[發明專利]OSP銅面保護劑

無效

• 申請號: 201210296093.8
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN102766874A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 朱虹;張毅;邵磊;孫穎睿
• 申請（專利權）人: 合肥奧福表面處理科技有限公司
• 主分類號: C23F11/14
• 分類號: C23F11/14;B23K35/36;H05K3/28
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 金凱

技術領域

本發明涉及一種OSP銅面保護劑。

背景技術

在五金電鍍和電子制造業，銅面作為廣泛應用的基材與線路材料，經常需要對其表面進行防氧化處理，以滿足后續焊接或加工的要求。

在電子制造業中，印制線路板（PCB）元器件焊接時，保護金屬免受氧化以及增強它的耐熱性是很有必要的。通常，許多含有銅的電路板在電子元器件焊接時，由于表面氧化或玷污，焊點不可靠，導致元器件在使用的過程中容易燒毀。一般而言，PCB在焊接前會采用表面處理工藝對銅面進行加工，使其具備抗氧化性和耐熱性。PCB的表面處理工藝有很多，譬如OSP、化學鎳金、電鍍鎳金、化學銀、化學錫、熱風整平等。其中OSP工藝由于成本低廉、操作簡單等優點，備受關注，并得到廣泛應用。OSP工藝是采用苯并咪唑或苯基咪唑的有機物，配置成有機可焊性銅面保護劑，使銅表面與其反應生成有機銅絡合物，顯現為一層均質、極薄、透明的有機涂覆膜。這層膜可有效保護銅面收到外界腐蝕性或氧化性氣氛的侵蝕，達到防氧化的效果。這一工藝制程簡單、成本低廉、性能可靠，已普遍應用于五金電鍍和印制線路板制造業中銅面的表面處理。

無論是印制線路板還是通訊器材元件，其OSP工藝均是通過將元件表面的裸銅區域浸入一種水溶液中，通過化學反應在銅表面形成一層厚度0.2-0.5μm的憎水性的有機保護膜，這層膜能夠保護銅表面避免氧化，有助焊功能，對各種焊料兼容并能承受三次以上熱沖擊。該工藝特點：1）表面均勻平坦,膜厚0.2-0.5μm，適合于SMT裝貼，細導線，細間距的導線印制板的制造；2）水溶液操作，操作溫度在80℃以下，不會造成基板翹曲；3）膜層不脆、易焊，與任何焊料兼容并能承受三次以上的熱沖擊；4）避免了生產過程中產生的高溫、噪音和火警隱患；5）操作成本比熱風整平工藝低25-50%；6）保存期可達一年，并且易于返修。

OSP工藝配方的核心是所配置的水溶液，該溶液可通過化學反應在銅表面形成一層厚度0.2-0.5μm的憎水性的有機保護膜，起到防氧化和助焊的作用。目前OSP供應商均是采用咪唑類衍生物溶于酸性水溶液中，使其在一定溫度和pH值范圍內作用銅面，生成有機銅絡合物薄膜，起到保護作用。由此可見OSP成膜性能的好壞，與OSP水溶液選用的咪唑種類有很大關系，長期以來各國的表面處理工作者在OSP所用咪唑上做了大量的研究工作，開發出不同的咪唑類衍生物應用到OSP處理工藝中。

目前OSP配方都采用了同一種結構的官能團，1，3二氮茂(即咪唑)，這種五元含氮雜環常作為OSP成分的基礎結構，在此基礎上可進一步進行稠化或取代，生成不同形式的衍生物，成為OSP配方的主要結構。如下所示。

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?在日本四國化成公司Kinoshita等人申請的US5173130專利中，OSP配方的基礎結構為下（1），這是一種稠雜環結構，R1是至少含3個碳原子的烷基。在此基礎上，該結構進一步衍變為（2）的形式，作為OSP配方結構的通式，其中R2，R3和R4分別是低碳的烷基、氮原子和氫原子。而（3）則是專利推薦的OSP配方最優兩種結構。

?（1）??????????????????????????（2）???????????????????????????????（3）????????????????????????????????????????

在美國麥德美公司William等人申請的US5362334專利中，所提出的OSP配方結構通式如下所示。

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他們指出在此結構通式中，R2，R3,R4和R5可以從氫原子，鹵素原子、氮原子和低烷鏈中選擇，而在苯并咪唑2位置上的R1官能團一般優先選擇鹵化的芳基基團，譬如鹵化的苯基、鹵化的苯甲基或鹵化的乙基苯基。而這一結構解決了苯并咪唑的2位置上選擇長烷鏈后導致的抗高溫性和水溶性不能共存的問題。此OSP配方化合物一般以有機酸、無機酸或有機酸金屬絡合物中的一種溶液溶解。

在同年麥德美公司Peter等人申請的US5376189專利中，優選了以下結構通式作為最佳配方：

其中R1是取代或未取代的長鏈或芳香基團，R2則在羧酸基COOH和磺酸基SO3H中選擇。此配方采用氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鹽調節PH值7-11之間。銅面經此配方處理后展現的高溫可焊性、溶液穩定性基可溶性均較優秀，且高于前期的OSP酸性配方。