[发明专利]防失光泽性涂料

说明书

技术领域

本发明涉及增进用于制造电子和微电子装置的铜基板的腐蚀保护性、可焊性和耐磨耗性的方法和组合物。

背景技术

通常对电子装置和装饰对象施加金属表面涂层以提供腐蚀保护性以及其它所需的功能性。包含铜或铜合金基板的电子装置一般涂覆金属表面涂层，其提供腐蚀保护性、高表面接触电导系数和耐磨耗性。金属表面涂层往往包含贵金属，尤其是银和金，其提供优异的腐蚀保护性。

例如，在印刷电路板制造中，可在铜电路上沉积银薄层作为可焊性保持剂。银通常通过浸渍置换电镀沉积，其中存在于电镀组合物中的银离子与表面铜原子接触且依以下反应被其还原：

Cu(s)+2Ag⁺(aq)＝＞Cu²⁺(aq)+2Ag(s)

还原-氧化反应将银离子还原成银金属，在铜基板上形成粘附银层。该方法为自限性，因为一旦铜表面覆盖银层，则铜原子不可再还原其它银离子。铜上的银浸渍置换膜的典型厚度可介于约0.05与约0.8微米之间。例如参见，US5,955,141；6,319,543；6,395,329；和6,860,925，通过引用将其整体结合于此。

制造铜引线框架和连接器时以及在PCB制造中作为替代性整理剂时，可在铜基板上施加金属表面涂层，以得到抗腐蚀性和提高的耐磨耗性。通常，金不是直接沉积在铜基板上，而是沉积在居间的基底金属底层上。基底金属底层一般为无电沉积镍，被沉积在铜或铜合金基板上。基底金属作为扩散阻挡层。然后，一般通过浸渍置换方法将诸如金、钯或其合金的贵金属覆层沉积在基底金属底层涂层上。贵金属覆层提供抗腐蚀性、耐磨耗性和高电导系数。常规无电镍浸渍金方法(通常称为ENIG)中，无电沉积镍底层增加浸渍电镀金覆层的硬度。此金属表面一般称为“经镍硬化的金”或简称为“硬质金”。这些涂层的变化包括基底金属合金底层、贵金属合金覆层和包含二层或多层基底金属底层和/或二层或多层贵金属覆层的金属表面涂层。

使用诸如金和钯的贵金属的明显缺点在于成本。有成本效率的连接器使用尽可能薄的贵金属涂层，而不牺牲所需的功能性。因此，工业界一般采用位于电子连接器上约1.0μm量级厚度的贵金属层。较薄层的缺点是容易使涂层中的孔隙度增加过高。在使用时，具有高度孔隙度的薄层无法有效防止金属和铜扩散至表面。在腐蚀环境中，暴露的基底金属和铜会腐蚀，并且腐蚀产物可转移至涂层表面上从而破坏表面接触电导系数。而且，贵金属薄层会在使用期间磨耗，缩短连接器的可用寿命。

浸镀的贵金属涂层(例如银和金)所观察到的特别问题是在铜和贵金属间的特定裸露铜界面处的铜盐蠕变腐蚀。例如，浸渍银置换电镀方法可能无法充分涂覆PCB中的铜线路，尤其是在经电镀的通孔和高深宽比盲孔。这些位置的腐蚀本身表现为环绕盲孔和经电镀的通孔的环状环。

而且，银易被存在于环境中的经还原的硫化合物(例如硫化氢)所硫化，尤其是在纸加工厂、橡胶加工厂和高污染性环境中。银的充分硫化可造成局部孔隙，可能使铜暴露至该环境下。湿气和环境污染物可使铜氧化并硫化，形成可能经由银层中的孔隙而蠕变的铜盐。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种增进铜或铜合金基板的表面的抗腐蚀性的方法。该方法包括在铜或铜合金基板的表面上沉积包含贵金属的金属表面层；以及使具有金属表面层的铜或铜合金基板暴露于包含以下组份的水性组合物：(a)包含至少一个与贵金属表面相互作用并保护贵金属表面的官能团的第一种有机分子，(b)包含至少一个与铜表面相互作用并保护铜表面的官能团的第二种有机分子，和(c)表面活性剂。

本发明还涉及一种用于增进铜或铜合金基板的表面的抗腐蚀性的组合物，包含位于铜或铜合金基板的表面上的银和/或金涂层，该组合物包含(a)浓度介于约1与约10g/L之间的第一种有机分子，此分子选自硫醇(thiol)(硫醇(mercaptan))、二硫化物、硫醚、硫醛、硫酮及其组合物且与贵金属表面相互作用并保护贵金属表面，(b)浓度介于约1与约10g/L之间的第二种有机分子，此分子选自一级胺、二级胺、三级胺、包含氮的芳族杂环及其组合物且与铜表面相互作用并保护铜表面，以及(c)表面活性剂。

本发明的其它目的和特征部分是显而易见的，并且部分将在下文中指出。

附图说明

图1示出了粘附于且形成其上具有浸镀银层的铜基板表面上的保护性有机薄膜的两个分子。

图2A至2D示出了根据实施例1的方法涂覆浸镀银的浸镀银涂覆的铜试样的照片。根据实施例2的方法对镀银的铜试样进行孔隙度测试。

图3A和3B示出了根据实施例4的方法进行孔隙度测试的浸镀银的铜试样的照片。