一种有机可焊性铜面保护剂及其制备方法与流程

文档序号:32444231发布日期:2022-12-06 23:20阅读:122来源:国知局

1.本发明涉及印制电路板行业铜表面处理技术领域,尤其是一种pcb板中铜面的具有可焊性能的保护剂。


背景技术:

2.电子产品不断向着轻、薄、小型化发展,且功能更加多样,这就使得印制线路板也必须薄型化、多层化、小孔化,有更高的精密度。而电子电路表面组装技术(smt)的应用与发展,更是使pcb产业面临一系列变革。pcb导通孔尺寸更加微小化,且更多使用埋/盲孔和盘内孔,从而对pcb板面平整度的要求也更加苛刻,这就使得早先使用的热风整平工艺已不能满足pcb的发展要求,在环保方面对电子产品有了更高的要求,pcb的表面镀(涂)覆层的处理技术要以无铅化为标准进行重新研发、选用和评价,而热风整平工艺因其使用sn-pb焊料,不符合环保要求,注定要被“无铅化”时代所淘汰。
3.如今,有机可焊保护剂(osp)也已经是被广泛使用的技术。其是以化学方法在铜表面形成一层薄而均匀致密的有机聚合物保护膜,从而达到抗氧化且不被助焊剂侵蚀的目的。如现有技术cn201910194583中的有机可焊保护剂通过咪唑类化合物搭配混合有机酸、络合剂、铁盐、锌盐等共同作用,有效地防止金面形成有机膜从而影响其导电性,同时,铜面能形成致密的有机可焊保护层,有效地保护铜面在高温下不被氧化。为了适应目前市场的需求,如何进一步改善osp的性能,如成膜质量、耐高温性能是目前的主流研究方向和趋势。


技术实现要素:

4.本发明为了克服现有技术的不足,进一步提升有机可焊保护剂的成膜性能,提出一种有机可焊性铜面保护剂,目的在于可形成稳定且致密的保护膜有效的保护铜面,并提高性抗氧化性和耐高温性。
5.为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种有机可焊性铜面保护剂,包括如下质量浓度的组分:复合成膜剂5-10.0g/l、络合剂0.1-1.0g/l、辅助成膜剂0.1-1.0g/l、稀释剂100-250g/l、缓冲剂2-8g/l、表面活性剂0.1-1.0g/l,其中所述复合成膜剂取代苯并咪唑、苯并三氮唑以及巯基苯并噻唑以(5-10):(0.5-0.7):(0.5-0.7)的配比复合而成。
6.优选的,所述取代苯并咪唑,包括2-(2,4-二氯苯基)-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-(4-氯苯基)-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-苯基-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-(4-氯苯基)-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2,4-二苯基咪唑、2-苯基-4-(2-(4-氯苯基))-4-(2,4-二氯苯基)咪唑、2-戊基苯并咪唑、2-(4-氯苯基)苯并咪唑、2-(2,4-二氯苯基)苯并咪唑或2-(3,4-二氯苯基)苯并咪唑中任一种或多种组合。
7.优选的,所述络合剂为edta,edta-2na,edta-4na中的任一种。
8.优选的,所述辅助成膜剂由中链有机酸复配而成。
9.优选的,所述辅助成膜剂由己二酸、庚酸、月桂酸以2:1:1复配而成。
10.优选的,所述稀释剂为甲酸,乙酸,丙酸中的一种或两种以上组合。
11.优选的,所述缓冲剂为乙二胺,氨水,三乙醇胺,乙醇胺中的一种或两种以上组合。
12.优选的,所述表面活性剂为槐糖脂。
13.一种有机可焊性铜面保护剂的制备方法,其特征在于:按照配比称取原料后,混合,搅拌即可。
14.与现有技术相比,本发明的优点在于:1.本发明将第一代osp成膜物质苯并三氮唑以及可作为铜保护剂的巯基苯并噻唑以微量的成分加入到取代苯并咪唑中,最终产品的成膜品质和性能都有所提升。
15.2.本发明有机可焊性铜面保护剂添加表面活性剂——槐糖脂后,可有效改善活性剂整个体系的稳定性能和成膜性能,这得益于槐糖脂本身所具有的高界面活性,使得成膜剂更容易沉积并粘附在铜表面,使得成膜剂分子之间相互通过氢键和范德华力依次被吸引到已经沉积的成膜剂上,从而形成轻薄但致密的高分子膜。
16.3.辅助成膜剂选择多种中链有机酸复配,有效提升了成膜效果以及成膜后的性能。
17.4.本发明各组分之间的相互协同和共同作用,可有效遏制贾凡尼现象,提高回流焊接性能次数,且能在铜面形成致密的有机可焊保护层,有效地保护铜面在高温下不被氧化。
具体实施方式
18.下面结合实施例对本发明提供的有机可焊性铜面保护剂进行说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
19.实施例1一种有机可焊性铜面保护剂,包括如下质量浓度的组分:复合成膜剂5g/l、络合剂0.1g/l、辅助成膜剂0.1g/l、稀释剂100g/l、缓冲剂2g/l、表面活性剂0.1g/l,溶剂为水,其中所述复合成膜剂取代苯并咪唑、苯并三氮唑以及巯基苯并噻唑以5:0.5:0.5的配比复合而成。
20.所述取代苯并咪唑具体选择2-(2,4-二氯苯基)-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-(4-氯苯基)-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-戊基苯并咪唑、2-(4-氯苯基)苯并咪唑以1:1:1:1复配而成。
21.所述络合剂为edta。
22.所述辅助成膜剂由己二酸、庚酸、月桂酸以2:1:1复配而成。
23.所述稀释剂为甲酸和丙酸1:1复配而成。
24.所述缓冲剂为乙二胺和乙醇胺1:1复配而成。
25.按照配比称取原料后,混合,搅拌即可。
26.实施例2一种有机可焊性铜面保护剂,包括如下质量浓度的组分:复合成膜剂10g/l、络合剂1.0g/l、辅助成膜剂1.0g/l、稀释剂250g/l、缓冲剂8g/l、表面活性剂1.0g/l,溶剂为水,其中所述复合成膜剂取代苯并咪唑、苯并三氮唑以及巯基苯并噻唑以10:0.7:0.7的配比复合而成。
27.所述取代苯并咪唑具体选择2-苯基-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-(4-氯苯基)-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-(2,4-二氯苯基)苯并咪唑、2-(3,4-二氯苯基)苯并咪唑以1:1:1:1复配而成。
28.所述络合剂为edta-2na。
29.所述辅助成膜剂由己二酸、庚酸、月桂酸以2:1:1复配而成。
30.所述稀释剂为乙酸和丙酸1:1复配而成。
31.所述缓冲剂为氨水和三乙醇胺1:1复配而成。
32.按照配比称取原料后,混合,搅拌即可。
33.实施例3一种有机可焊性铜面保护剂,包括如下质量浓度的组分:复合成膜剂8g/l、络合剂0.5g/l、辅助成膜剂0.5g/l、稀释剂200g/l、缓冲剂5g/l、表面活性剂0.5g/l,溶剂为水,其中所述复合成膜剂取代苯并咪唑、苯并三氮唑以及巯基苯并噻唑以8:0.6:0.6的配比复合而成。
34.所述取代苯并咪唑具体选择2,4-二苯基咪唑、2-苯基-4-(2-(4-氯苯基))-4-(2,4-二氯苯基)咪唑、2-戊基苯并咪唑、2-(4-氯苯基)苯并咪唑以1:1:1:1复配而成。
35.所述络合剂为edta-4na。
36.所述辅助成膜剂由己二酸、庚酸、月桂酸以2:1:1复配而成。
37.所述稀释剂为乙酸和甲酸1:1复配而成。
38.所述缓冲剂为氨水和三乙醇胺1:1复配而成。
39.按照配比称取原料后,混合,搅拌即可。
40.实施例4一种有机可焊性铜面保护剂,包括如下质量浓度的组分:复合成膜剂8g/l、络合剂0.5g/l、辅助成膜剂0.5g/l、稀释剂200g/l、缓冲剂5g/l、表面活性剂0.5g/l,溶剂为水,其中所述复合成膜剂取代苯并咪唑、苯并三氮唑以及巯基苯并噻唑以8:0.6:0.6的配比复合而成。
41.所述取代苯并咪唑具体选择包括2-(2,4-二氯苯基)-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-(4-氯苯基)-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-苯基-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-(4-氯苯基)-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑以1:1:1:1复配而成。
42.所述络合剂为edta-4na。
43.所述辅助成膜剂由己二酸、庚酸、月桂酸以2:1:1复配而成。
44.所述稀释剂为甲酸、乙酸、丙酸以1:1:1复配而成。
45.所述缓冲剂为氨水和三乙醇胺1:1复配而成。
46.按照配比称取原料后,混合,搅拌即可。
47.为了进一步测试本发明有机可焊性铜面保护剂的性能,设置对比例1-9进行性能测试。
48.对比例1与实施例4相比,其复合成膜剂全部由取代苯并咪唑代替,具体质量浓度与实施例4种的复合成膜剂质量浓度相同,且取代苯并咪唑的具体组成也与实施例4相同。
49.对比例2
与实施例4相比,其复合成膜剂由取代苯并咪唑与苯并三氮唑二者以8:1.2复配制成,具体质量浓度与实施例4种的复合成膜剂质量浓度相同,且取代苯并咪唑的具体组成也与实施例4相同。
50.对比例3与实施例4相比,其复合成膜剂由取代苯并咪唑与巯基苯并噻唑二者以8:1.2复配制成,具体质量浓度与实施例4种的复合成膜剂质量浓度相同,且取代苯并咪唑的具体组成也与实施例4相同。
51.对比例4与实施例4相比,其复合成膜剂由取代苯并咪唑、苯并三氮唑与巯基苯并噻唑以10:2:2复配制成,具体质量浓度与实施例4种的复合成膜剂质量浓度相同,且取代苯并咪唑的具体组成也与实施例4相同。
52.对比例5与实施例4相比,省略表面活性剂,其他均相同。
53.对比例6与实施例4相比,表面活性剂采用海藻糖脂代替槐糖脂,其他均相同。
54.对比例7与实施例4相比,辅助成膜剂采用长链有机酸与短链有机酸混合物以1:1混合后代替,其他均相同。
55.对比例8与实施例4相比,辅助成膜剂由己二酸、庚酸、月桂酸以1:2:2复配而成。
56.对比例9采用cn201910194583.9中实施例4所制成的有机可焊性铜面保护剂。
57.性能测试实施例4与对比例1-9均采用以下工艺以及测试方法进行测试:采用工艺:脱脂-水洗x3-微蚀-水洗x3-铜保护-水洗x3-吹干-烘干后进行膜厚测试:osp膜厚测量的操作步骤如下。
58.(1)配制5wt%的盐酸溶膜液;(2)使用完全相同的测试铜板,进行osp处理;(3)将经过osp线的膜厚测试铜板放入250ml烧杯,并加入固定体积为50ml的溶膜液,搅动3分钟以使得osp膜层全部溶解;(4)使用5wt%的盐酸溶液作为参比液,校准uv仪器,使其在固定波长(270nm)λ处吸收值为零;(5)将osp膜层溶解液倒入1cm比色皿中,并将其放入试样槽,记录在该固定波长λ下的吸收值a;(6)利用公式h=c
×
a,计算膜厚。
59.表1膜厚测试结果 铜板膜厚(μm)实施例40.20
对比例10.29对比例20.30对比例30.28对比例40.26对比例50.31对比例60.24对比例70.27对比例80.32对比例90.22膜厚度测试结果显示,本发明的有机可焊性铜面保护剂相对于对比例1-9能够形成更的保护膜的厚度更小,其与专利cn201910194583.9中的保护膜厚度相当,甚至更薄,分析其原因在于所选用的复合成膜剂性能相当于单一成膜剂成膜性能更优异,且配合辅助成膜剂以及表面活性剂是的有机可焊性铜面保护剂形成是溶液体系更加稳定均一,所以在成膜更加轻薄。
60.抗氧化性将经过处理的铜板至于恒温恒湿相中,设置温度为60℃,适度为95%。10天后观察铜面是否发生氧化变色。
61.耐热性测试将受试样板经过以下工艺处理(1)恒温120℃,烘烤试板30min;(2)恒温150℃,烘烤试板15min;(3)恒温260℃,烘烤试板5min;(4)恒温288℃,烘烤试板10s,常温放置10s,连续三次,之后再烘烤样板30s,取样板冷却后观察颜色是否发生变化。
62.表2:抗氧化性能以及耐热性能测试结果 抗氧化性抗耐热性实例4否否对比例1是是对比例2是是对比例3是是对比例4是是对比例5是是对比例6轻微变色轻微变色对比例7是是对比例8是是对比例9轻微变色轻微变色经过抗氧化性能以及耐热性能测试结果可看出本发明的有机可焊性铜面保护剂,相对于对比例1-9具有非常好的抗氧化性和耐热性,即所形成的铜面保护膜更加致密,所有能有效抗氧化,从而使得保护性能更加,成膜的品质能更好。
63.以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,本发明的专利保护范围以权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。
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