KR100556679B1 - 구리 기판의 선택적 침착방법 - Google Patents

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Abstract

코팅이 얼룩 형태의 코즈메틱 결함을 초래하고 금 접촉면의 전도성을 감소시킬 수 있는 동일 OSP 코팅을 금 표면이 유인하는 것을 실질적으로 배제하면서, 보호 코팅으로 작용하고 구리 표면의 납땜성을 보존하기 위한, 전자 부품, 예를 들면 인쇄 배선판과 같은 물품의 구리 표면에 유기 납땜성 보존제(OSP) 코팅의 선택적 침착방법이 제공됨. 방법은 통상의 OSP 공정을 개선하며 OSP 코팅 도포 전에 구리 표면의 예비처리를 이용하며, 이 예비처리는 클리닝되고 바람직하게는 마이크로에칭된 구리를 벤즈이미다졸 또는 이의 유도체의 수용액으로 처리하여 구리 표면에 예비코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 예비처리 단계 후에, 예비코팅된 구리 표면은 통상적으로, 바람직하게는 2 위치에서 치환된 벤즈이미다졸 화합물의 수용액과 같은 적당한 OSP 용액으로 처리된다.
OSP 용액, 벤즈이미다졸, 인쇄 배선판, 납땜성, 선택적 침착

Description

구리 기판의 선택적 침착방법{PROCESS FOR SELECTIVE DEPOSITION OF COPPER SUBSTRATES}
본 발명은 산화로부터 표면을 보호하고 납땜성을 증진시키기 위한 금속 표면 처리방법, 좀더 구체적으로는 구리를 납땜시키기 전에 구리상에 보호 코팅을 제공하기 위한 구리 회로와 금 회로 모두가 있는 인쇄 배선판(PWB)과 같은 전자 부품의 처리에 관한 것으로 이러한 기판상의 금 도금 특성(gold feature)은 변색되지 않거나 상기 처리에 의해 전기적으로 악영향을 받지 않는다.
납땜시킬 금속 함유 부품의 제조에 있어서, 납땜성을 증진시키기 위하여 금속을 산화로부터 보호하는 것이 필요하다. 편의상, 이하에서는 납땜되고 구리가 산화되지 않거나 납땜 전에 부식되지 않는 것이 필수적인 구리 회로가 있는 인쇄 배선판(PWB) 또는 기타 전자 부품의 제조에 관해 설명된다.
전형적으로, 이러한 구리회로를 가지는 다수 전자부품은 또한 상기 전자부품을 또다른 전자부품과 연결시키는데 일반적으로 사용되는 금 리드부 또는 다른 전기적 연결부를 갖는다. 그러나, 현재 납땜에 앞서 구리회로를 보호하는데 사용되고 있는 공정은 금을 얼룩지게 하거나 금에 전기적으로 악영향을 미침으로써 기판상의 금 메탈러지에 유해한 영향을 미치는 것이다.
현재 납땜에 앞서서 구리를 보호하는데 사용되는 공정은 구리상에 침착하는 보호코팅을 사용하는 것이다. 이러한 코팅은 핫 에어 솔더 레벨링(HASL) 및 다른 금속 인쇄 회로판 표면 마무리 처리에 대한 대안으로 이용되고 있다. 코팅은 표면 마운트 기술(SMT) 및 혼합 기술 PWB 조립을 위한 전자 부품 2차가공 중에 다중 가열 사이클에의 노출과 같은 2차가공 공정내 다양한 공정 단계에 의해 초래되는 구리 납땜성 붕괴에 맞서 보호를 제공한다.
일반적으로, 구리 보호 코팅 시스템은 클리닝, 마이크로에칭 및 산 세정을 포함한 다수의 단계를 이용하며, 이러한 단계 뒤에는 보호 형성제 함유 용액을 사용하는 구리상 보호 코팅의 형성이 따른다. 보호 형성제는 전형적으로 이미다졸 또는 벤즈이미다졸 유도체이고 코팅은 유기 납땜성 보존제(OSP) 코팅으로 통칭된다.
구리 회로상에 보호 코팅을 제공하는 것과 관련된 문제 해결을 시도한 다수의 특허가 나왔다.
Ishiko 등의 U.S. 특허 No. 5,658,611는 벤즈이미다졸 유도체를 함유하고 구리, 망간 및 아연과 같은 중금속의 염 형성 산 50 ppm 이하의 양으로 pH를 1 내지 5로 조정한 PWB용 수성 표면 보호 조성물을 제공한다.
Kinoshita 등의 U.S. 특허 No. 5,173,130는 2 위치에 적어도 탄소수 3의 알킬 그룹을 갖는 벤즈이미다졸 화합물과 유기산을 함유하는 수용액에 구리의 표면을 침지하는 단계를 포함하는 구리의 표면처리에 대하여 개시하고 있다. 이와 마찬가지로, Hirao 등의 U.S. 특허 No. 5,498,301 및 U.S. 특허 No. 5,560,785에서는, 내열성과 내습성이 우수한 인쇄 배선판상의 구리 보호에 사용된 수성 표면처리제가 활성 성분으로서 2-아릴이미다졸 화합물을 사용하고 있다.
Hirao 등의 EPA 공보 No. EP 0 791 671에는, 이미다졸 화합물 또는 벤즈이미다졸 화합물, 컴플렉서 및 철 이온 함유 수용액을 포함하는 구리용 표면 처리제가 개시되어 있다. 표면 처리제는 타 금속에는 피막을 형성하지 않으면서 구리 표면에 선택적으로 화학적 피막을 형성한다고 주장되어 있다.
Adams 등의 U.S. 특허 No. 5,362,334에는, 표면을 할로겐화 페닐 그룹, 할로겐화 벤질 그룹 또는 할로겐화 에틸 페닐 그룹이 2 위치에 있는 벤즈이미다졸 화합물을 포함하는 수용액으로 처리하는 단계를 포함하는 인쇄 회로판상의 구리 회로와 같은 금속 표면의 표면처리용 조성물 및 방법에 대해 개시되어 있다. Kukanskis 등의 U.S. 특허 No. 5,376,189에는, 적어도 하나의 카복실산 또는 설폰산 그룹이 벤즈이미다졸 화합물에 직접 또는 간접적으로 부착된 벤즈이미다졸 화합물을 포함하는 수용액으로 표면을 처리하는 단계를 포함하는 인쇄 회로판상의 구리와 같은 금속 표면 처리용 조성물 및 방법이 개시되어 있다.
유감스럽게도, 구리 표면상의 보호 코팅 생성을 위한 현재의 방법은 여전히 다양한 정도로, 전자 기판상의 금 메탈러지에 유해한 영향을 미치는데, 그 이유는 구리의 코팅에 사용된 코팅을 유인하여 얼룩 형태의 코즈메틱 결함을 초래하고 금 접촉면의 전도성을 감소시킬 수 있기 때문이다.
선행기술의 문제점과 결점을 고려하여, 본 발명의 목적은 금 표면이 동일 보호 코팅을 유인하여 금을 얼룩지게 하는 것 및/또는 금의 전도성에 악영향을 미치는 것을 실질적으로 배제하면서, 구리 표면의 납땜성 보존을 위한 보호 코팅으로 작용할 유기 납땜성 보존제(OSP) 코팅을 인쇄 배선판과 같은 전자 부품의 구리 표면상에 선택적으로 침착시키는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법을 사용하여 제조한 인쇄 배선판과 같은 전자 부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 이점은 이하의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
본 발명의 일 양태에서, 표면을 산화로부터 보호하고 납땜성 증진을 위한 금속 표면 처리방법, 특히 기판상의 금 도금 특징이 변색되지 않거나 처리에 의해 전기적으로 악영향을 받지 않는, 구리가 납땜되기 전에 구리상에 보호 코팅을 제공하기 위한 구리 회로와 금 회로 모두가 있는 인쇄 배선판과 같은 전자 부품 처리법이 개량되었다. 납땜성을 증진시키기 위해 표면을 산화로부터 보호하기 위한 금속 표면 처리방법에 있어서, 금속 표면을 클리닝, 임의로 에칭 및 이어서 유기 납땜성 보존제 물질, 전형적으로 트리아졸, 이미다졸 또는 벤즈이미다졸 또는 이들의 유도체의 용액과 접촉시킴으로써, 금속 표면상에 유기 납땜성 보존제 보호 피막 또는 코팅이 형성되는데, 개선점은
금속 표면을 유기 납땜성 보호 코팅의 제공에 사용된 유기 납땜성 보존제 물질, 전형적으로 트리아졸, 이미다졸 또는 벤즈이미다졸 또는 이들의 유도체 용액과 접촉시키기에 앞서 금속 표면을 하기 화학식의 벤즈이미다졸 화합물을 포함하는 예비처리 용액과 접촉시키는 단계를 포함한다:
화학식
Figure 112002005437229-pct00001
상기식에서, R1, R2, R3, 및 R4는 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환 알킬 그룹, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 저급 알킬, 치환 또는 비치환 아릴 그룹, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 10, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 알콕시 그룹, 탄소수 1 내지 10, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 알킬 아미노 그룹, 시아노 그룹, 니트로 그룹 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 독립적으로 선택된다.
본 발명의 바람직한 양태에서, R1, R2, R3 및 R4는 모두 수소이다.
예비처리 용액의 형성에 사용된 벤즈이미다졸 화합물을 용해시켜 용액, 바람직하게는 수용액을 형성시키며, 바람직하게는 알칸올아민, 예를 들면 C1-C4 알칸올아민(예를 들면, 트리이소프로판올아민)과 같은 부식 억제제 화합물, 및 pH 안정화를 위한 암모늄 아세테이트 같은 염 등의 완충제를 포함한다. 용액은 광범위의 온도에 걸쳐, 전형적으로 70℉ 내지 용액의 비점, 전형적으로 70 내지 120℉, 바람직하게는 70 내지 90℉에 걸쳐서 사용될 수 있다. 용액의 pH도 약 1 내지 11로 광범위할 수 있고, 바람직하게는 약 7 내지 10, 예를 들면 8 내지 9이다.
본 발명의 다른 양태에서, 본 발명의 방법으로 제조된 전자 부품이 제공된 다.
바람직한 양태의 설명
편의상 본 발명은 구리 패드 및 관통 홀을 포함하는 인쇄 배선판(PWB)상의 구리 메탈러지에 대한 보호 코팅 시스템에 대해 구체적으로 설명된다. 보호 코팅은 핫 에어 솔더 레벨링(HASL) 및 다른 금속 PWB 표면 마무리 처리에 대한 대안으로 이용된다. 본 발명의 코팅은 SMT 및 혼합 기술 PWB 조립 중에 다중 가열 사이클에의 노출로 야기된 구리 납땜성 붕괴에 맞서 우수한 보호를 제공한다.
상기 인용된 특허는 PWB상의 구리 메탈러지의 표면 보호에 관한 것이며 PWB 처리를 위한 기초 OSP 공정을 개시하고 있다. 일반적으로, 구리 또는 구리 합금의 표면은 먼저 클리너에 기판을 침지시켜 클리닝한 다음 바람직하게는 구리의 접착력을 증가시키기 위해 에칭된다. 이어서, 구리를 트리아졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸 또는 이들의 유도체와 같은 유기 납땜성 보존제 물질을 함유하는 용액에 침지시킨다. 분무형 또는 다른 형태의 코팅도 사용될 수 있다.
PWB의 클리닝은 알칼리, 산 또는 중성 클리너를 포함한 다수의 클리너를 사용하여 수행될 수 있으며 바람직하게는 황산, HCl 및 시트르산 같은 산성 클리너이다. PWB는 전형적으로 클리너와 약 5분 이하 동안 80 내지 120℉의 온도에서 접촉된다.
통상의 OSP 공정에서의 모든 단계 뒤에는 전형적으로 탈이온수에 의한 기판 세정이 따른다. 세정은 통상적으로 주위온도, 예를 들면 75℉에서 수행된다.
에칭제는 바람직하게는, 구리의 접착력을 증가시키기 위한 구리 표면의 마이크로에칭에 사용되며 과황산나트륨 또는 과산화황계 물질과 같은 과황산 염 등의 에칭제가 70 내지 100℉에서 약 1분 이하 동안 통상적으로 사용된다.
또한, 에칭액에 의한 OSP 용액의 드랙 다운(drag-down) 오염을 방지하기 위하여 70 내지 90℉에서 약 2분 이하 동안 5 중량% 황산 용액과 같은 묽은 황산 용액을 사용하는 것이 바람직하지만, 임의 사항이다.
통상적인 절차 뒤에, 기판은 이제 구리 메탈러지상에 보호층을 형성하기 위해 OSP 용액으로 처리될 준비가 된다. 이러한 과정은 통상적으로, 95 내지 115℉, 바람직하게는 약 105 내지 110℉의 온도에서, 약 15초 내지 1분간 수행된다.
OSP 처리 후에 기판을 세정하고 전형적으로 건조 강제 통풍에 의해 건조시킨다. 이제 기판은 납땜할 준비가 되며 납땜 단계가 수행될 때까지 산화로부터 보호될 것이다.
상기 인용 특허로부터 알 수 있는 바와 같이, OSP 코팅의 형성에 사용될 수 있는 다수의 OSP 용액이 개발되었다. 본 발명은 구리의 예비코팅을 위해 OSP 처리 전에 PWB를 처리하며 선행기술에서의 임의의 적당한 OSP 용액을 사용하여 기판 메탈러지상에 최종 코팅을 제공할 수 있다.
예를 들면, U.S. 특허 No. 5,362,334(상기)에서, 하기 화합물을 함유하는 OSP 용액이 사용될 수 있다:
화학식
Figure 112002005437229-pct00002
상기식에서, 성분 R1, R2, R3, R4, 및 R5 중 적어도 하나는 할로겐, 치환 또는 비치환 할로겐화 알킬 그룹 및 치환 또는 비치환 할로겐화 아릴 그룹으로 이루어진 그룹 중에서 선택되어야 하고, 나머지 성분 R1, R2, R3, R4, 및 R5는 수소, 니트로 그룹, 치환 또는 비치환 알킬 그룹 및 치환 또는 비치환 아릴 그룹으로 이루어진 그룹 중에서 선택된다.
U.S. 특허 No. 5,376,189에서, 하기 화학식으로 표시된 화합물이 OSP 용액에 사용된다:
화학식
Figure 112002005437229-pct00003
상기식에서, 성분 R1, R2, R3, R4, 및 R5 중 적어도 하나는 카복실산 그룹, 설폰산 그룹, 카복실산 또는 설폰산 그룹으로 치환된 알킬 그룹 및 카복실산 또는 설폰산 그룹으로 치환된 아릴 그룹으로 이루어진 그룹 중에서 선택되어야 한다.
U.S. 특허 No. 5,658,611에서, OSP 용액에 사용되는 벤즈이미다졸 유도체는 하기 화학식으로 표시되는 유효 성분을 함유한다:
화학식
Figure 112002005437229-pct00004
상기식에서, X는 탄소수가 1 내지 7인, 알킬 그룹, 할로겐 원자, 아미노 그룹, 저급 디알킬아미노 그룹, 저급 알콕실 그룹, 시아노 그룹, 아세틸 그룹, 벤조일 그룹, 카바모일 그룹, 포밀 그룹, 카복실 그룹, 저급 알콕시카보닐 그룹 및 니트로 그룹으로 이루어진 그룹의 라디칼이고, n 및 p는 0 내지 4의 정수이며, m은 1 내지 10의 정수이다.
용액을 염-형성 산으로 1 내지 5의 pH 범위로 조정하고 수용액은 구리, 망간 및 아연으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 중금속의 금속 함량을 가지며 금속은 50 ppm보다 높지 않다.
U.S. 특허 No. 5,498,301 및 5,560,785에서, 수성 표면 처리제는 활성 성분으로서 하기 화학식으로 표시되는 2-아릴이미다졸 성분을 함유한다:
화학식
Figure 112002005437229-pct00005
상기식에서, R은 수소 원자 또는 메틸 그룹이고, R1 및 R2는 수소 원자, 저급 알킬 그룹 또는 할로겐 원자이며, R3 및 R4는 수소 원자, 저급 알킬 그룹, 할로겐 원자, 저급 알콕실 그룹, 디-저급 알킬아미노 그룹, 시아노 그룹 또는 니트로 그룹이다.
U.S. 특허 No. 5,173,130에서, 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 함유하는 OSP 용액이 사용된다:
화학식
Figure 112002005437229-pct00006
상기식에서, R1은 탄소수 적어도 3의 알킬 그룹을 나타낸다.
또한, 하기 화학식으로 표시된 화합물도 공정의 수행에 사용될 수 있다:
화학식
Figure 112002005437229-pct00007
상기식에서, R1은 탄소수 적어도 3의 알킬 그룹을 나타내고, R2, R3 및 R4는 저급 알킬 그룹, 할로겐 원자, 니트로 그룹 또는 수소 원자를 나타내며, 단 R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 저급 알킬 그룹, 할로겐 원자 또는 니트로 그룹을 나타낸다.
EP 0 551 112에서, OSP 용액에 사용된 벤즈이미다졸 유도체는 하기 화학식으로 표시된다:
화학식
Figure 112002005437229-pct00008
상기식에서, R1은 수소 원자, 저급 알킬 그룹, 또는 할로겐 원자이고; R2는 수소 원자 또는 저급 알킬 그룹이며; R3는 탄소수 1 내지 18의 알킬렌 그룹이며; n 및 m은 0 내지 3의 정수이다.
EP O 791 671에는, 컴플렉서 및 철 이온을 포함하는, 이미다졸 화합물 또는 벤즈이미다졸 화합물 함유 OSP 용액이 나타나 있다.
본 발명에서, 상기 OSP 공정은 기판을 OSP 처리 전에 하기 화학식의 벤즈이미다졸 화합물을 포함하는 예비처리 용액과 접촉시키는 예비처리 단계를 사용함으로써 개선된다:
화학식
Figure 112002005437229-pct00009
상기식에서, R1, R2, R3, 및 R4는 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환 알킬 그룹, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 저급 알킬, 치환 또는 비치환 아릴 그룹, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 10, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 알콕시 그룹, 탄소수 1 내지 10, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 알킬 아미노 그룹, 시아노 그룹, 니트로 그룹 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 독립적으로 선택된다.
본 발명의 공정을 이용한 결과, 예비처리 단계가 구리 메탈러지상의 최종 보호 코팅을 증진시키고, 기판상의 금과 같은 다른 메탈러지는 구리 표면의 보호에 사용된 OSP 처리 공정에 의해 실질적으로 영향을 받지 않음이 밝혀졌다.
예비처리 용액은 바람직하게는 pH가 약 1 내지 11, 바람직하게는 7 내지 10, 가장 바람직하게는 8 내지 9인 수용액이며 약 70 내지 120℉ 또는 그 이상, 바람직 하게는 70 내지 90℉의 온도에서 사용된다. 용액 중의 벤즈이미다졸 활성 성분은 통상적으로 약 0.1 내지 10 g/ℓ, 바람직하게는 0.5 내지 2 g/ℓ범위에서, 예를 들면 1 g/ℓ로 사용된다. 접촉시간도 또한 약 5초 내지 10분, 바람직하게는 15초 내지 1분으로 광범위하게 다양할 수 있으며, 전형적으로 컨베이어 시스템의 경우 15초 및 딥 탱크 공정의 경우 1분이다.
가용화제 및 완충제가 각각 용액내 벤즈이미다졸 활성 성분의 용해 및 용액 pH의 유지에 통상적으로 사용된다. 이소프로판올과 같은 알콜을 사용하여 활성 성분을 가용화시킬 수 있고, 여기에서 활성 성분은 알콜에 용해된 다음 예비처리 용액의 제조에 사용된 물에 첨가된다. 이소프로필 알콜이 사용될 경우, 알콜은 전형적으로 기판의 예비처리에 사용된 사용액으로부터 증발되는 것으로 밝혀졌다. 활성 성분의 가용화에는 열도 사용될 수 있다. 트리이소프로판올아민과 같은 부식 억제제, 및 다른 알칸올아민(예를 들면, C1-C4 알칸올아민) 및 기타 물질이 바람직하게는 조성물에 약 0.05 내지 5 g/ℓ, 바람직하게는 0.5 내지 1 g/ℓ, 예를 들면 0.7 g/ℓ의 양으로 사용된다. 염, 바람직하게는 암모늄 아세테이트, 암모늄 포메이트 등과 같은 암모늄 염이 약 0.1 내지 5 g/ℓ, 바람직하게는 0.25 내지 0.6 g/ℓ, 예를 들면 0.4 g/ℓ의 양으로 용액 pH 유지를 위한 완충제로서 사용될 수 있다.
당업자라면, 더 높은 접촉온도는 통상적으로 목적하는 예비처리 효과 제공에 필요한 시간량을 감소시킬 것임을 이해할 것이다. 이와 마찬가지로, 증가된 농도는 전형적으로, 목적하는 예비처리 효과 제공에 필요한 시간량을 감소시킬 것이다.
본 발명의 다양한 양태가 이하에서 하기의 구체적 실시예를 참조로 설명된다. 그러나, 이러한 실시예는 설명의 목적으로 제시되었을 뿐, 본 발명은 이에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.
실시예에서, 시험되는 샘플은 주지 용액이 샘플 표면에 분무되는 콘베이어 및 샘플이 주지 용액에 디핑(침지)되는 딥 탱크 모두를 사용하여 처리된다. 유사한 결과가 각 유형의 공정을 이용하여 수득되었다.
실시예 1
구리 및 금 도금 패드 특징 모두와 구리와 금의 두께 시험 쿠폰이 있는 PWB 샘플을 하기 순서에 따라 처리한다.
용액 컨베이어 딥 탱크 온도
1. 클리너 15초 2분 100℉
2. 세정 15초 1분 75℉
3. 에칭 15초 1분 80℉
4. 세정 15초 1분 75℉
5. 예비코팅a 15초 1분 75℉
6. 세정 15초 1분 75℉
7. OSP 용액b 1분 1분 85-110℉
8. 세정 15초 1분 120℉
9. 건조, 강제 통풍 15초 1분 120℉
a 예비코팅 사용액의 조성: 수용액 중, 벤즈이미다졸 1 g/ℓ; 트리이소프로판올아민 0.7 g/ℓ; 암모늄 아세테이트 0.39 g/ℓ. 이소프로판올을 사용하여 벤즈이미다졸을 가용화시키며 본질적으로 사용액으로부터 휘발된다. b 2 위치 치환 벤즈이미다졸 화합물과 용액에 포함된 금속으로서 구리 25 ppm 미만을 함유하는 시판 OSP 용액

금 도금 특징의 관찰은 밝고 얼룩이 지지 않은 황금색을 띠며 OSP 코팅의 침착이 실질적으로 없음을 나타낸다. 금과 구리상의 침착 두께는 두께 시험 쿠폰으로 부터 측정되며, 구리상에 0.3-0.4 마이크론의 OSP 침착 및 금상에 0.0-0.01 마이크론의 OSP 침착이 확인된다.
40℃ 및 90% 상대습도에서 10일간의 가속 에이징 후 코팅된 PWB 샘플 대 비교 실시예 1에 기술된 대조 샘플을 시뮬레이션 환류 및 후속 웨이브 납땜시켜 코팅이 납땜성 보존제로서 구리 패드의 굳건한 보호를 제공하는지를 추가로 조사한다. 납땜으로 홀을 충진시킨 결과 보호가 대조군에 필적하거나 이보다 나았으며, 이는 OSP 성능에 대한 공업표준으로 잘 정의되어 있으며, 웨이브 납땜 후 홀의 98 내지 100%가 완전히 충진되었다.
비교 실시예 1
구리 및 금 도금 패드 특징 모두와 구리와 금의 두께 시험 쿠폰이 있는 PWB 샘플을 하기 순서에 따라 처리한다.
용액 컨베이어 딥 탱크 온도
1. 클리너 15초 2분 100℉
2. 세정 15초 1분 75℉
3. 에칭 15초 1분 80℉
4. 세정 15초 1분 75℉
5. 5% 황산 15초 1분 75℉
6. 세정 15초 1분 75℉
7. OSP 용액c 1분 1분 110℉
8. 세정 15초 1분 75℉
9. 건조, 강제 통풍 15초 1분 120℉
c 용액에 포함된 금속으로서 구리가 25 ppm 을 초과함을 제외하고는 실시예 1의 OSP 용액과 동일

금 도금 특징의 관찰은 OSP 코팅의 침착으로 얼룩지고 변색되었음을 나타낸다. 금과 구리상의 침착 두께는 두께 시험 쿠폰으로부터 측정되며, 구리상에 0.3-0.4 마이크론의 OSP 침착 및 금상에 0.1-0.2 마이크론의 OSP 침착이 확인된다.
40℃ 및 90% 상대습도에서 10일간의 가속 에이징 후 코팅된 PWB 샘플을 시뮬레이션 환류 및 후속 웨이브 납땜시켜 코팅이 납땜성 보존제로서 구리 패드의 굳건한 보호를 제공하는 지를 추가 조사한다. 납땜으로 홀을 충진시킨 결과 납땜성이 우수하였으며, 웨이브 납땜 후 홀의 98 내지 100%가 완전히 충진되었다.
비교 실시예 2
구리 및 금 도금 패드 특징 모두와 구리와 금의 두께 시험 쿠폰이 있는 PWB 샘플을 하기 순서에 따라 처리한다.
용액 컨베이어 딥 탱크 온도
1. 클리너 15초 2분 100℉
2. 세정 15초 1분 75℉
3. 에칭 15초 1분 80℉
4. 세정 15초 1분 75℉
5. 5% 황산 15초 1분 75℉
6. 세정 15초 1분 75℉
7. OSP 용액d 1분 1분 110℉
8. 세정 15초 1분 75℉
9. 건조, 강제 통풍 15초 1분 120℉
d 실시예 1의 OSP 용액과 동일

금 도금 특징의 관찰은 밝고 얼룩이 지지 않은 황금색을 띠며 OSP 코팅의 침착이 없음을 나타낸다. 금과 구리상의 침착 두께는 두께 시험 쿠폰으로부터 측정되며, 구리상에 0.08-0.1 마이크론의 OSP 침착 및 금상에 0.0-0.01 마이크론의 OSP 침착이 확인된다. 비록, 원하는 바대로 무시할 만한 양의 침착이 금상에서 관찰되었지만, 구리에 대한 결과는 두께에 있어 허용할 수 없을 정도로 낮았고 외형이 불균일하였다.
40℃ 및 90% 상대습도에서 10일간의 가속 에이징 후 코팅된 PWB 샘플 대 비교 실시예 1에 기술된 대조 샘플을 시뮬레이션 환류 및 후속 웨이브 납땜시켜 코팅이 납땜성 보존제로서 구리 패드의 굳건한 보호를 제공하는지를 추가로 조사한다. 납땜으로 홀을 충진시킨 결과 보호가 대조군보다 못하였으며, 이는 OSP 성능에 대한 공업표준으로 잘 정의되어 있으며, 웨이브 납땜 후 홀의 58 내지 75%만이 완전히 충진된 반면에 대조 샘플의 경우에는 홀의 98 내지 100%가 완전히 충진되었다. 따라서, 선행기술에서 청구하고 있는 발명은 OSP 코팅의 1차 기능인, 구리 패드의 충분한 보호를 제공하는 적당한 OSP 코팅을 일관되게 생성할 수 있는 신뢰할 만한 공정을 제공하기에 부적합한 것으로 생각된다.
실시예 2
U.S. 특허 No. 5,173,130; 5,362,334; 5,376,189; 5,498,301; 5,560,789; 5,658,611 및 EP 0 551 112 및 EP 0 791 671에 개시된 유도체에 기초한 OSP 용액 시리즈를 사용하여 실시예 1의 방법을 반복한다.
본 발명이 특정의 바람직한 양태와 관련하여 구체적으로 설명되었지만, 전술한 설명에 비추어 당업자라면 다양하게 대체, 수정 및 변형이 가능함이 자명하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진정한 범위와 취지내에 들어 오는 이러한 대체, 수정 및 변형을 포함시키고자 한다.

Claims (22)

  1. 구리회로와 금회로를 가지는 전자부품에, 납땜전 예비단계로서, 유기 납땜성 보존제(OSP) 용액을 이용하여 부식 보호막을 부가하는 방법으로서,
    상기 전자부품을, OSP에 대해 금회로보다 높은 선택성을 구리회로에 부여하며, 하기 화학식의 벤즈이미다졸 화합물을 함유하는 예비처리 용액과 접촉시키는 단계:
    화학식
    Figure 112005062109490-pct00011
    상기식에서, R1, R2, R3, 및 R4는 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환 알킬 그룹, 치환 또는 비치환 아릴 그룹, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 10의 알콕시 그룹, 시아노 그룹, 니트로 그룹 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 독립적으로 선택된다; 및
    상기 전자부품을, 금회로상에 OSP의 침착을 실질적으로 배제하여 OSP에 의해 금회로가 얼룩지고 금회로의 전도성이 저해되는 것을 회피하면서 구리회로 상에 선택적으로 OSP가 침착되도록 유기 납땜성 보존제(OSP)와 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4이 모두 수소인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 예비처리 용액이 부식 억제제를 추가로 함유하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 부식 억제제가 C1-C4 알칸올아민인 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 알칸올아민이 트리이소프로판올아민인 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 예비처리 용액이 용액의 pH 안정화를 위한 완충제를 추가로 함유하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 완충제가 암모늄 염인 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 암모늄 염이 암모늄 아세테이트인 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 예비처리 용액이 21 내지 49℃의 온도에서 사용되는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 예비처리 용액의 pH가 1 내지 11인 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 예비처리 용액의 pH가 7 내지 10인 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 유기 납땜성 보존제가 트리아졸, 이미다졸 또는 벤즈이미다졸 또는 이들의 유도체 용액인 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 유기 납땜성 보존제가 2-치환 벤즈이미다졸 화합물인 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 용액이 50 ppm 미만의 중금속을 함유하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 중금속이 구리인 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제1항에 있어서, R1, R2, R3 및 R4는 수소원자, 탄소수 1 내지 3의 치환 또는 비치환 알킬 그룹, 치환 또는 비치환 아릴 그룹, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 4의 알콕시 그룹, 시아노 그룹, 니트로 그룹 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 방법.
  22. 제1항 내지 제15항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 전자부품을 예비처리 용액과 접촉시키는 단계와 전자부품을 유기 납땜성 보존제와 접촉시키는 단계를 연달아 수행하는 방법.
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