专利名称：用于控制印刷电路板内电化腐蚀的组合物及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于减少印刷电路板表面腐蚀的含水抗蚀涂料组合物。
背景技术：
印刷电路板(PCB)的制造方法通常包括许多步骤，部分是因为增强功能的需求增 加了。PCB上的表面电路通常包括铜和铜合金材料，它们被涂布以提供与组件中其他器件之 间良好的机械连接和电连接。在制造印刷电路板时，第一阶段包含制备电路板并且第二阶 段包含在电路板上安装各种元器件。可附接于电路板的元器件一般有两种类型a)接脚元器件，如电阻器、晶体管等， 其通过将每一个接脚穿入板中的孔中，接着再确保接脚周围的孔已用焊料充填，从而附接 于电路板；以及b)表面贴装器件，其通过以平坦的接触面焊接或是以适合的黏着剂予以黏 着的方式附接于板的表面。镀通孔的印刷电路板一般可通过包括以下步骤顺序的方法来制造1)在覆铜积层板上钻孔；2)通过标准镀通孔程序对板进行处理，从而在孔中和表面上化学镀铜；3)涂覆阻镀剂；4)在孔中及曝露的电路上电镀铜至所需的厚度；5)在孔中及曝露的电路上电镀锡，以作为抗蚀层；6)剥除抗镀层；7)将曝露的铜(即，未镀锡的铜)蚀刻；8)剥除锡；9)涂覆阻焊剂、成像并显影，使得阻焊剂覆盖除了连接区域之外的实质上整个板 表面；并且10)在待焊接区域涂覆保护性可焊层。也可以使用步骤的其他顺序，这些对于本领域的技术人员而言通常是已知的。此 外，在每个步骤之间可插入淡水冲洗。可在第一阶段中用来制备印刷电路板的步骤顺序的 其他例子已描述于例如Soutar等人的美国第6，319，543号专利、Toscano等人的美国第 6，656，370号专利及Fey等人的美国第6，815，126号专利中，其每一篇的主题都以引用的方 式完整并入本文。涂敷阻焊剂是在除了焊盘、表面贴装盘和镀通孔之外的印刷电路板整个区域上有 选择地覆盖有机聚合物涂料的一种操作方式。这种聚合物涂料在各盘的周围起到类似屏障 的功能，以在组装期间避免不希望的焊料流动，同时改善导体之间的绝缘电阻，并且提供对 环境的保护。阻焊剂化合物通常为可与基板兼容的环氧树脂。阻焊剂可依所需要的图案丝网印 刷于印刷电路板上，或者也可以是涂布在表面上的感光阻焊剂。两种类型的阻焊剂对于本 领域的技术人员而言通常都是已知的。
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接触区域包括引线接合区、芯片黏着区、焊接区和其他接触区。接触端必须提供良 好的可焊性、良好的引线接合性能和高抗蚀性。某些接触端还必须提供高导电性、高耐磨性 和高抗蚀性。典型的现有技术接触端涂层可包括顶端上具有电解金层的电解镍涂层，尽管 其他涂层对于本领域技术人员而言也是公知的。焊接通常是用来产生与各种物件之间的机械连接、电子机械连接或是电子连接。 在利用印刷电路制造电子设备时，电子元器件与印刷电路的连接是通过将该元器件的引线 与通孔、周围的焊垫、焊盘和其他连接点(统称“连接区域”)焊接在一起而达成的。为了便于进行该焊接操作，通孔、焊垫、焊盘和其他连接点被安排成能够接受后续 的焊接操作。因此，这些表面必须能轻易地被焊料润湿，并且允许与电子元器件的引线或表 面形成整体导电连接。基于这些需求，印刷电路制造两已设计出可维持并改善表面可焊性 的各种方法。这种方法的例子描述于Redline等人的美国第6，773，757号专利和Ferrier 等人的美国第5，935，640号专利中，其每一篇的主题都以引用的方式完整并入本文。如第6，773，757号和第5，935，640号专利(以引用的方式并入本文)中所述，已 知浸镀银沉积物是优异的保焊剂，其在印刷电路板的制造中是特别有用的。浸镀是一种起 因于置换反应的方法，藉此使被镀表面溶解到溶液中，并且同时使被镀金属由镀液沉积到 表面上。浸镀通常不需要将表面先活化就可引发。被镀金属一般会比表面金属更为惰性。 因此，与化学镀相比，通常浸镀明显更容易控制并且明显更省钱，而化学镀需要复杂的自动 催化镀液和镀覆前的表面活化操作。然而，因为阻焊剂界面侵蚀(SMIA，其中电化侵蚀会腐蚀阻焊剂和铜线路之间界面 上的铜线路)的可能性，使用浸镀银沉积物可能会造成问题。SMIA已知的其他名称例如阻 焊剂缝隙腐蚀和阻焊剂界面处的单纯电化侵蚀。无论名称为何，问题包括阻焊剂界面处的 电化侵蚀。这种界面处的电化侵蚀造成的结果是阻焊剂_铜的界面结构和浸镀机制。电化腐蚀是由两种相异的金属接合所引起的。金属中的差异可由金属本身的组成 的变化、晶界中的差异、或者是来自制造方法的局部化切变或扭矩看出。几乎金属表面或其 环境缺乏任何的均勻性都会通过产生电位差而引发电化腐蚀的侵蚀。相异金属之间的接触 也会因为两种以上不同金属的电位差而造成这种电流流动。当金属被另一种更贵重的金属 所包覆时，例如银包铜，就能发生电化腐蚀。任何曝露的铜也会加速这种过程。在具有高含 量还原硫气体(如元素硫和硫化氢)的环境中，会看到较高的失败率和加速的腐蚀。电路板通常是由数种不同的金属所构成，包括铜、锡和银，这只是举例而非设限。 这些金属在电位序中位于不同的层次，因此它们可以彼此进行电流反应。因此，希望能开发 出一种用于处理印刷电路板的组合物来减少电化腐蚀并且同时避免电化腐蚀的化学机制。从广义上看，本发明涉及抑制金属腐蚀。更具体而言，本发明涉及控制/抑制印刷 电路板表面电化腐蚀的组合物和方法。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于减少印刷电路板表面腐蚀的抗蚀涂料组合物。本发明的另一目的是提供一种能够减少印刷电路板表面电化腐蚀并减缓电化腐 蚀化学机制的组合物。为此，本发明涉及一种含水抗蚀涂料组合物，其包含
a)硫醇；b)优选的乙氧基化醇；以及c)从由钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、锆、钴和钛构成的群组中选出的至少一种金属离 子物种。在另一个实施方案中，本发明涉及用含水抗蚀涂料组合物来处理基板表面以减少 其上腐蚀的方法。
具体实施例方式
一般意义而言，本发明涉及一种含水抗蚀涂料组合物，其包含
a)硫醇；
b)优选的乙氧基化醇；以及
c)从由钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、锆、钴和钛构成的群组中选出的至少一种金属离
子物种。在一个非强制选择但优选的实施方案中，抗蚀涂料组合物还包括黄原胶。如果使 用的话，黄原胶的浓度优选为1至10克/升。乙氧基化醇优选为C-10醇的乙氧基化物。然而，其他类似的乙氧基化醇对于本领 域技术人员而言也是公知的，并且可用于本发明。如果使用的话，乙氧基化醇的浓度优选为 0. 1至10克/升。此外，各种硫醇可用于本发明的组合物中，包括(例如)链长C12至C18的硫醇。 在优选的实施方案中，硫醇为正十八烷硫醇(1-十八烷硫醇)。硫醇的浓度优选为1至20
克/升。此外，虽然各种金属离子物种可用于本发明的组合物中，在一个优选的实施方案 中，该至少一种金属物种为四水合钼酸铵。在另一个优选实施方案中，该至少一种金属物种 为偏钨酸铵和/或偏钒酸铵。金属物种的浓度优选为2至100克/升。虽然抗蚀涂料组合物的成分可以任何用量来使用，只要能够产生所想要的减少和 /或消除腐蚀的结果即可，但在本文中所述的抗蚀涂料组合物的优选实施方案中，其包含
黄原胶
乙氧基化醇(C-10) 正十八烷硫醇 四水合钼酸铵 水
有铜和银沉积物的印刷电路板，以减少电化腐蚀。
0. 10 1. 0重量％ 0. 10 1. 00重量％ 0. 10 2. 00重量％ 0. 20 10. 00 重量％
剩余部分
1. 2.3.4.5.
本发明的含水抗蚀涂料组合物特别适合用于处理印刷电路板的表面，包括同时具
括步骤
因此，本发明还涉及一种处理印刷电路板表面以减少其上腐蚀的方法，该方法包
使印刷电路板的表面与含水抗蚀涂料组合物接触，该组合物包含
a)硫醇；
b)优选的乙氧基化醇；以及
c)从由钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、锆、钴和钛构成的群组中选出的至少一种金属离子物种。虽然本领域技术人员知晓用本发明的抗蚀涂料组合物来接触印刷电路板的各种 方法，优选的方法包括浸渍、喷涂和水平溢流。其他方法对于本领域技术人员也是已知的。优选将组合物于50°C与印刷电路板接触，并且充分接触一段时间，以得到所需的 结果。然而，也可考虑介于20至70°C之间的温度。此外，接触时间通常是在约10至300秒 的范围内。通过在印刷电路板上避免腐蚀，可延长器件的使用寿命。此外，通过消除腐蚀现 象，可完全消除焊接的问题，这对于电路板、电路和元器件制造者而言是相当重要的优势。虽然前面已参考特定的实施方案来描述本发明，很明显地，还可以在不偏离此处 所公开的发明概念的范畴内进行许多改变、修改和变动。因此，所有落入所附权利要求的精 神和广义范围内的此类改变、修改和变动都包含于此。在本文中所引用的所有专利申请、专 利和其他出版物都以引用的方式完整并入本文。
权利要求
一种用于印刷电路板的含水抗蚀涂料组合物，其包含a)硫醇；b)从由钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、锆、钴和钛所构成的群组中选出的至少一种金属离子物种；以及c)非强制选择的乙氧基化醇。
2.如权利要求1所述的抗蚀涂料组合物，其包含黄原胶。
3.如权利要求1所述的抗蚀涂料组合物，其中该硫醇包含正十八烷硫醇。
4.如权利要求2所述的抗蚀涂料组合物，其中该硫醇包含正十八烷硫醇。
5.如权利要求1所述的抗蚀涂料组合物，其中该至少一种金属离子物种包含四水合钼酸铵。
6.如权利要求4所述的抗蚀涂料组合物，其中该至少一种金属离子物种包含四水合钼酸铵。
7.如权利要求1所述的抗蚀涂料组合物，其中该至少一种金属离子物种包含偏钨酸铵 或偏钒酸铵。
8.如权利要求1所述的抗蚀涂料组合物，其中该硫醇包含链长C12至C18的硫醇。
9.如权利要求1所述的抗蚀涂料组合物，其中该金属离子物种存在于组合物中的含量 为约0. 20至约10. 00重量％，以组合物的总重量为基准。
10.如权利要求1所述的抗蚀涂料组合物，其中该硫醇存在于组合物中的含量为约 0. 10至约2. 00重量％，以组合物的总重量为基准。
11.如权利要求1所述的抗蚀涂料组合物，其中该乙氧基化醇存在于组合物中的含量 为约0. 10至约1. 00重量％，以组合物的总重量为基准。
12.如权利要求2所述的抗蚀涂料组合物，其中该黄原胶存在于组合物中的含量为约 0. 10至约1. 0重量％，以组合物的总重量为基准。
13.—种处理印刷电路板表面以减少其上腐蚀的方法，该方法包括步骤 使印刷电路板的表面与含水抗蚀涂料组合物接触，该组合物包含a)硫醇；b)从由钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、锆、钴和钛所构成的群组中选出的至少一种金属离子 物种；以及c)非强制选择的乙氧基化醇。
14.如权利要求13所述的方法，其中该抗蚀涂料组合物包含黄原胶。
15.如权利要求13所述的方法，其中使用从由浸渍、喷涂和水平溢流所构成的群组中 选出的方法将印刷电路板与抗蚀涂料组合物接触。
16.如权利要求14所述的方法，其中该硫醇包含正十八烷硫醇。
17.如权利要求13所述的方法，其中该至少一种金属离子物种包含四水合钼酸铵。
18.如权利要求16所述的方法，其中该至少一种金属离子物种包含四水合钼酸铵。
19.如权利要求13所述的方法，其中该至少一种金属离子物种包含偏钨酸铵或偏钒酸铵。
20.如权利要求13所述的方法，其中该硫醇包含链长C12至C18的硫醇。
全文摘要
一种用于抑制印刷电路板的电化腐蚀的组合物。这种抗蚀涂料组合物可施覆于印刷电路板以减少腐蚀并停止电化腐蚀的化学机制，从而达到产品的腐蚀防护。这种抗蚀涂料组合物包含a)硫醇；b)乙氧基化醇；和c)至少一种从由钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、锆、钴所构成的群组中选出的金属物种。
文档编号B32B3/00GK101855027SQ200880115587
公开日2010年10月6日 申请日期2008年9月8日 优先权日2007年11月13日
发明者A·克罗尔, E·朗, L·M·托斯卡诺, S·A·卡斯塔尔迪 申请人:麦克德米德股份有限公司