[发明专利]用于铜和铜合金的表面处理组合物及其利用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将电子部件等焊接至印刷线路板的包含铜或铜合金的电路部的表面处理组合物，以及所述组合物的利用。

背景技术

近来，已广泛地采用具有增加的安装密度的表面安装作为用于制造印刷线路板的安装方法。这些表面安装方法可分为(i)利用焊膏接合芯片部件的双面表面安装方法，(ii)将利用焊膏表面安装芯片部件与通孔安装分立部件组合的混合安装方法等。在这些安装方法的每一种方法中，对印刷线路板进行多次焊接，因此，由于重复暴露于高温而产生严苛的热经历。

暴露于高温会由于在构成印刷线路板的电路部的铜或铜合金的表面上形成氧化涂膜而对所述铜或铜合金产生负面影响。重复暴露于高温会促进氧化涂膜的形成。随着涂膜发展，不能维持所述电路部的表面的良好焊接性。

为了保护这种印刷线路板的电路部的铜或铜合金免于发生空气氧化，广泛地采用使用表面处理组合物在电路部的表面上产生化学转化涂膜的处理。电路部要求即使在电路部经受多次热经历后化学转化涂膜仍保持在电路部上而不改质(劣化)，从而维持良好的焊接性。

已广泛使用包含锡-铅合金的共晶焊料来将电子部件接合至印刷线路板等。然而，近年来，已认识到焊料合金中所含的铅(Pb)对人体的有害影响，并且现在需要使用不含铅的焊料。因此，已研究了各种无铅焊料。例如，已提出包含锡(Sn)作为基础金属并且在其中添加有金属如银(Ag)、锌(Zn)、铋(Bi)、铟(In)、锑(Sb)、钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)或铜(Cu)的无铅焊料。

常规的Sn-Pb共晶焊料对用于接合基础材料的金属，尤其是铜的表面具有优异的润湿性，并且会强力地接合至铜。因此，在铜构件之间的接合性方面实现高可靠性。

相比之下，与常规的Sn-Pb共晶焊料相比，无铅焊料通常对铜表面具有不良的润湿性，并且因此具有不良的焊接性。结果，当使用无铅焊料时，常见诸如产生空隙的接合缺陷，这会导致接合强度低。

因此，当使用无铅焊料时，需要选择具有更好焊接性的焊料合金以及适用于无铅焊料的助焊剂。此外，需要可以防止铜或铜合金的表面的氧化并且具有改善无铅焊料的润湿性且焊接性良好的特性的表面处理组合物。

许多无铅焊料具有高熔点，因此焊接温度比常规的锡-铅共晶焊料高约20℃～50℃。因此，也会需要改良型表面处理组合物以形成具有优异耐热性的化学转化涂膜。

已提出各种咪唑化合物作为这种改良型表面处理组合物的有效成分。例如，专利文献1公开了2-烷基咪唑化合物如2-十一烷基咪唑，专利文献2公开了2-芳基咪唑化合物如2-苯基咪唑和2-苯基-4-甲基咪唑，专利文献3公开了2-烷基苯并咪唑化合物如2-壬基苯并咪唑，专利文献4公开了2-芳烷基苯并咪唑化合物如2-(4-氯苯基甲基)苯并咪唑，以及专利文献5公开了2-芳烷基咪唑化合物如2-(4-氯苯基甲基)咪唑和2-(2,4-二氯苯基甲基)-4,5-二苯基咪唑。然而，当对含有这些咪唑化合物的表面处理组合物进行试验时，发现形成在铜表面上的化学转化涂膜的耐热性不令人满意。此外，当进行焊接时，发现焊料的润湿性不足，并且未获得良好的焊接性。特别地，当在用包含一种所述咪唑化合物的表面处理组合物处理过的铜表面上进行焊接并且使用无铅焊料代替锡-铅共晶焊料时，未获得可接受的结果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-B46-17046(1971)

专利文献2：JP-A4-206681(1992)

专利文献3：JP-A5-25407(1993)

专利文献4：JP-A5-186888(1993)

专利文献5：JP-A7-243054(1995)

发明内容

已鉴于以上情形作出本发明，其目的为提供一种表面处理组合物，所述表面处理组合物在与铜或铜合金(下文有时简称为“铜”)的表面反应时在化学转化时可形成具有耐热性和对表面上的焊料的润湿性的优异特性的涂膜。铜或铜合金可构成例如印刷线路板的电路部等。当使用焊料将电子部件等接合至印刷线路板时，使用本发明的组合物的表面处理会增强焊接性。本发明还具有提供用于处理印刷线路板的表面的方法以及改良的焊接方法的目的。