有机可焊性防腐剂和方法

摘要

一种有机可焊性防腐剂溶液，包括抑制金属腐蚀的吡嗪衍生物。该溶液施用到电子设备元件的金属表面，以改善电子设备中元件之间电连接的可焊性。

说明书

发明领域

本发明涉及有机可焊性防腐剂以及涂覆铜和铜合金表面的方法。更具体的， 本发明涉及有机可焊性防腐剂以及涂覆铜和铜合金表面的方法，其中该有机可 焊性防腐剂包含吡嗪衍生物。

发明背景

铜及其合金是电子应用中最常用的金属，例如为印刷电路板(PCB)提供 导电电路通道。PCB需要通过焊接操作把电子元件连接到铜或铜合金表面衬垫 或通孔上。可以把含铅元件插入通孔中，接着进行波动焊接，或者表面贴装技 术(SMT)，通过向该表面施用焊料膏(例如通过丝网印刷)，然后把该元件放 置到膏上，接着进行软熔焊接，把该元件连接到表面衬垫上。对于SMT组件， 为了把元件同时连接到PCB的前面和后面，需要操作最少两个软熔循环。对于 更复杂的组件可能需要额外的软熔操作来连接额外的元件或者执行修补操作。

元件贴装在PCB衬垫的铜表面，该表面一般用保护性金属或非金属修饰层 涂覆。通过防止铜表面在PCB加工后的存储期间或者在暴露于焊接温度期间被 氧化，这种保护性修饰层被设计用来保持良好的可焊性。

有几种把保护性修饰层施用到PCB的方法：通过电解法、无电镀法或金属 从溶液的浸渍沉积法，或者通过浸渍处理，其或者在沉积保护性有机可焊性防 腐剂(OSP)的溶液中，或者在已知为热空气(焊接)流平法(HAL／HASL) 工艺中的软焊性合金浴中进行。

由于涂覆衬垫的优异的表面共面性，人们认为OSP是低成本的与SMT兼 容的非金属表面抛光方法。用于当前PCB工业的OSP主要基于吡咯化合物，例 如咪唑类、苯并咪唑类及其衍生物。

所有这些N-杂环化合物通过与铜原子形成配位键吸附在铜表面上以及通过 形成铜-N-杂环配合物能够形成更厚的膜。OSP膜形成优选为铜特异性的，在 金或其他表面上具有低得多的膜形成速率，以防止在铜上膜形成工艺期间污染 这些基底。一般来说，OSP涂层厚度为80-500nm。较薄涂层趋向于降低对铜表 面氧化的防护性，而较厚涂层趋向于导致可焊性的恶化。

OSP工艺的能力代代持续发展，以满足由于合成的N-杂环化合物衍生物的 多样性而增长的严格的性能需要。当前用于OSP工艺的吡咯化合物已经经历了 至少五代。

在20世纪60年代Enthone铜防晦暗产品ENTEK CU-56(基于苯并三唑) 首先用作OSP。参见Soldering and Surface Mount Technology，7(2)，6-9，1995。 在铜上形成的苯并三唑膜的厚度很低，通常不到10nm。此外，苯并三唑-铜配 合物的分解温度低，即大约75℃以及该保护层一般仅耐单一的锡-铅热软熔循 环。

在1977年提出采用取代咪唑类作为活性组分的第二代产品。参见 US3,933,531。这些材料形成的OSP膜厚度为大约0.2微米，但是在较高温度下 具有相对差的稳定性。

第三代OSP化合物采用其中苯环稠合到咪唑环上的苯并咪唑类，其于 1990-1991年提出。参见US5,173,130。在PCB工业中很多公司的许多商业OSP 产品中，苯并咪唑类已经广泛用作主要组分。苯并咪唑类与铜非常有效的形成 配合物，膜厚度为10-100nm。通过把金属离子加入工作液中，该厚度可以进一 步增加到500nm-600nm。然而，苯并咪唑类的沉积选择性还是很差并且在选择 的无电镀镍浸渍金(ENIG)工艺中在金表面上形成了OSP涂层。

由于复杂的面板设计技术，需要更多的软熔循环来连接额外的元件以及来 执行再加工操作。因此，需要进一步改善OSP涂层的热稳定性。开发了第四代 OSP。这些是取代苯并咪唑类，例如2-取代苯并咪唑类，并在1997年引入到工 业中。通过向苯并咪唑环引入取代基，极大的改善了OSP的耐热性。该有机铜 配合物的分解温度显著更高，即大约350℃，在100-300nm厚度范围内在铜上 获得极高的膜稳定性。

供应者已经采用了几种不同方法来减少金表面上的OSP膜形成。在2003 年Wengenroth取得利用包含预浸组合物的苯并咪唑衍生物的专利权，该预浸组 合物加快了随后的铜表面上的OSP膜形成。加快的膜形成使得可以在主OSP浴 中采用较低浓度的活性材料，因此减少了金表面上的膜形成。已经发现基于对 主浴形成改性的方法对基于采用铁添加剂的Shikoku商业化的几种产品也有效。

在PCB组件工业中向无铅焊接的转变在20世纪90年代出现于日本，2003 年欧盟RoHS指令的要求加快了这种情况。这强迫焊接工艺中转变为使用无铅 合金，无铅合金需要比锡铅合金高大约30℃的峰软熔(reflow)温度。受这种峰软 熔温度提高的驱动，开发出采用芳基-苯基咪唑类作为活性组份的第五代OSP。 这些OSP的热稳定性和沉积选择性都得到改善。虽然现在有广泛种类的基于吡 咯化合物的OSP产品，例如咪唑类、苯并咪唑类及其衍生物，但是仍然需要改 善OSP组合物的性能和方法。

发明概要

一种组合物，其包含：一种或多种金属离子源，所述金属离子源选自铜盐、 锡盐、锌盐、银盐、镍盐、铅盐、钡盐、锰盐、铁盐和钯盐，一种或多种酸以 及一种或多种具有下式的化合物：

其中R₁、R₂和R₃独立地为氢、卤素、硝基、羟基、氰基，取代的或未取代 的、直链、支链或环状烃基，取代的或未取代的直链或支链的烷氧基、羧基、 酯、巯基、烷硫基、硫酯、氨基、酰胺、硼烷基或甲硅烷基；R₁和R₂可以用它 们所有的原子连接到一起形成五元杂环，其中该杂环包括两个氮原子作为杂原 子；以及R₁可以具有下面的结构：

其中R₄和R₅独立地为氢、卤素、硝基、羟基、氰基，取代的或未取代的， 直链、支链或环状烃基，取代的或未取代的，直链或支链的烷氧基、羧基、酯、 巯基、烷硫基、硫酯、氨基、酰胺、硼烷基或甲硅烷基；R₄和R₅可以用它们所 有的原子连接到一起形成五元杂环，其中该杂环包括两个氮原子作为杂原子。

一种方法，包括：提供包含铜或铜合金的基底；以及用组合物接触该基底， 以在基底的铜或铜合金上形成涂层，该组合物包含：一种或多种金属离子源， 所述金属离子源选自铜盐、锡盐、锌盐、银盐、镍盐、铅盐、钡盐、锰盐、铁 盐和钯盐，一种或多种酸以及一种或多种具有下述结构的化合物：

其中R₁、R₂和R₃独立地为氢、卤素、硝基、羟基、氰基，取代的或未取代 的直链、支链或环状烃基，取代的或未取代的直链或支链的烷氧基、羧基、酯、 巯基、烷硫基、硫酯、氨基、酰胺、硼烷基或甲硅烷基；R₂和R₃可以用它们所 有的原子连接到一起形成五元杂环，其中该杂环包括两个氮原子作为杂原子； 以及R₁可以具有下面的结构：

其中R₄和R₅独立地为氢、卤素、硝基、羟基、氰基，取代的或未取代的 直链、支链或环状烃基，取代的或未取代的直链或支链的烷氧基、羧基、酯、 巯基、烷硫基、硫酯、氨基、酰胺、硼烷基或甲硅烷基；R₄和R₅可以用它们所 有的原子连接到一起形成五元杂环，其中该杂环包括两个氮原子作为杂原子。

该组合物和方法能够在铜和铜合金表面上形成连续的和基本上均匀的有机 膜。该膜具有良好的抗腐蚀性能和热稳定性以及甚至在多个热循环后保持铜和 铜合金表面的可焊性。或者，该组合物可以用作预浸剂，在施用一种或多种传 统OSP组合物前将其施用到铜或铜合金。该预浸剂增强了铜或铜合金上最终的 保护性涂层。

发明详述

除非上下文清楚的指示其他，如本说明书通篇所用的，下面给出的缩写具 有下述含义：g=克；mL=毫升；L=升；cm=厘米；nm=纳米；min.=分；ppm= 百万分之一份；℃=摄氏度；RT=室温；RO=反渗透水；mol=摩尔；g/L=克/升； OSP=有机可焊性防腐剂；ORL0=无卤素有机流体；ORL0=无卤素松香流体； FTIR(ATR-FTIR)=衰减全反射傅里叶变换红外光谱；FIB=聚焦离子束光谱； XPS=X射线光电子光谱；¹H-NMR=质子核磁共振；B=元素硼；Si=元素硅；以 及wt％=重量百分比。

术语“印刷电路板(printed circuit board)”和“印刷线路板(printed wiring  board)”在本说明书通篇可以互换使用。术语“电镀(plating)”和“沉积(deposition)” 在本说明书通篇可以互换使用。术语“结构(structure)”和“分子式(formula)” 在本说明书通篇可以互换使用。术语“a”和“an”指单个或多个。除非另有说明， 所有数量为重量百分比。所有数值范围是包括一切的以及以任何顺序组合，除 了其中合理的是该数值范围受约束合计为100％。

在生产诸如印刷电路板的电子元件时，该组合物可以用作有机可焊性防腐 剂。把该组合物施用到要涂覆的基底的铜或铜合金表面以及保护它们防止在装 配前存储期间和在装配操作中随后的电子元件连接期间的氧化。该组合物是水 基的以及排除有机溶剂。组合物包括：一种或多种具有下述结构的化合物：

其中R₁、R₂和R₃独立地为氢、卤素、硝基、羟基、氰基，取代的或未取代 的直链、支链或环状烃基，取代的或未取代的直链或支链的烷氧基、羧基、酯、 巯基、烷硫基、硫酯、氨基、酰胺、硼烷基或甲硅烷基；R₁和R₂可以用它们所 有的原子连接到一起形成五元杂环，其中该杂环包括两个氮原子作为杂原子； 以及R₁可以具有下面的结构：

其中R₄和R₅独立地为氢、卤素、硝基、羟基、氰基，取代的或未取代的直 链、支链或环状烃基，取代的或未取代的直链或支链的烷氧基、羧基、酯、巯 基、烷硫基、硫酯、氨基、酰胺、硼烷基或甲硅烷基；R₄和R₅可以用它们所有 的原子连接到一起形成五元杂环，其中该杂环包括两个氮原子作为杂原子。

当R₂和R₃连接到一起形成五元杂环时，化合物具有结构：

其中R₁定义如上，R₆和R₁相同，条件是R₆不是如上述式II的结构。

当结构I的R₁是如上定义的结构II时，该结构如下：

其中R₂、R₃、R₄和R₅定义如上。

当R₄和R₅连接到一起形成五元杂环时，结构如下：

其中R₆定义如上。

烃基一般具有1到25个碳原子，优选1到12个碳原子，更优选1到7个 碳原子。烃基可以为甲基、乙基、正-丙基、异丙基、正-丁基、异丁基、叔丁基、 戊基、己基、苯基或苄基。取代烃基上的取代基包括(但不限于)硝基、氨基、 卤素、氰基、羰基、羧基、羟基和烷氧基。卤素包括氟、氯和溴，一般卤素是 氯和氟，更典型的卤素是氯。

取代或未取代的直链或支链的烷氧基以及取代或未取代的直链或支链的氨 基和酰胺基可以具有1到25个碳原子，优选1到12个碳原子以及更优选1到6 个碳原子。取代的烷氧基以及取代的氨基和酰胺基上的取代基包括(但不限于) 硝基、氨基、卤素、氰基、羰基、羧基、羟基和烷氧基。

取代或未取代的直链或支链的羧基和羰基可以具有1到25个碳原子，优选 1到12个碳原子以及更优选1到6个碳原子。取代基包括(但不限于)硝基、 卤素和羟基。

取代或未取代的直链或支链的酯和硫酯基可以具有2到25个碳原子，优选 2到12个碳原子以及更优选2到6个碳原子。取代基包括(但不限于)硝基、 卤素、羟基和氰基。

取代或未取代的直链或支链的烷硫基可以具有1到25个碳原子，优选2到 12个碳原子以及更优选2到6个碳原子。取代基包括(但不限于)硝基、卤素、 羟基和氰基。

硼烷基具有下面的结构：

其中R₇和R₈独立地为氢，取代的、未取代的，直链或支链的具有1到10 个碳原子，优选1到5个碳原子的烷基，最优选的R₇和R₈是氢。取代基包括 (但不限于)硝基、羟基和卤素。

甲硅烷基具有下面的结构：

其中R₉、R₁₀和R₁₁独立地为氢，或者取代的、未取代的直链或支链的1-5 个碳的烷基；或者苯基。优选的R₉、R₁₀和R₁₁是1-4个碳的烷基或者苯基。这 种甲硅烷基的例子是三甲基甲硅烷基、叔丁基二苯基甲硅烷基、叔丁基二甲基 甲硅烷基和三异丙基甲硅烷基。取代基包括(但不限于)卤素、硝基和羟基。

优选的，R₁、R₂和R₃独立地为氢、羟基，取代的或未取代的，直链或支链 的具有1到6个碳原子的烷基或烷氧基。烷基和烷氧基上的取代基包括(但不 限于)羟基、羧基、氨基和羰基。更优选的，R₁、R₂和R₃独立地为氢、羟基， 取代的或未取代的直链或支链的具有1到5个碳原子的烷基，其取代基包括(但 不限于)羟基和氨基。最优选的，R₁、R₂和R₃独立地为氢、羟基或具有1到5 个碳原子的羟烷基。甚至更优选的是R₁、R₂和R₃是氢。

组合物可以包含0.5克/升到15克／升，优选1克/升到12克／升，更优选2 克／升到10克／升的具有前述结构的吡嗪衍生化合物。这些化合物可以商业获得 或者按照本领域已知的或文献中公开的方法制备它们。

该组合物还包括一种或多种酸(优选有机酸)，来调节组合物的pH到1-6， 优选1-5，更优选2-4的范围。无机酸包括(但不限于)盐酸、硫酸、硝酸、磷 酸和氢氟酸。有机酸包括(但不限于)羧酸类和其盐。这些羧酸包括(但不限 于)乙酸、柠檬酸、酒石酸、抗坏血酸、苹果酸、蚁酸和它们的盐。通常，组 合物包含0.1克/升到10克/升的量的无机和有机酸；然而由于包含足量的酸来维 持期望的pH即可，因此该量可以变化。

该组合物还包括一种或多种金属离子源。包含金属离子来提高成膜速率， 提供更均匀的膜层以及还降低了组合物的操作温度。这些金属离子包括(但不 限于)铜、锡、锌、银、镍、铅、锰、钡、钯和铁。优选的金属离子选自铜、 锡、锌、银、锰、铁和镍。更优选的金属离子选自铜、锌、锡和镍。最优选的 金属离子选自铜和锌。该金属离子源可以包括任何水溶性有机或无机金属盐， 例如卤化物、硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐、氧化物、烷基磺酸盐、甲酸盐、葡糖 酸盐、酒石酸盐、草酸盐、醋酸盐和乳酸盐的水溶性金属盐。可以商业获得或 者按照文献中的公开制备许多这种金属盐。通常，组合物包含0.001克／升到5 克／升、优选0.01克／升到2克／升的这些盐。添加这些盐以提供1ppm-5000ppm， 优选10ppm-2000ppm浓度的金属离子。

任选地，所述组合物可以包括一种或多种配位或螯合剂。可以使用常规的 配位或螯合剂。这样的配位或螯合剂包括(但不限于)羧酸，例如乙酸、甲酸、 次氮基-三乙酸、酒石酸、葡糖酸、邻苯二甲酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA) 和N-(2-羟乙基)乙二胺-N，N’，N’-三乙酸三钠盐(HEDTA)，羧酸取代的含N 杂环化合物，例如吡啶甲酸、喹啉酸、烟酸、镰孢菌酸(fusaric acid)、哌啶-4-羧 酸、吡啶二羧酸、哌嗪(piparazine)羧酸、吡咯羧酸和吡咯烷；氨基羧酸包括 (但不限于)聚胺、氨基醇，例如乙醇胺和二甲基乙醇胺；含硫化合物类，例如 硫醇、二硫化物、硫醚、硫醛、硫酮、硫脲及其衍生物，硫代甘醇、巯基乙酸、 巯基丙酸和巯基丁二酸；诸如乙二胺和氨的胺；以及氨基酸，例如谷氨酸、天 门冬氨酸、赖氨酸、组氨酸、丙氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、缬氨酸、半胱氨酸 和蛋氨酸。

在向基底的铜或铜合金表面施用组合物之前，通常清洁或蚀刻或者清洁并 蚀刻所述金属表面以除去任何有机污染物和表面氧化物。合适的清洁剂包括酸 组合物，例如包括盐酸、硫酸、柠檬酸的那些酸组合物，以及碱性表面处理剂， 例如包括氢氧化钠、碳酸氢钠和碳酸钠的那些碱性表面处理剂。这些清洁组合 物可以包含润湿剂或公开文献中披露的其它组分。这种清洁一般在室温下进行 5-10分钟。然后任选地用水冲洗基底以及然后用包含溶液的氧化剂微蚀刻基底 来使表面粗糙。这种氧化剂是本领域技术人员和文献中周知的。一个氧化剂的 例子是水性硫酸中的过硫酸钠。蚀刻一般在室温到30℃的温度下进行0.5-2分 钟。可以冲洗和干燥基底。

然后可以通过本领域已知的任何合适的方法向所述金属施用OSP组合物。 这种方法包括(但不限于)把基底浸渍入所述组合物，把组合物喷涂到基底上 或者通过刷把组合物涂到基底上。通常，在室温到90℃，优选30℃到70℃的温 度下施用OSP。在下一个处理步骤之前基底和OSP的接触时间可以在1分钟到 10分钟，优选1分钟到5分钟。任选地可以在室温下空气干燥涂覆的基底以及 然后在室温下用水冲洗基底，接着在50-70℃的温度下热空气干燥。金属表面上 干燥的膜一般形成80nm-400nm厚，更典型的100nm-300nm厚的均匀层。最典 型的干燥的膜具有100nm-200nm的厚度。

该组合物和方法可以用来在铜和铜合金上形成OSP抗蚀膜。铜合金包括(但 不限于)铜／锡、铜／锌、铜／锡/锌、铜／锡／银和铜/镍。优选的，把OSP施用到铜 上。虽然OSP一般用于生产印刷电路板，但是它们可用于其它存在抑制腐蚀问 题的包含铜和铜合金的基底。

焊接工艺可以紧跟着OSP的施用。可以采用任何合适的焊接工艺。可以通 过加热、气相、激光、等离子体、烘箱熔化，或者电流通过焊接金属或金属合 金，或者通过任何其它把焊接金属和金属合金加热到其液化温度之上的方法进 行焊接。一般采用锡-铅或者无铅焊接工艺。

在一个替代实施方式中包含吡嗪衍生物的组合物可以用作向铜或铜合金施 用传统OSP之前的预浸剂或预处理组合物。在用氧化剂蚀刻后将该预浸剂施用 到铜和铜合金来涂覆金属。蚀刻后可以任选地冲洗基底。向金属施用该预浸剂 10秒到5分钟，优选15秒到2分钟。在室温到90℃，优选室温到60℃的温度 下施用该预浸剂。任选地冲洗基底以及然后如上所述向金属施用传统OSP。传 统OSP配方可以包括三唑、咪唑和苯并咪唑。这种配方的例子披露于 US5,362,334；US5,376,189和US5,658,611中。然后对基底进行如上所述的焊接。

该组合物和方法能够在金属表面上形成连续和基本上均匀的有机膜。该膜 具有良好的抗腐蚀性能和热稳定性以及甚至在多个热循环后保持铜和铜合金表 面的可焊性。

下面的实施例不是用来限定本发明的范围，而是进一步举例说明它。

实施例1

通过混合2克2，3-二氨基吡嗪和10mL原甲酸三乙酯，然后在氮氛中在 140-145℃软熔2小时，制备1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪化合物。冷却、过滤和用己烷 洗涤反应混合物。所得固体在100℃溶解于10mL的10％氢氧化钠溶液10分钟 以及趁热过滤。向滤液添加10mL乙酸，然后将滤液在室温下存储过夜。通过 过滤收集浅棕色晶体，产率为75％或者1.64克。参见 J.Am.Chem.Soc.，78，242-244，1956。采用¹H-NMR(Brucker ADVANCEIII 400MHz)和质谱(Thermo Finnigan MAT95XL)确认产品为从乙酸再结晶的1-H- 咪唑[4，5-b]吡嗪。

实施例2

如下所述制备OSP溶液。

表1

化学品 量 乙酸 调节pH 1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪 0.0413mol／L 氯化铜(II)(二水合物) 0.0016mol／L 浴pH 2.5

工作浴具有5g／L的1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪和100ppm的铜离子，其制备如下：

1.把1克按照实施例1的方法制备的1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪用100毫升RO 水溶于250毫升烧杯中；

2.搅拌该溶液直到固体溶解(混合物A)；

3.用50％乙酸把混合物A的pH调节到2.5；

4.在容量瓶中制备10克／升的氯化铜(II)二水合物溶液以及然后把2毫升的此 氯化铜溶液转移到混合物A中；以及

5.向混合物A添加足够量的RO水使体积达到200毫升。

用OSP浴和按照下面表2中披露的工艺处理三种获自兴森快捷电路公司 (Fastprint China)的FR-4包铜叠层板。

表2

然后软熔两个叠层板。一个叠层板软熔5次以及另一个叠层板软熔11次。 采用MALCOM^TM台式软熔炉，峰值温度为255℃。升温速率为40℃-200℃=1 ℃／秒以及200℃-250℃=1.3℃／秒。软熔参数和步骤如表3中所述。

表3

然后使用FIB测量涂层厚度以及从叠层板的横截面研究每个叠层板涂层的 连续性。确定OSP层在所有三个叠层板上是连续的和均匀的，每个叠层板上 OSP层的厚度为120nm。经历了5个软熔循环的叠层板在软熔后仍具有120nm 的连续的和均匀的OSP厚度。发现经历11个热循环的叠层板具有110nm的均 匀的和连续的OSP厚度。

实施例3

除了所用的OSP为0.04摩尔／升的2，4-二苯基-1H-咪唑配方外，重复实施例 2中所述的工艺。测试了3种OSP试样。

一个试样没有经历软熔和具有600nm的连续OSP厚度以及是均匀的。第二 个试样也具有600nm的连续的和均匀的OSP厚度以及第三个试样具有200nm 的连续的和均匀的层。在5个软熔循环后第二个OSP试样的厚度为500nm，因 此与没有软熔的叠层板相比OSP厚度没有显著变化；但观察到OSP涂层的分层。 在11个软熔循环后第三个处理的叠层板具有170nm的OSP厚度，其是连续的， 但是不均匀。此外，观察到OSP涂层的分层。

实施例4

提供八个FR-4包铜叠层板。采用RONACLEANTM LP-200酸清洁剂清洁每 个叠层板。用实施例2的OSP配方和工艺处理四个叠层板。剩余的四个不作处 理并用作对照。三个用OSP浴处理的叠层板经历软熔工艺。一个软熔3次，一 个为5次以及第三个为11次。软熔条件与实施例2中所述的相同。用OSP处理 的一个叠层板没有经历任何软熔工艺。三个未处理的叠层板也在与所述三个 OSP处理的叠层板同样的条件下软熔。一个软熔3次，另一个为5次以及第三 个为11次。

与对照的未软熔的叠层板相比，经历软熔的三个对照叠层板都显示严重的 铜变色。该变色表明了氧化。经历3次软熔的叠层板具有大片的铜变色。经历5 次软熔的叠层板在超过一半的表面上变色以及在回流11次的叠层板上观察到最 严重的变色。基本上整个表面变色。相反，用OSP处理的所有叠层板具有看得 见的完全覆盖铜表面的OSP涂层以及甚至在11个软熔循环后基本上没有变色。 因此，甚至在苛刻的软熔条件下OSP涂层抑制了铜氧化以及显示良好的热稳定 性。

实施例5

除了所用的OSP是2，4-二苯基-1H-咪唑配方外，重复实施例4中所述的工 艺。处理了八个FR-4包铜叠层板。处理的叠层板中的六个软熔3次、5次或11 次，每次软熔循环两个叠层板。未经历软熔的两个叠层板没有显示变色以及OSP 覆盖叠层板的整个表面。在经历3次软熔的用该配方处理的一个叠层板上观察 到微小变色；然而，经历3次软熔循环的第二个叠层板没有显示任何可见的氧 化迹象。经历5次软熔的叠层板显示微小的铜氧化；然而，经历11次软熔循环 的两个叠层板显示显著的铜氧化。因此，与2，4-二苯基-1H-咪唑OSP配方相比， 1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪OSP具有更好的热稳定性。

实施例6

提供十二个FR-4包铜叠层板。用与实施例2一样的OSP浴和方法处理三 个叠层板。根据实施例2表2中描述的工艺用0.04摩尔／升的2，4-二苯基-1H-咪 唑处理六个叠层板。三个叠层板未处理，但是两个经历5次和11次软熔。用两 种OSP之一处理的六个叠层板经历5个或11个软熔循环。用1-H-咪唑[4，5-b]吡 嗪处理的一个叠层板不经历软熔以及用2，4-二苯基-1H-咪唑处理的两个叠层板 不经历软熔。然后采用ATR-FTIR测量640cm^-1处的峰大小，其与铜氧化有关联， 分析所有叠层板的热稳定性。在640cm^-1处的峰强度越大，铜氧化越强烈。未用 两种OSP之一处理的所有三个叠层板在640cm^-1处显示典型的铜氧化峰以及未 处理叠层板的峰强度大于用两种OSP配方之一处理的叠层板的峰强度。用2，4- 二苯基-1H-咪唑处理的所有叠层板中，对于经历软熔的四个叠层板此峰强度更 大。对于经历11次软熔循环的两个叠层板观察到最大强度。

用包含1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪的OSP浴处理叠层板，由于吡嗪的振动该板在 635cm^-1处显示峰以及表明少许铜氧化。对于经历11次软熔的叠层板，峰强度 有轻微增加。此三个叠层板的氧化不如未处理的叠层板和用2，4-二苯基-1H-咪唑 处理的叠层板严重。因此，与未处理的叠层板和用2，4-二苯基-1H-咪唑配方处理 的叠层板相比，包含1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪的OSP浴显示改善的热稳定性。

实施例7

采用X-射线光电子光谱(XPS)评估涂层中的元素分布和热软熔导致的变 化。对于没有任何保护层的裸包铜叠层板，XPS结果显示在5次软熔循环后氧 可以容易地与表面反应形成氧化铜层。有效的保护层防止了铜氧化。

提供十一个FR-4叠层板来测试包含1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪的OSP浴以及与 未处理的和包含2，4-二苯基1H-咪唑的OSP配方相比，其抑制氧渗透入铜的能 力。两个叠层板未用OSP配方处理。一个在户外环境中蚀刻。第二个在蚀刻后 采用实施例2表3中披露的工艺在5次软熔循环下软熔。经测定未软熔叠层板 表面的氧含量为30原子％，这表明显著的铜氧化。铜层中的氧含量测定为1-5 原子％，表明少许铜氧化。经历软熔的叠层板在其表面具有30原子％的氧含量， 其内部铜层氧含量为25原子％，这表明软熔后显著增加的氧含量以及铜层内增 加的铜氧化。

用实施例2表1的OSP浴处理三个叠层板以及用上面表2中披露的方法加 工它们。软熔两个处理的叠层板。一个进行5次软熔以及另一个进行11次软熔。 蚀刻未软熔的和两个软熔的叠层板以及采用XPS测定每个叠层板的原子％氧含 量。铜表面的原子氧含量测定为25原子％，表明在表面形成氧化铜。然而，在 铜层内部测量的氧含量测定为0原子％，因此铜层内部没有形成氧化铜的迹象。 与对照叠层板相比，包含1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪的OSP浴防止氧渗透入铜表面， 因此能够抑制铜氧化。

用0.04摩尔／升的2，4-二苯基-1H-咪唑处理剩余的六个叠层板。四个进行5 次或者11次循环软熔以及两个不进行软熔。如通过XPS方法所测，未软熔的叠 层板和5次循环软熔的叠层板没有显示氧渗透迹象。然而，对于11次循环软熔 的两个叠层板，铜层内部的氧含量增加到5-8原子％，表明形成氧化铜。因此， 与2，4-二苯基-1H-咪唑处理的软熔11次的叠层板相比，用1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪 OSP处理并软熔11次的叠层板具有改善的性能。

实施例8

提供十八个FR-4包铜叠层板来测试两种OSP配方的可焊性性能。所用焊 料助焊剂为KESTER979(ORL0)或者KESTER985M(ROL0)。每个叠层板上所 用焊料为获自日本斯倍利公司(Nihon Superior)SN97C的SAC305焊料，其由 96％的锡、3.5％的银和0.5％的铜组成。一个配方具有实施例2表1中披露的组 成以及其它配方包括0.04摩尔／升的2，4-二苯基-1H-咪唑。用1-H-咪唑[4，5-b]吡 嗪OSP处理六个叠层板以及用2，4-二苯基-1H-咪唑处理十二个。处理工艺与上 面实施例2的表2披露的相同。用两种OSP之一处理叠层板以及用两种助焊剂 之一进行焊剂处理。把六个叠层板在255℃插入焊料罐来用焊料涂覆叠层板。用 焊料100％覆盖所有叠层板；然而，用2，4-二苯基1H-咪唑OSP处理的叠层板显 示出更好的润湿性能。这取决于涂覆用2，4-二苯基-1H-咪唑处理的叠层板的平滑 的外表焊料。相反，用1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪涂覆的两个叠层板具有粗糙的外表 焊料表面。

在施用焊料之前，在施用两种OSP之一后软熔剩余的叠层板。六个软熔5 次以及其它六个软熔11次。软熔后，用两种助焊剂之一进行焊剂处理，接着用 焊料涂覆。用包含1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪的OSP处理的四个叠层板显示更好的润 湿性能。软熔5次的两个叠层板都具有100％焊料覆盖。软熔11次的一个叠层 板也具有100％焊料覆盖而用KESTER985M进行焊剂处理的另一个叠层板具有 95％覆盖。另外焊料覆盖呈现平滑状。

相反，用2，4-二苯基1H-咪唑OSP处理并软熔5次的一个叠层板对于 KESTER979焊料显示90％焊料覆盖以及一个对于KESTER985M焊料显示 70％覆盖。用KESTER979助焊剂处理的另一个叠层板具有100％覆盖；然而， 用KESTER985M处理的一个叠层板仅有80％覆盖。软熔11次并用KESTER979 处理的一个叠层板具有80％覆盖以及用KESTER985M处理的一个叠层板仅有 15％覆盖。软熔11次并用KESTER979助焊剂处理的一个叠层板具有70％覆盖 以及用KESTER985M助焊剂处理的另一个叠层板仅有10％覆盖。用2，4-二苯 基-1H-咪唑OSP处理的叠层板的降低的焊料覆盖表明OSP涂层的变坏以及OSP 层增加的氧含量，这危及焊料覆盖。因此，与常规的2，4-二苯基-1H-咪唑OSP 相比，包含1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪的OSP浴在回流(reflux)后显示改善的焊料覆盖， 这表明1-H-咪唑[4，5-b]吡嗪OSP层中降低的氧含量。