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JP2550915B2 - 印刷配線板の表面保護剤および表面保護膜の形成方法 - Google Patents

印刷配線板の表面保護剤および表面保護膜の形成方法

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JP2550915B2
JP2550915B2 JP6138842A JP13884294A JP2550915B2 JP 2550915 B2 JP2550915 B2 JP 2550915B2 JP 6138842 A JP6138842 A JP 6138842A JP 13884294 A JP13884294 A JP 13884294A JP 2550915 B2 JP2550915 B2 JP 2550915B2
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copper
surface protective
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printed wiring
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    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/282—Applying non-metallic protective coatings for inhibiting the corrosion of the circuit, e.g. for preserving the solderability
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
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    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
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    • C23C22/52—Treatment of copper or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/10—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors
    • C23F11/14—Nitrogen-containing compounds
    • C23F11/149—Heterocyclic compounds containing nitrogen as hetero atom

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  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は印刷配線板の表面保護剤
および表面保護膜の形成方法に関し、特に銅又は銅合金
からなる回路部の保護処理に用いられる印刷配線板の表
面保護剤および表面保護膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、印刷配線板の銅又は銅合金からな
る回路部を保護しはんだ付け性を保持する印刷配線板の
表面保護剤（以下、表面保護剤と記す）として、ベンズ
イミダゾール誘導体を有効成分とする化合物が開示され
ている（特開平５−１８６８８８号公報）。この表面保
護剤は、
【０００３】
【０００４】（但し、式中Ｘは同一又は異なる炭素数１
〜７個のアルキル基，ハロゲン原子，アミノ基，ジ低級
アルキルアミノ基，ヒドロキシ基，低級アルコキシ基，
シアノ基，アセチル基，ベンゾイル基，カルバモイル
基，ホルミル基，カルボキシル基，低級アルコキシカル
ボニル基又はニトロ基、ｎ，ｐは０〜４の整数を示し、
ｍは１〜１０の整数を示す）で表される化合物を有効成
分として０．０５〜３０ｗｔ％含有し、銅との錯体被膜
形成助剤として、例えばギ酸銅，塩化銅，シュウ酸銅，
酢酸銅，リン酸銅，硫酸銅，ギ酸銅，ギ酸マンガン，塩
化マンガン，シュウ酸マンガン，硫酸マンガン等の重金
属塩を１００〜５００ｐｐｍ添加し、無機酸又は有機酸
による水溶液として構成されている。この表面保護剤に
よる表面保護膜を形成する方法は、一般の被膜方法に順
じて、印刷配線板の銅又は銅合金からなる回路表面を機
械もしくは化学研磨によって仕上げ引き続き印刷配線板
を１０〜５０℃の表面保護剤の水溶液に１０秒〜１０分
間浸漬する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このベンズイミダゾー
ル誘導体を有効成分とする化合物の表面保護剤では、銅
又は銅合金との錯体被膜の累積形成反応を促進するため
に、銅，マンガン，亜鉛，等の金属塩が錯体被膜形成助
剤として添加されているが、これら金属塩は印刷配線板
の接点，接触用の金めっき層に対して触媒として作用
し、金めっき層の表面にも錯体被膜を形成する（金はそ
の高い酸化還元電位を有するために極めて安定であり、
一般的には錯体を形成することはない）。この錯体被膜
は膜厚の不均一な絶縁被膜であるため、接点、接触用金
めっき層表面の接触抵抗が上昇し接続的信頼性を低下さ
せるほか、金めっき層表面の変色により外観を損ねると
いった問題点があった。一方、環境保全面から塩素系有
機溶剤は廃止化の傾向にあり、部品実装後のフラックス
洗浄においても洗浄を削除する技術動向（無洗浄化）が
あるため、前述のような問題点を回避することが必要と
なった。
【０００６】本発明の目的は、金めっき層表面に錯体被
膜を形成することなく回路表面にのみ表面保護膜を形成
でき、接続信頼性の低下や金めっき層表面の変色がな
く、塩素系有機溶剤の使用を回避できる安全性の高い印
刷配線板の表面保護剤および表面保護膜の形成方法を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、印刷配線板の
銅又は銅合金からなる回路部表面に表面保護膜を形成す
る印刷配線板の表面保護膜の形成方法において、前記銅
又は銅合金からなる回路部表面を化学研磨もしくは機械
研磨して浄化又は粗面化する工程と、下記の一般式で表
されるベンズイミダゾール誘導体を有効成分とする化合
物を塩を形成する酸によってＰＨ１〜ＰＨ５に調整し
銅，マンガン，亜鉛を含む重金属の含有率が５０ｐｐｍ
以下の水溶液を印刷配線板の表面保護剤として前記銅又
は銅合金からなる回路部表面に接触させ、この回路部表
面から溶出した銅を含む重金属のイオンをイオン交換樹
脂を用いるか又は電気分解により除去し前記表面保護剤
の水溶液の前記銅を含む重金属の濃度を５０ｐｐｍ以下
に保つように管理する工程と、水洗い，水切り，乾燥を
順次行う工程とを含む。
【０００８】
【０００９】（但し、式中Ｘは同一又は異なる炭素数１
〜７個のアルキル基，ハロゲン原子，アミノ基，ジ低級
アルキルアミノ基，ヒドロキシ基，低級アルコキシ基，
シアノ基，アセチル基，ベンゾイル基，カルバモイル
基，ホルミル基，カルボキシル基，低級アルコキシカル
ボニル基又はニトロ基、ｎ，ｐは０〜４の整数を示し、
ｍは１〜１０の整数を示す）
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【００１０】図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施
例の表面保護膜を形成する方法を説明する工程順に示し
た断面図である。本発明の第１の実施例の印刷配線板の
表面保護膜の形成方法は、まず、図１（ａ）に示すよう
に、絶縁基板１の所定の位置に銅又は銅合金からなる部
品実装用パッド２並びに端子３を含む回路部を形成し、
端子３の表面に電解金めっきを施し電解金めっき層５を
被覆する。次に、部品実装用パッド２並びに電解金めっ
き層５を被覆した端子３以外の領域にソルダレジスト４
を被覆した後、部品実装用パッド２を含む銅又は銅合金
からなる回路部表面に生成した酸化被膜を除去するため
に、過酸化水素と硫酸の混合液（過酸化水素：３５ｇ／
Ｌ，硫酸：１００ｇ／Ｌ，残り水）に２５℃で１５〜４
０秒間浸漬して浄化及び粗面化し、純水洗い，水切り，
１３０℃−２０秒間の赤外線乾燥もしくは熱風乾燥を順
次施して化学研磨を行う。この酸化被膜の除去及び粗面
化はサンドブラスト等による機械研磨によっても施すこ
とができる。
【００１１】次に、図１（ｂ）に示すように、
【００１２】
【００１３】（但し、式中Ｘは同一又は異なる炭素数１
〜７個のアルキル基，ハロゲン原子，アミノ基，ジ低級
アルキルアミノ基，ヒドロキシ基，低級アルコキシ基，
シアノ基，アセチル基，ベンゾイル基，カルバモイル
基，ホルミル基，カルボキシル基，低級アルコキシカル
ボニル基又はニトロ基、ｎ，ｐは０〜４の整数を示し、
ｍは１〜１０の整数を示す）で表されるベンズイミダゾ
ール化合物を有効成分として０．０５〜３０ｗｔ％、好
ましくは１〜５％ｗｔ％含み、ギ酸，酢酸，プロピオン
酸，酪酸，グリコール酸，乳酸，クロロ酢酸，ジクロロ
酢酸，トリクロロ酢酸，ブロモ酢酸，ジブロモ酢酸，フ
ルオロ酢酸，ジフルオロ酢酸，トリフルオロ酢酸，シュ
ウ酸，マロン酸，コハク酸，アジピン酸，リンゴ酸，酒
石酸，クエン酸，マレイン酸，フマール酸，パラトルエ
ンスルホン酸，メタンスルホン酸，等の塩を形成する有
機酸、塩酸，硫酸，リン酸，亜リン酸，次亜リン酸，硝
酸等の塩を形成する無機酸によってｐＨ１〜ｐＨ５に調
整した表面保護剤の水溶液に浸漬する。浸漬は０〜６０
℃の範囲で実施できるが、１０〜５０℃が好適である。
浸漬時間は５秒〜１時間、好ましくは１０秒〜１０分間
である。次に、純水洗，水切り，熱風乾燥を順次行うこ
とで、部品実装用パッド２を含む銅又は銅合金からなる
回路部表面にのみ０．２〜０．５μｍの表面保護膜６が
形成される。
【００１４】図３は本発明の表面保護剤の水溶液の銅濃
度と金めっき層表面に形成される表面保護膜の厚み及び
接触抵抗値の関係を示す特性図である。この評価には２
μｍのニッケル層，１μｍの電解金めっき層を用い、接
触抵抗の測定条件は印加定電流１０ｍＡ，測定加重５０
ｇ，プローブの走査速度１ｍｍ／ｍｉｎとした。図３に
示すように、表面保護膜の厚みが０．１μｍでは接触抵
抗値の上昇はほとんど認められず、一方、表面保護剤の
水溶液中の銅濃度の上昇に伴い表面保護膜は厚くなる
が、５０ｐｐｍをこえると金めっき層の変色が顕著であ
った。従って、表面保護剤の水溶液中の銅，マンガン亜
鉛等の重金属の含有率を５０ｐｐｍにおさえ、さらに表
面保護膜の形成工程では表面保護剤の水溶液との接触に
よって絶縁基板の回路部等から溶出した銅，マンガン，
亜鉛等の重金属のイオンをイオン交換樹脂を用いて除去
するか、または電気分解によって除去し、表面保護剤の
水溶液中の重金属濃度を常時５０ｐｐｍ以下になるよう
に管理する。
【００１５】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施
例の表面保護膜を形成する方法を説明する工程順に示し
た断面図である。本発明の第２の実施例の印刷配線板の
表面保護膜の形成方法は、まず、図２（ａ）に示すよう
に、絶縁基板１の所定の位置に銅又は銅合金からなる部
品実装用パッド２並びに端子３を含む回路部を形成し、
端子３の表面に電解金めっきを施し電解金めっき層５を
被覆する。次に、部品実装用パッド２並びに電解金めっ
き層５を被覆した端子３以外の領域にソルダレジスト４
を被覆する。次に、図２（ｂ）に示すように、部品実装
用パッド２を含む銅又は同合金からなる回路部表面に生
成した酸化被膜を除去するために、過酸化水素，硫酸及
び一般式 Ｒ−ＣＯＯＨ（但し、式中Ｒは炭素数３以上
のアルキル基を示す）で表される直鎖の有機酸を含んだ
混合液（過酸化水素：３５ｇ／Ｌ，硫酸：１００ｇ／
Ｌ，有機酸：１０ｇ／Ｌ，残り水）に２５℃で１５〜４
０秒間浸漬し酸化被膜を除去して浄化すると同時に、有
機酸銅の単分子膜の一次防錆被膜７が形成される。この
一次防錆被膜７が形成することにより、次の水洗工程で
の水中酸化を防止できる。次に、純水洗い，水切り，１
３０℃−２０秒間の赤外線乾燥もしくは熱風乾燥を順次
施して化学研磨を行う。
【００１６】次に、図２（ｃ）に示すように、
【００１７】
【００１８】（但し、式中Ｘは同一又は異なる炭素数１
〜７個のアルキル基，ハロゲン原子，アミノ基，ジ低級
アルキルアミノ基，ヒドロキシ基，低級アルコキシ基，
シアノ基，アセチル基，ベンゾイル基，カルバモイル
基，ホルミル基，カルボキシル基，低級アルコキシカル
ボニル基又はニトロ基、ｎ，ｐは０〜４の整数を示し、
ｍは１〜１０の整数を示す）で表されるベンズイミダゾ
ール化合物を有効成分として０．０５〜３０ｗｔ％、好
ましくは１〜５ｗｔ％含み、ギ酸，酢酸，プロピオン
酸，酪酸，グリコール酸，乳酸，クロロ酢酸，ジクロロ
酢酸，トリクロロ酢酸，ブロモ酢酸，ジブロモ酢酸，フ
ルオロ酢酸，ジフルオロ酢酸，トリフルオロ酢酸，シュ
ウ酸，マロン酸，コハク酸，アジピン酸，リンゴ酸，酒
石酸，クエン酸，マレイン酸，フマール酸，パラトルエ
ンスルホン酸，メタンスルホン酸等の塩を形成する有機
酸と、塩酸，硫酸，リン酸，亜リン酸，次亜リン酸，硝
酸等の塩を形成する無機酸によってｐＨ１〜ｐＨ５に調
整した表面保護剤の水溶液に浸漬する。浸漬は０〜６０
℃の範囲で実施できるが、１０〜５０℃が好適である。
浸漬時間は５秒〜１時間、好ましくは１０秒〜１０分間
である。次に、純水洗，水切り，熱風乾燥を順次行うこ
とで、部品実装用パッド２を含む銅又は銅合金からなる
回路部表面にのみ０．２〜０．５μｍの表面保護膜６が
形成される。又、化学研磨で形成した一次防錆被膜７は
酸に可溶であるため表面保護剤によって溶解し、表面保
護膜と置換される。
【００１９】なお、本実施例においても第１の実施例と
同様、図３及び金めっき層の変色の結果に基づいて、表
面保護剤の水溶液中の銅，マンガン，亜鉛等の重金属の
含有率を５０ｐｐｍにおさえ、さらに表面保護膜の形成
工程では表面保護剤の水溶液との接触によって絶縁基板
の回路部等から溶出した銅，マンガン，亜鉛等の重金属
のイオンをイオン交換樹脂を用いて除去するか、または
電気分解によって除去し表面保護剤の水溶液中の重金属
の濃度を常時５０ｐｐｍ以下に保つように管理する。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ベンズイ
ミダゾール誘導体を有効成分とする化合物を塩を形成す
る酸によってｐＨ１〜ｐＨ５に調整し銅，マンガン，亜
鉛を含む重金属の含有率が５０ｐｐｍ以下の水溶液表面
保護剤として回路部表面に接触させこの回路部表面から
溶出した銅を含む重金属イオンを除去し銅を含む重金属
の濃度を５０ｐｐｍ以下に保つように管理することによ
り、端子の金めっき層上に表面保護膜を形成させること
なく、銅又は銅合金からなる回路部のみに表面保護膜を
形成できるので、接点や接触用金めっき層表面の接触抵
抗の上昇や変色を抑制し接続信頼性を高めるとともに部
品実装後の塩素系有機溶剤の使用を回避できるので安全
性も確保できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施例の表面
保護膜を形成する方法を説明する工程順に示した断面図
である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施例の表面
保護膜を形成する方法を説明する工程順に示した断面図
である。
【図３】本発明の表面保護剤の水溶液の銅濃度と金めっ
き層表面に形成される表面保護膜の厚み及び接触抵抗値
の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 絶縁基板 ２ 部品実装用パッド ３ 端子 ４ ソルダレジスト ５ 電解金めっき層 ６ 表面保護膜 ７ 一次防錆被膜

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記の一般式で表されるベンズイミダゾ
    ール誘導体を有効成分とする化合物を塩を形成する酸に
    よってｐＨ１〜ｐＨ５に調整し、かつ銅，マンガン，亜
    鉛を含む重金属の含有率が５０ｐｐｍ以下の水溶液であ
    ることを特徴とする印刷配線板の表面保護剤。 （但し、式中Ｘは同一又は異なる炭素数１〜７個のアル
    キル基，ハロゲン原子，アミノ基，ジ低級アルキルアミ
    ノ基，ヒドロキシ基，低級アルコキシ基，シアノ基，ア
    セチル基，ベンゾイル基，カルバモイル基，ホルミル
    基，カルボキシル基，低級アルコキシカルボニル基又は
    ニトロ基、ｎ，ｐは０〜４の整数を示し、ｍは１〜１０
    の整数を示す）
  2. 【請求項２】 印刷配線板の銅又は銅合金からなる回路
    部表面に表面保護膜を形成する印刷配線板の表面保護膜
    の形成方法において、前記銅又は銅合金からなる回路部
    表面を化学研磨もしくは機械研磨して浄化及び粗面化す
    る工程と、前記銅又は銅合金からなる回路部表面を請求
    項１記載の印刷配線板の表面保護剤の水溶液に接触させ
    る工程と、水洗い，水切り，乾燥を順次行う工程とを含
    むことを特徴とする印刷配線板の表面保護膜の形成方
    法。
  3. 【請求項３】 前記銅又は銅合金からなる回路部表面を
    表面保護剤の水溶液に接触させる工程において、前記表
    面保護剤の水溶液との接触によって前記回路部表面より
    溶出した銅を含む重金属のイオンをイオン交換樹脂を用
    いて除去し、前記表面保護剤の水溶液の前記銅を含む重
    金属の濃度を５０ｐｐｍ以下に保つように管理すること
    を特徴とする請求項２記載の印刷配線板の表面保護膜の
    形成方法。
  4. 【請求項４】 前記銅又は銅合金からなる回路部表面を
    表面保護剤の水溶液に接触させる工程において、前記表
    面保護剤の水溶液との接触によって前記回路部表面より
    溶出した銅を含む重金属のイオンを電気分解によって除
    去し、前記表面保護剤の水溶液の前記銅を含む重金属の
    濃度を５０ｐｐｍ以下に保つように管理することを特徴
    とする請求項２記載の印刷配線板の保護膜の形成方法。
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