在使用展現不良可濕性之無鉛焊料的焊接中。
(工業應用性)
根據本發明之表面處理劑不僅可在構成印刷佈線板之電路部分或其類似物之銅或銅合金之表面上形成具優異耐熱性之化學層，並且亦可大大地改良無鉛焊料對從屬表面的可濕性及使得可焊接性良好。
此外，由於根據本發明之焊接方法可使用不含鉛(其係有害金屬)之焊料，因而其由環境保護的觀點來看有用。
雖然本發明已經詳細說明並參照其之特定具體例，但熟悉技藝人士當明白可不脫離其範疇而於其中進行各種變化及修改。
本申請案係以2008年8月25日提出申請之日本專利申請案第2008-215733號為基礎，將其全體內容併入本文為參考資料。

Claims (4)

  1. 一種用於銅或銅合金之表面處理劑，其包含由化學式(I)表示之咪唑化合物： 其中Ar1 及Ar2 係不同且代表以下的化學式(II)或化學式(III)；R代表氫原子或烷基： 其中X1 及X2 係相同或不同且代表氫原子或氯原子。
  2. 一種用於銅或銅合金之表面處理方法，其包括使銅或銅合金之表面與申請專利範圍第1項之表面處理劑接觸。
  3. 一種印刷佈線板，其包括構成銅電路部分之銅或銅合金，其中，該銅或銅合金之表面經與申請專利範圍第1項之表面處理劑接觸。
  4. 一種焊接方法，其包括使銅或銅合金之表面與申請專利範圍第1項之表面處理劑接觸，然後再使用無鉛焊料進行焊接。
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