Solución y procedimiento para aumentar la soldabilidad y la resistencia a la corrosión de una superficie de metal o de una aleación metálica.

Una solución acuosa que tiene un pH en el intervalo de 1 a 5 para el tratamiento de una superficie de estaño o dealeación de estaño que comprende

(a) al menos un compuesto de fósforo o su sal representados por las fórmulas siguientes(R4-CH2CH2O)x P (O) (OH)y II.



en la que R1 se selecciona del grupo que consiste en H, OH, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-hexilo,isohexilo, n-heptilo, isoheptilo, n-octilo, isooctilo, n-nonilo, isononilo, n-decilo, isodecilo, n-undecilo, isodecilo, ndodecilo,isododecilo,

R2 y R3 son iguales o diferentes y se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, uncontraión adecuado como sodio o potasio, alquilo C1-C20 lineal o ramificado, sustituido o no sustituido,alquilarilo C1-C6 lineal o ramificado, sustituido o no sustituido y arilo sustituido o no sustituido y en la que n esun número entero que varía de 1 a 10,

R4 es F (CF2CF2)z, z varía desde 1 a 7, x es 1 ó 2, y es 1 ó 2 y x + y es 3, y

(b) al menos un compuesto que aumenta la soldabilidad o su sal representados por la fórmula siguiente.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/050360.

Solicitante: ATOTECH DEUTSCHLAND GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Erasmusstraße 20 10553 Berlin ALEMANIA.

Inventor/es: KURTZ, OLAF, RUTHER, ROBERT, DR., Barthelmes,Jürgen, BREITFELDER,JANA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C23C22/06 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 22/00 Tratamiento químico de la superficie de materiales metálicos por reacción de la superficie con un medio reactivo quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento, p. ej. revestimiento por conversión, pasivación de metales (pinturas primarias reactivas C09D 5/12). › por medio de soluciones acuosas ácidas de un pH < 6.
  • C23C22/58 C23C 22/00 […] › Tratamiento de otros materiales metálicos.
  • C23C22/74 C23C 22/00 […] › para obtener revestimientos de conversión cocidos.
  • C23F11/167 C23 […] › C23F LEVANTAMIENTO NO MECANICO DE MATERIAL METALICO DE LAS SUPERFICIES (trabajo del metal por electroerosión B23H; despulido por calentamiento a la llama B23K 7/00; trabajo del metal por láser B23K 26/00 ); MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS; MEDIOS PARA IMPEDIR LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL (tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F ); PROCESOS EN MULTIPLES ETAPAS PARA EL TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE MATERIALES METALICOS UTILIZANDO AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO POR LA CLASE C23 Y AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO BIEN POR LA SUBCLASE C21D   BIEN POR LA SUBCLASE C22F O POR LA CLASE C25. › C23F 11/00 Inhibición de la corrosión de materiales metálicos por aplicación de inhibidores a la superficie en peligro de corrosión, o adición de los mismos al agente corrosivo. › Compuestos que contienen fósforo.
  • H05K3/28 SECCION H — ELECTRICIDAD.H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.H05K CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION DE APARATOS ELECTRICOS; FABRICACION DE CONJUNTOS DE COMPONENTES ELECTRICOS (detalles de instrumentos o detalles comparables de otros aparatos no previstos en otro lugar G12B; circuitos de película delgada o de película gruesa H01L 27/01, H01L 27/13; medios no impresos para realizar conexiones con o entre circuitos impresos H01R; envolturas o detalles de realización de tipos particulares de aparatos, ver las subclases apropiadas; procedimientos que sólo comprenden una técnica prevista en otro lugar, p. ej. calefacción, pulverización, ver la subclase apropiada). › H05K 3/00 Aparatos o procedimientos para la fabricación de circuitos impresos (producción por vía fotomecánica de superficies texturadas, materiales a este efecto o sus originales, aparellajes especialmente adaptados a este efecto, en general G03F; que implican la fabricación de dispositivos semiconductores H01L). › Aplicación de revestimiento de protección no metálicos.
  • H05K3/38 H05K 3/00 […] › Mejoramiento de la adherencia entre el sustrato aislante y el metal.

PDF original: ES-2395377_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Solución y procedimiento para aumentar la soldabilidad y la resistencia a la corrosión de una superficie de metal o de una aleación metálica

Campo de la divulgación La invención se refiere a una solución que comprende un compuesto de fósforo y a un compuesto que aumenta la soldabilidad y a su uso en un procedimiento para aumentar la soldabilidad y la resistencia a la corrosión de una superficie de metal o de una aleación metálica.

Antecedentes de la invención Frecuentemente se depositan sobre las superficies de piezas de trabajo a base de cobre y a base de níquel revestimientos metálicos, en particular de estaño o sus aleaciones, con el fin de evitar la oxidación o las manchas y para mejorar la soldabilidad.

En condiciones tales como temperaturas elevadas del aire o en otras atmósferas oxidantes, por ejemplo, las superficies recubiertas de estaño o de otro metal de los bastidores de conductores electrónicos y conectores eléctricos tienen una tendencia a formar películas de óxido durante los periodos de transporte y almacenamiento entre la fabricación y el montaje en dispositivos electrónicos. Las capas de óxido decoloran la superficie recubierta de estaño y dan un color amarillento, que muchos consumidores consideran inaceptable. Además, el óxido puede degradar la resistencia de contacto de un terminal eléctrico revestido. Una superficie libre de deslustre tiene una menor resistencia de contacto eléctrico y una mejor soldabilidad que una superficie recubierta de óxido.

Las capas a base de estaño también se utilizan en acabados de plomo para la fabricación de circuitos integrados ("CI") . Una fina capa de estaño o aleación de estaño se aplica como el paso final para componentes pasivos tales como condensadores y transistores.

Hay muchos factores que determinan una buena soldabilidad, los tres más importantes de los cuales son extensión de la formación de óxido superficial (corrosión) , la cantidad de carbono codepositada y el alcance de la formación de un compuesto intermetálico. La formación de óxido superficial es un procedimiento natural que ocurre debido a que es termodinámicamente favorable. La velocidad de formación del óxido superficial depende de la temperatura y del tiempo. Cuanto mayor sea la temperatura y más largo el tiempo de exposición, más gruesa es la superficie de óxido formada. En revestimientos o depósitos de estaño o de aleación de estaño galvanizados, la formación de óxido superficial también depende de la morfología de la superficie del revestimiento o depósito. Al comparar revestimientos de estaño con revestimientos de aleación de estaño, por ejemplo, se observa que las aleaciones de estaño forman generalmente menos óxidos superficiales o capas más delgadas en igualdad de condiciones.

En general, el objetivo es producir una superficie libre de deslustre, que tenga una menor resistencia de contacto eléctrico y una mejor soldabilidad que una superficie recubierta de óxido.

Fuchs et al., en la patente US-5.853.797 divulgan un método y una solución para proporcionar protección contra la corrosión de las superficies de contacto eléctricas revestidas que implica la exposición de dichas superficies a una solución que contiene fosfonatos, lubricantes y diversos disolventes orgánicos volátiles. La evaporación de disolventes de este tipo para su eliminación está plagada de problemas ambientales, tales como el manejo, el riesgo para los trabajadores y la eliminación de desechos en las corrientes fluviales.

Fan et al., en la solicitud de patente US-2005/0268991 A1 divulgan un método para mejorar la resistencia a la corrosión de una superficie a base de estaño en una pieza de trabajo que implica poner en contacto la superficie a base de estaño con una composición que comprende un compuesto de ácido fosfónico y agua para formar una película a base de fósforo sobre el revestimiento a base de estaño, inhibiendo con ello la corrosión de la superficie a base de estaño. Las composiciones que contienen ácido fosfónico tienen una concentración de hasta aproximadamente 30% en vol. de un disolvente orgánico y agua. Sin embargo, el uso de disolventes orgánicos es desventajoso ya que estos son volátiles en las condiciones de procedimiento y a menudo son peligrosos.

Lau et al., en la solicitud de patente US-2006/0237097 A1divulgan un método para inhibir la corrosión de metales y aleaciones metálicas tratándolos con composiciones que contienen ácidos fosfóricos inorgánicos y orgánicos como los ácidos alquilfosfóricos que impiden la formación de óxido en los metales y aleaciones metálicas.

El documento EP 0 009 247 B se refiere al uso de ácido alquil monofosfónico que contiene de 8 a 10 átomos de carbono en mezcla con agentes tensioactivos como inhibidores de la corrosión contra los metales en soluciones ácidas. Los metales se seleccionan del grupo que consiste en aluminio y aleaciones de aluminio, cromo-níquelacero, acero común, latón y cobre.

El documento EP 1 221 497 A2 se refiere a un método para inhibir la formación de manchas, especialmente de manchas de agua, sobre las superficies exteriores de los productos de aleación de aluminio. El método se basa en poner en contacto las superficies exteriores de estos productos, en particular productos de hoja o placa, extrusiones y/o piezas hechas de aleaciones de aluminio de la serie 5000 a 6000, con un material derivado de un ácido organofosfónico u organofosfínico. Preferiblemente, se añaden las formas líquidas de este material a una solución vehículo a base de alcohol o a base de agua, a continuación las superficies de los productos de lámina plana o placa se rocían, se sumergen, se pintan o se les pasa el rodillo para aumentar su brillo.

El documento GB 2 331 942 A se refiere a una composición que comprende al menos un organo fosfonato o una especie organo fosfonato utilizada para el tratamiento de una variedad de superficies metálicas para inhibir la corrosión y mejorar la adherencia de los revestimientos. La composición puede incluir un homopolímero o copolímero de un fosfonato orgánico o de una especie de organo fosfonato, tales como ácido vinilfosfónico, ácido viniliden-1, 1-difosfónico o ácido fenil vinil fosfónico.

La patente US-3.630.790 describe un método de protección de superficies metálicas de la corrosión que comprende poner en contacto el metal con un ácido fosfónico, ácido fosfonoso o fosfínico orgánico.

El documento WO 2005/085498 describe una solución que comprende al menos un compuesto de fósforo y al menos un compuesto según la fórmula III y IV de la presente solicitud y su uso en un procedimiento para aumentar la soldabilidad y resistencia a la corrosión de una superficie de estaño o de aleación de estaño.

Aunque los métodos mencionados anteriormente están todos dirigidos al tratamiento de superficies metálicas y de aleación de metal con el fin de preservar su calidad con respecto a la soldabilidad y al aspecto, todavía hay una necesidad de un procedimiento ecológico que ofrezca una resistencia mejorada a la corrosión, así como la supresión de agujas de estaño.

Sumario de la divulgación La presente invención se refiere a una solución acuosa que comprende un compuesto de fósforo y un compuesto que aumenta la soldabilidad, tal como se define en la presente memoria a continuación.

Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para aumentar la soldabilidad y la resistencia a la corrosión de una superficie de estaño o de aleación de estaño, en el que la superficie se pone en contacto con esta solución acuosa.

Breve descripción de los dibujos La Figura. 1 muestra una secuencia de tratamiento de chapado con estaño y aplicación de la composición de acuerdo con la presente invención.

La Figura. 2 muestra la difusión de agua sobre una muestra chapada con estaño no tratada sin ningún tratamiento posterior derivado de ejemplo comparativo 1.

La Figura. 3 muestra el efecto repelente de agua de una muestra chapada con estaño tratada con una composición de acuerdo con el ejemplo 2.

La Figura. 4 muestra el efecto repelente de agua de una muestra chapada con estaño tratada con una composición de acuerdo con el ejemplo 3.

La Figura. 5 muestra el efecto repelente de agua de una muestra chapada con estaño tratada con una composición de acuerdo con el ejemplo 4.

Descripción detallada de la invención La invención se refiere a una solución y a un procedimiento para mejorar la resistencia a la corrosión de superficies de estaño o de aleación de estaño. Ejemplos de superficies de aleaciones de estaño comprenden SnPb, SnCu, SnBi, SnAg y SnAgCu.

Con fines... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una solución acuosa que tiene un pH en el intervalo de 1 a 5 para el tratamiento de una superficie de estaño o de aleación de estaño que comprende

(a) al menos un compuesto de fósforo o su sal representados por las fórmulas siguientes (R4-CH2CH2O) x P (O) (OH) y II.

en la que R1 se selecciona del grupo que consiste en H, OH, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-hexilo, isohexilo, n-heptilo, isoheptilo, n-octilo, isooctilo, n-nonilo, isononilo, n-decilo, isodecilo, n-undecilo, isodecilo, ndodecilo, isododecilo, R2 y R3 son iguales o diferentes y se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, un

contraión adecuado como sodio o potasio, alquilo C1-C20 lineal o ramificado, sustituido o no sustituido, alquilarilo C1-C6 lineal o ramificado, sustituido o no sustituido y arilo sustituido o no sustituido y en la que n es un número entero que varía de 1 a 10, R4 es F (CF2CF2) z, z varía desde 1 a 7, x es 1 ó 2, yes 1 ó 2 y x + y es 3, y

(b) al menos un compuesto que aumenta la soldabilidad o su sal representados por la fórmula siguiente

en la que m, n, o y p son números enteros que varían desde 0 hasta 200 y son los mismos o diferentes, y m+n+o+p es al menos 2, en la que R1 y R7 son iguales o diferentes y se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, un contraión adecuado como sodio o potasio, alquilo C1-C20 lineal o ramificado, sustituido o no sustituido, alquilarilo C1-C6 lineal o ramificado, alilo, arilo, sulfato, fosfato, haluro y sulfonato y en 20 la que cada uno de los grupos R2, R3, R5 y R6 pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H and alquilo C1-C6 lineal o ramificado, sustituido o no sustituido y en la que R4 se selecciona del grupo que consiste en alquileno C1-C12 lineal o ramificado, sustituido o no sustituido, arileno 1, 2 sustituido, 1, 3 sustituido y 1, 4 sustituido, naftileno 1, 3-sustituido, 1, 4 sustituido, 1, 5 sustituido, 1, 6 sustituido y 1, 8 sustituido, arileno anillado superior, cicloalquileno, -O- (CH2 (CH2) nOR1, en la que R1 tiene el significado definido anteriormente y los restos representados por las siguientes fórmulas en la que la sustitución es independientemente 1, 2, 1, 3 o 1, 4 para cada anillo y en la que q y r son iguales o diferentes y varían independientemente desde 0 hasta 10 y R8 y R9 se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H y alquilo C1-C6 lineal o ramificado.

2. Una solución acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que R2 y R3 de los compuestos de fósforo I. se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H o un contraión adecuado como sodio o potasio, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-hexilo, isohexilo, n-heptilo, isoheptilo, n-octilo, isooctilo, nnonilo, isononilo, n-decilo, isodecilo, n-undecilo, n-dodecilo, isododecilo.

3. Una solución acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que R1 y R7 del

compuesto III. que aumenta la soldabilidad. se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, metilo, sodio, potasio, haluro, sulfato, fosfato y sulfonato.

4. Una solución acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que R2, R3, R5 y R6 del compuesto III. que aumenta la soldabilidad se seleccionan independientemente del grupo que consiste en H, metilo, etilo, n-propilo e isopropilo.

5. Una solución acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que R4 del compuesto III. que aumenta la soldabilidad. se selecciona entre el grupo representado por las siguientes fórmulas

y en la que R8 y R9 se seleccionan del grupo que consiste en H, metilo, etilo, n-propilo e isopropilo.

6. Una solución acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el compuesto III. que aumenta la soldabilidad se selecciona del grupo que consiste en las siguientes fórmulas

10

(i)

en la que n = 1 a 20.

(ii)

en la que n = 1 a 20.

(iii)

en la que n = 1 a 20.

7. Una solución acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos un 20 compuesto de fósforo (a) representado por las fórmulas I. - II. se utiliza en una cantidad de 0, 0001 a 0, 05 mol/l.

8. Una solución acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos un compuesto que aumenta la soldabilidad (b) representado por la fórmula III. se utiliza en una cantidad de 0, 0001 a 0, 1 mol/l.

9. Una solución acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el valor de pH se 25 encuentra entre 2 y 5.

10. Una solución acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que está contenido un sistema tampón seleccionado del grupo que consiste en ácido fórmico / formiato, ácido tartárico / tartrato, ácido cítrico / citrato, ácido acético / acetato y ácido oxálico / oxalato.

11. Un procedimiento para aumentar la soldabilidad y la resistencia a la corrosión de un sustrato que tiene una

superficie de estaño o de aleación de estaño en el que la superficie es tratada con una solución acuosa de acuerdo con la reivindicación 1.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la superficie de la aleación de estaño se selecciona del grupo que consiste en superficies de SnPb, SnCu, SnBi, SnAg y SnAgCu.

13. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 11 a 12, que comprende además el reflujo de la superficie

de estaño o de aleación de estaño del sustrato antes o después del tratamiento con la solución acuosa.

14. Sustrato que tiene una superficie de estaño o de aleación de estaño tratada con la solución acuosa de acuerdo con la reivindicación 1.

15. Sustrato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el sustrato es un artículo semiacabado chapado con estaño como una placa de estaño o alambre de estaño o un bastidor de conductores, un conector o una placa de circuito impreso.


 

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