Una composición para tratar una superficie metálica con el fin de proporcionar resistencia a ácidos a la misma que comprende:

a) un oxidante;

b) un ácido; y

c) un inhibidor de la corrosión que comprende un compuesto heterocíclico de cinco miembros; caracterizada por que comprende además

d) un compuesto fosforoso seleccionado del grupo que consiste en tiofosfatos y sulfuros fosforosos.

Composición promotora de la resistencia a ácidos

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones útiles para tratar superficies metálicas, tales como superficies de cobre o de una aleación de cobre, en la fabricación de placas de circuitos impresos (PCI) .

Antecedentes de la invención

Actualmente, los circuitos impresos que contienen una o más capas internas de circuitos se usan de manera notable, pues la demanda de la conservación de dispositivos electrónicos de cada vez más peso y espacio está en aumento. Las PCI de múltiples capas se construyen mediante la distribución de capas conductoras exploradas de cobre con capas dieléctricas para formar un sándwich de múltiples capas. Las capas dieléctricas son habitualmente capas de resina orgánica que unen las capas de cobre entre sí. Comúnmente, las capas de cobre y las capas dialécticas se unen entre sí mediante la aplicación de calor y presión. Aunque la superficie del cobre es lisa, su unión a la capa dieléctrica no resulta sencilla.

La correcta fabricación de las placas de circuitos impresos de múltiples capas requiere la unión de las capas de cobre y de resina. Sin embargo, la unión directa de las capas de cobre y de resina no siempre proporciona suficiente poder adhesivo. Por tanto, lo común es mejorar el poder adhesivo entre la resina y el cobre proporcionando una rugosidad superficial a la superficie de cobre, aumentando así la resistencia mecánica entre las capas de cobre y resina. La rugosidad superficial se puede proporcionar, por ejemplo, mediante una limpieza mecánica (i.e., mediante pulido o fregado) o mediante limpieza química.

En un procedimiento de tratamiento químico, se proporciona rugosidad superficial a la superficie de cobre depositando una capa de óxido sobre la superficie de cobre, tal como óxido cuproso, óxido cúprico o similar. La formación de la capa de óxido, que convierte el color rosa de la superficie de cobre en un color café oscuro, crea una mínima irregularidad sobre la superficie de cobre, provocando un efecto de imbricación entre la superficie de cobre y la resina, y mejorando, por tanto, el poder adhesivo.

Otro procedimiento para mejorar la adhesión del material dieléctrico con una traza de circuito de cobre usa una técnica de microataque. En el microataque, no se ataca ninguna porción del cobre por completo (p.ej., trazas de circuitos de cobre) . En cambio, la superficie es atacada (u oxidada) sólo hasta un cierto grado para dejar intacto el patrón original del cobre que se esté atacando. Comúnmente, únicamente se ataca la superficie del cobre hasta una profundidad de entre aproximadamente 51 a aproximadamente 1.270 Icm, medida desde la superficie original a las profundidades del microataque. Esto se puede realizar, por ejemplo, seleccionando una composición de microataque apropiada y limitando el grado del ataque según los parámetros de la solución de ataque (que incluyen concentración, temperatura, composición, etc.) .

El ataque de baja profundidad de los metales es ventajoso al menos por tres razones. En primer lugar, un ataque de poca profundidad retira menos metal de la superficie, dejando así intacta una mayor parte de la sección transversal del metal original. Esto cobra una particular importancia en el caso de las trazas de circuitos cuyas tolerancias de impedancia o resistencia se deben mantener, pues estas propiedades están directamente relacionadas con la superficie transversal del circuito. En segundo lugar, el ataque de baja profundidad de los metales permite volver a trabajar sobre las partes defectuosas. En último lugar, el ataque de baja profundidad de los metales reduce la velocidad a la que se acumula el metal en la composición promotora de la adhesión. Como el metal acumulado en la composición de microataque tiene un efecto tras la vida útil final de la composición, los ataques de profundidades más bajas conducen a una mayor vida útil para las soluciones de microataque en cuanto a los centímetros cuadrados máximos de metal procesables por litro de composición de microataque.

Las soluciones de revestimiento de microataque y conversión pueden estar compuestas de peróxido de hidrógeno y un ácido inorgánico, tal como ácido sulfúrico y ácido fosfórico, según lo descrito, por ejemplo, en la patente estadounidense nº 5.800.859 concedida a Price et al., y las patentes estadounidenses nº 7.186.305, 6.554.948 y 6.383.272, todas concedidas a Ferrier, cuyo tema se incorpora en la presente memoria por referencia en su totalidad.

Otro tipo de solución de microataque utiliza una fuente de iones cúpricos, un ácido orgánico y una fuente de iones haluro, según lo descrito, por ejemplo, en la patente estadounidense nº 6.426.020, concedida a Okada et al., y la patente estadounidense nº 5.807.493, concedida a Maki et al., cuyo tema se encuentra incorporado en la presente memoria por referencia en su totalidad.

En la patente estadounidense nº 7.351.353, concedida a Bernard et al., cuyo tema se encuentra incorporado en la presente memoria por referencia en su totalidad, se describe otro procedimiento alternativo de revestimiento con óxidos. La patente de Bernard describe un procedimiento y una composición para proporcionar superficies de cobre rugosas adecuadas para una posterior laminación de múltiples capas. El procedimiento implica, por tanto, poner en contacto una superficie de cobre lisa con una composición promotora de la adhesión que incluye un oxidante, un ajustador del pH, un modificador de la topografía y bien un promotor del revestimiento o un potenciador de la uniformidad.

Los documentos US 2003/0213553 y US 2005/0238811 también dan a conocer composiciones para tratar superficies metálicas.

Aunque, por una variedad de razones, los procedimientos alternativos de revestimiento de conversión son ventajosos frente a otros procedimientos convencionales de revestimiento con óxidos, las superficies de cobre rugosas formadas mediante dichos procedimientos presentan una sensibilidad química, y por tanto, tienden a ser susceptibles al ataque químico. Normalmente, el ataque químico tiene lugar durante las etapas de procesamiento posteriores a laminación. Una vez formado un sándwich de múltiples capas de cobre y material dieléctrico mediante el procedimiento de laminación, se realizan ciertas etapas posteriores de procesamiento de la laminación para preparar la PCI de múltiples capas.

Por ejemplo, se perforan "orificios de paso" a través del sándwich de múltiples capas para conectar las capas internas de la placa de circuitos. Comúnmente, la acción de taladrar estos orificios deja trazas de restos de resina en las interconexiones de los orificios de paso que se deben eliminar mediante un procedimiento de acondicionado. El procedimiento de acondicionado implica la aplicación de un agente que incremente el volumen disolvente y un ataque con permanganato que pueda atacar químicamente el enlace entre la superficie de cobre y la resina dieléctrica en la zona de los orificios de paso. Comúnmente, al ataque con permanganato le sigue un neutralizador de ácidos que pueda atacar químicamente el enlace y producir la deslaminación. Aunque se conocen otras técnicas de limpieza de los orificios de paso, tales como el ataque plasmático o la ablación láser, estos procedimientos generan un calor intenso que también puede atacar a la interfase de cobre/resina.

Una vez completado el procedimiento de acondicionado, los orificios taladrados se vuelven conductores a través de la metalización directa o procedimientos similares. Estos procedimientos implican numerosas etapas de procesamiento básico y ácido, pudiendo todas ellas atacar químicamente la interfase de cobre/resina. Además, el orificio de paso conductor, normalmente, se sella con una capa de cobre electrolítico. El procedimiento electrolítico implica baños alcalinos y ácidos que también pueden conducir a un ataque químico de las interconexiones de los orificios de paso. El resultado de estos ataques químicos puede ser la deslaminación de las capas del sándwich en la zona de los orificios de paso.

La superficie atacada químicamente se denomina "anillo rosa" u "oquedad en cuña" en el sector de las placas de circuitos. La formación de anillos rosas u oquedades en cuña representa graves defectos en las PCI, especialmente, en una era en la que se demanda una calidad y una fiabilidad cada vez mayores en el sector de las PCI.

Así pues, existe la necesidad de un mejor procedimiento de revestimiento con óxidos que... [Seguir leyendo]

1. Una composición para tratar una superficie metálica con el fin de proporcionar resistencia a ácidos a la misma que comprende:

a) un oxidante; b) un ácido; y c) un inhibidor de la corrosión que comprende un compuesto heterocíclico de cinco miembros; caracterizada por que comprende además d) un compuesto fosforoso seleccionado del grupo que consiste en tiofosfatos y sulfuros fosforosos.

2. La composición según la reivindicación 1, en la que el oxidante se selecciona del grupo que consiste en peróxido de hidrógeno y persulfatos.

3. La composición según la reivindicación 1, en la que el ácido se selecciona del grupo que consiste en ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido fórmico, ácido acético, ácido sulfónico, ácido toluenosulfónico y combinaciones de uno o más de los anteriores.

4. La composición según la reivindicación 1, en la que el compuesto heterocíclico de cinco miembros se selecciona del grupo que consiste en triazoles, tetrazoles, imidazoles, bencimidazoles, sus derivados y combinaciones de uno o más de los anteriores.

5. La composición según la reivindicación 1, en la que el compuesto fosforoso se selecciona del grupo que consiste en pentasulfuro de fósforo, sal amonio de dietildifosfato, dietilditiofosfato y 2, 4-bis- (4-metoxifenil) -1, 3, 2, 4-ditiodifosfetano-2, 4-disulfuro, opcionalmente, en la que el compuesto fosforoso comprende pentasulfuro de fósforo, además opcionalmente, en la que la concentración de pentasufuro de fósforo está entre aproximadamente 1 y aproximadamente 1.000 ppm; además opcionalmente en la que la concentración de pentasulfuro de fósforo está entre aproximadamente 20 y aproximadamente 100 ppm.

6. La composición según la reivindicación 1 que comprende una fuente de iones haluro, opcionalmente, en la que la fuente de iones haluro se selecciona del grupo que consiste en sales de metales alcalinos, oxohaluros y ácidos minerales que portan haluros; además, opcionalmente, en la que la fuente de iones haluro se selecciona del grupo que consiste en cloruro sódico, cloruro de amonio, cloruro potásico, clorato sódico, clorato potásico, ácido clorhídrico, cloruro de cobre y combinaciones de uno o más de los anteriores.

7. La composición según la reivindicación 1 que comprende además un aditivo seleccionado del grupo que consiste en aminas, poliaminas, acrilamida, iones molibdeno, compuestos nitro orgánicos y combinaciones de uno o más de los anteriores.

8. Un procedimiento para preparar superficies metálicas rugosas para su posterior laminación y mejorar la resistencia a ácidos, procedimiento que comprende las etapas de:

(a) poner en contacto la superficie metálica con una composición promotora de la adhesión en condiciones eficaces para proporcionar una superficie metálica rugosa que tenga una mejor resistencia a ácidos, composición que comprende:

i) un oxidante; ii) un ácido; iii) un inhibidor de la corrosión que comprende un compuesto heterocíclico de cinco miembros; iv) un compuesto fosforoso seleccionado del grupo que consiste en tiofosfatos y sulfuros de fósforo;

(b) unir el material polimérico a la superficie metálica.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la superficie metálica es un laminado revestido de cobre.

10. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que el compuesto heterocíclico de cinco miembros se selecciona del grupo que consiste en triazoles, tetrazoles, imidazoles, bencimidazoles, sus derivados y combinaciones de uno o más de los anteriores.

11. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que el compuesto fosforoso se selecciona del grupo que consiste en pentasulfuro de fósforo, sal amonio de dietildifosfato, dietilditiofosfato y 2, 4-bis- (4-metoxifenil) -1, 3, 2, 4-ditiodifosfetano-2, 4-disulfuro.

12. El procedimiento según la reivindicación 11, en el que el compuesto fosforoso comprende pentasulfuro de fósforo.

13. El procedimiento según la reivindicación 12, en el que el pentasulfuro de fósforo tiene una concentración de entre aproximadamente 1 y 1.000 ppm, opcionalmente, de entre aproximadamente 20 y 100 ppm, más opcionalmente, de entre aproximadamente 20 y aproximadamente 40 ppm.

14. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la composición comprende una fuente de iones haluro.

Comparación del color de superficies de láminas metálicas de cobre: A significa flujo alto; B significa flujo bajo FLUJO ALTO

TRAS INMERSIÓN ENHCl AL 10% DURANTE 1 MINUTO

FLUJO BAJO

TRAS INMERSIÓN ENHCl AL 10% DURANTE 1 MINUTO

Comparación del color de la resina laminada con núcleo de cobre tras la soldadura118: A significa flujo alto; B significa flujo bajo