METODO PARA POTENCIAR LA SOLDABILIDAD DE UNA SUPERFICIE.

Un proceso para mejorar la soldabilidad de una superficie de cobre,

comprendiendo dicho proceso tratar la superficie de cobre con una solución de metalizado de plata por inmersión, que comprende:

a) una fuente soluble de iones plata;

b) un ácido;

c) un compuesto nitroaromático; y caracterizado por

d) un aditivo seleccionado entre el grupo que consiste en seboamina etoxilada, cocoamina etoxilada, seboamina, cocoamina, aminas derivadas de ácidos de aceite de bogol, aminas etoxiladas derivadas de ácidos de aceite de bogol, ácido esteárico, ácido oleico, ácido palmítico, ácidos derivados de la destilación de aceite de bogol, (estearamidopropil) dimetil hidroxietilamonio dihidrogenofosfato, sales monosódicas del ácido alquiliminodipropiónico y mezclas de los anteriores

Método para potenciar la soldabilidad de una superficie.

Esta invención se refiere, en general, a un método para tratar una superficie, tratamiento que potencia la soldabilidad de la superficie. El método es particularmente útil en la fabricación y montaje de tarjetas de circuito impreso.

La soldadura se usa generalmente para realizar conexiones mecánicas, electromecánicas o electrónicas a diversos artículos. La distinción entre las funciones esperadas de las juntas es importante porque cada aplicación tiene sus propios requisitos específicos para preparación superficial. De las tres aplicaciones de la soldadura, la realización de conexiones electrónicas es la más demandada.

En la fabricación del equipo electrónico utilizando circuitos impresos, las conexiones de componentes electrónicos a los circuitos impresos se realizan soldando los conductores de los componentes a los orificios de paso, adaptadores circundantes, tomas de tierra y otros puntos de conexión (colectivamente "Áreas de Conexión"). Típicamente, la conexión ocurre mediante técnicas de soldadura de onda.

Para facilitar esta operación de soldadura, se requiere al fabricante de circuitos impresos que disponga los orificios de paso, adaptadores, tomas de tierra y otros puntos de conexión para que sean receptivos para los procesos de soldadura posteriores. De esta manera, estas superficies deben ser fácilmente humedecibles por el soldador y permitir una conexión conductora integral con los conductores o superficies de los componentes electrónicos. Debido a estas necesidades, los fabricantes de circuitos impresos han previsto diversos métodos para conservar y potenciar la soldabilidad de las superficies.

Un medio para disponer una buena soldabilidad de las superficies en cuestión es proporcionar a las superficies un pre-revestimiento de soldadura. Esto se realiza típicamente por un proceso denominado nivelado de soldadura con aire caliente o mediante algún tipo de proceso de metalizado. En la fabricación de circuitos impresos, sin embargo, este método tiene diversos inconvenientes. El uso de nivelado de soldadura con aire caliente puede provocar una velocidad inaceptablemente alta de defectos debido a cortocircuitos, particularmente cuando se trata con pequeños circuitos. Si se usa el metalizado, ya que no es fácil proporcionar selectivamente soldadura a estas áreas, todas las áreas conductoras de la tarjeta deben metalizarse por suelda, provocando problemas graves con la aplicación posterior de una máscara de soldadura. Además, los procesos anteriores son ineficaces y relativamente caros.

Otros medios para disponer una buena soldabilidad de estas superficies es metalizarlas con un recubrimiento de acabado final de un metal precioso tal como oro, paladio o rodio. En la Patente de Estados Unidos Nº 5.235.139 (Bengston, et. al.) propone un método para conseguir este acabado final con metal precioso. Bengston et. al. proponen metalizar las áreas de cobre a soldar con níquel-boro no electrolítico, seguido de un recubrimiento con metal precioso tal como oro. Véase también la Patente de Estados Unidos Nº 4.940.181 de Juskey Jr. et al. para un proceso similar que muestra el metalizado de cobre no electrolítico, seguido de cobre electrolítico, seguido de níquel, seguido de oro como una superficie soldable. Estos procesos trabajan bien pero consumen tiempo y son caros.

Se han realizado diversos intentos para aplicar selectivamente soldadura a las áreas necesarias únicamente. Uno de dichos métodos implica el uso de resistencias de ataque orgánico sobre las áreas de conexión metalizadas con suelda seguido de la separación selectiva de estaño-plomo de las trazas de cobre antes de la aplicación de la máscara de soldadura. Véase la Patente de Estados Unidos Nº 4.978.423 de Durnwith et. al. Véase también la Patente de Estados Unidos Nº 5.160.579 de Larson para otros procesos de soldadura selectivos conocidos.

Soldar directamente superficies de cobre ha sido difícil e inconsistente. Esos problemas se deben principalmente a la incapacidad de mantener las superficies de cobre limpias y libres de oxidación a lo largo de la operación de soldadura. Se han desarrollado diversos tratamientos orgánicos para conservar las superficies de cobre en un estado fácilmente soldable. Por ejemplo, véase la Patente de Estados Unidos Nº 5.173.130 (Kinoshita) que muestra el uso de ciertos 2-alquilbencimidazoles como pre-fundentes de cobre para conservar la soldabilidad de las superficies de cobre. Los tratamientos tales como los mostrados en Kinoshita han resultado satisfactorios pero aún hay una necesidad de mejorar la fiabilidad del proceso.

El documento GB-A-2201163 describe una composición de metalizado con plata no electrolítica que incluye agentes de suspensión que comprenden un aducto de ácido esteárico/trietanolamina.

El documento WO96/17975 describe un proceso para proporcionar un recubrimiento resistente al deslustrado y soldable y a composiciones de metalizado para usar en el proceso. Las composiciones de metalizado incluyen inhibidores de deslustrado tales como aminas de ácido graso.

El documento EP-A-079380 describe una composición de plata por inmersión que comprende un imidazol o derivado de imidazol que abrillanta el depósito metalizado y mejora la integridad y las propiedades físicas del depósito metalizado resultante.

El documento US 5.733.599 describe también una composición de plata por inmersión que comprende un imidazol o derivado de imidazol.

El método para conservar la soldabilidad propuesto en este documento es el recubrimiento de superficies de cobre a soldar con una placa de plata por inmersión antes de la soldadura. Se ha encontrado, sin embargo, que cuando se usa el método anterior el recubrimiento de plata por inmersión tiene una tendencia a desarrollar excrecencias o filamentos mediante un mecanismo de electromigración cuando los circuitos se están usando (es decir, cuando hay potenciales de tensión presentes) en presencia de humedad.

La tendencia para que ocurra la electromigración puede medirse mediante una técnica convencional especificada en Belcore GR-78-CORE (13.2.5, 13.2.7) por procedimientos de ensayo convencionales.

El procedimiento Belcore anterior mide la resistencia al aislamiento media entre los elementos del circuito. Los patrones de Belcore e IPC requieren que la resistencia al aislamiento media no disminuya más de un decenio entre el valor inicial (obtenido después de un periodo de acondicionamiento de 96 horas a 85ºC/85% de humedad relativa sin polarización) y el valor final (obtenido después de 500 horas a 85ºC/85% de humedad relativa con 10 V de polarización aplicada).

Un método que puede usarse para superar la electromigración del metalizado con plata por inmersión es recubrir la placa de plata por inmersión con otro metal más noble tal como oro. Las desventajas de este método son el gasto de metalizado con oro así como la necesidad de etapas de proceso adicionales.

Un objeto de esta invención es proponer un método para conservar y potenciar la soldabilidad de superficies de cobre metalizando dichas superficies de cobre con una nueva placa de plata por inmersión que es más resistente a la electromigración que los depósitos de plata por inmersión de la técnica anterior.

La presente invención propone el uso de un recubrimiento de plata por inmersión como un conservante de soldabilidad mejorado para diversas superficies, particularmente superficies de cobre. Las composiciones preferidas para depositar el recubrimiento de plata por inmersión se describen también. El nuevo proceso de metalizado con plata por inmersión produce una placa de plata que es más resistente a la electromigración que los depósitos de plata por inmersión convencionales. El proceso propuesto es un método versátil, de bajo coste, para conservar eficazmente la soldabilidad de las superficies, particularmente las superficies de cobre y las áreas de conexión sobre tarjetas de circuito impreso.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un proceso para mejorar la soldabilidad de una superficie de cobre, comprendiendo dicho proceso tratar la superficie de cobre con una solución de metalizado de plata por inmersión, comprendiendo dicha solución: a) una fuente soluble de iones plata; b) un ácido; c) un compuesto nitroaromático y caracterizado por d) un aditivo seleccionado entre el grupo que consiste en seboamina etoxilada, cocoamina etoxilada, seboamina, cocoamina, aminas...

1. Un proceso para mejorar la soldabilidad de una superficie de cobre, comprendiendo dicho proceso tratar la superficie de cobre con una solución de metalizado de plata por inmersión, que comprende:

a) una fuente soluble de iones plata;

b) un ácido;

c) un compuesto nitroaromático; y caracterizado por

d) un aditivo seleccionado entre el grupo que consiste en seboamina etoxilada, cocoamina etoxilada, seboamina, cocoamina, aminas derivadas de ácidos de aceite de bogol, aminas etoxiladas derivadas de ácidos de aceite de bogol, ácido esteárico, ácido oleico, ácido palmítico, ácidos derivados de la destilación de aceite de bogol, (estearamidopropil) dimetil hidroxietilamonio dihidrogenofosfato, sales monosódicas del ácido alquiliminodipropiónico y mezclas de los anteriores.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la solución de metalizado con plata comprende también un material seleccionado entre el grupo que consiste en imidazoles, bencimidazoles, derivados de imidazol y derivados de bencimidazoles.

3. Un proceso para mejorar la soldabilidad de una superficie de cobre, comprendiendo dicho proceso:

(a) poner en contacto la superficie de cobre con una solución de metalizado de plata por inmersión produciendo de esta manera una placa de plata por inmersión sobre la superficie de cobre, en el que la solución de metalizado de plata por inmersión comprende una fuente soluble de iones plata, un ácido y un compuesto nitroaromático, y posteriormente caracterizado por:

(b) tratar la superficie de metal metalizado con plata por inmersión con una solución que comprende un aditivo seleccionado entre el grupo que consiste en seboamina etoxilada, cocoamina etoxilada, seboamina, cocoamina, aminas derivadas de ácidos de aceite de bogol, aminas etoxiladas derivadas de ácidos de aceite de bogol, ácido esteárico, ácido oleico, ácido palmítico, ácidos derivados de la destilación de aceite de bogol, (estearamidopropil) dimetil hidroxietilamonio dihidrogenofosfato, sales monosódicas del ácido alquiliminodipropiónico y mezclas de los anteriores.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3 en el que la solución de metalizado con plata comprende un material seleccionado entre el grupo que consiste en imidazoles, bencimidazoles, derivados de imidazol y derivados de bencimidazoles.

5. Una solución de metalizado con plata por inmersión que comprende:

(a) un compuesto nitroaromático; y caracterizado por

(b) un aditivo seleccionado entre el grupo que consiste en seboamina etoxilada, cocoamina etoxilada, seboamina, cocoamina, aminas derivadas de ácidos de aceite de bogol, aminas etoxiladas derivadas de ácidos de aceite de bogol, ácido esteárico, ácido oleico, ácido palmítico, ácidos derivados de la destilación de aceite de bogol, (estearamidopropil) dimetil hidroxietilamonio dihidrogenofosfato, sales monosódicas del ácido alquiliminodipropiónico y mezclas de los anteriores.

6. Una solución de metalizado por inmersión de acuerdo con la reivindicación 5 que comprende también un material seleccionado entre el grupo que consiste en imidazoles, bencimidazoles, derivados de imidazol y derivados de bencimidazoles.