用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂及其制备方法，包括以下质量百分比的组分：烷基苯基咪唑类化合物0.1‑5％；增溶剂0.01％‑0.3％；有机酸1‑20％；金属化合物0.1‑0.5％和去离子水：5‑85％。本发明专利技术铜面保护剂，可在40‑50℃较低温度下短时间内使晶圆铜面沉积一层有机保护膜，能抑制空气中的氧或其它活性物质对铜面的氧化腐蚀，有良好的防潮湿性和热稳定性，在组装焊接过程中，保护膜能耐三次以上热冲击，在助焊剂作用下，保护膜可以被溶解，露出新生铜面，与熔融状态焊料完成焊接过程。

【技术实现步骤摘要】
用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂及其制备方法
本专利技术涉及应用在晶圆先进封装铜面保护剂领域，尤其涉及一种以烷基苯基咪唑为关键成膜的铜面保护剂制备方法。
技术介绍
现今，电子产品不断向着轻、薄、小型化发展，且功能更加多样，这就使得芯片、载板、线路板也必须薄型化、多层化、小孔化，有更高的精密度。而电子电路表面组装技术(SMT)的应用与发展，随着晶圆导通孔尺寸更加微小化，且更多使用埋/盲孔和盘内孔，从而对晶圆板面平整度的要求也更加苛刻，这就使得早先使用的热风整平工艺己不能满足要求。2006年7月1日，RoHS指令和WEEE指令开始正式执行，在环保方面对电子产品有了更高的要求，PCB的表面镀(涂)覆层的处理技术要以无铅化为标准进行重新研发、选用和评价，而热风整平工艺因其使用Sn-Pb焊料，不符合环保要求，注定要被“无铅化”时代所淘汰。铜面保护剂，最早用于印制线路板(PCB)领域又称有机保焊剂(OrganicSolderabilityPreservatives，简称OSP)，可在PCB的待焊裸铜面上形成一层有机铜配位聚合物膜，形成的OSP膜层可以保护PCB板上的洁净铜面在一定条件下不被氧化，不易腐蚀，且在电子零件组装焊接前，可用助焊剂或稀酸将OSP膜迅速除去，使PCB板露出铜面与熔融焊锡形成牢固的焊点。是作为印制线路板的最终表面处理制程之一，具有成本低廉，操作简单，环境友好，满足欧盟RoHS指令，符合无铅化时代的要求等优点。随着该技术的拓展，除了在PCB领域，也在载板，晶圆封装等电子行业中的应用越来越广。OSP工艺配方的核心是所配置的水溶液,该溶液可通过化学反应在铜表面形成一层厚度0.2-0.5μm的憎水性的有机保护膜,起到防氧化和助焊的作用。目前OSP供应商均是采用咪唑类衍生物溶于酸性水溶液中,使其在一定温度和pH值范围内作用铜面,生成有机铜络合物薄膜,起到保护作用。由此可见OSP成膜性能的好坏，与OSP水溶液选用的咪唑种类有很大关系,长期以来各国的表面处理工作者在OSP所用咪唑上做了大量的研究工作，开发出不同的咪唑类衍生物应用到OSP处理工艺中。现在OSP铜面保护剂的主要成膜物质为咪唑化合物，它实际上可以看作是早期使用松香或活性树脂为配方原料的各类预焊剂的延续和发展。由于OSP膜层的耐热性主要取决于所使用的主成膜物质，因此，OSP所用的咪唑化合物的发展变化就决定了OSP产品的发展历程，目前大致已有五个时期，如下图所示：苯并三氮唑---烷基咪唑---苯并咪唑---烷基苯并咪唑烷基芳基咪唑。从第四代OSP开始,铜保护剂中开始加入适量有机酸来促进唑类衍生物的溶解。然而由于在使用过程中由于水的蒸发和pH的升高,不可避免会出现晶体的析出,影响PCB的加工,也缩短了铜保护剂的使用寿命。此外，随着无铅焊接技术的广泛使用，提高了回流焊的峰值温度，在较高温度下的停留时间也有所延长，传统的OSP己不再能够很好的保护铜面不受氧化，OSP膜需要进一步提高其耐热可焊性能。基于以上技术问题，本专利技术采用第五代的烷基芳基咪唑类化合物作为主成膜物质，并添加适量的增溶剂来与铜进行配位参与成膜过程，使形成的保护膜致密性更佳，进一步提高性抗氧化性和耐高温性。如下为OSP铜面保护剂发展历程
技术实现思路
针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂及其制备方法，本专利技术是替代无铅热风整平工艺的一种实用性强、价位低廉的铜面保护剂，并提供了该保护剂的制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂，包括以下质量百分比的组分：烷基苯基咪唑类化合物0.1％-5％增溶剂0.01％-0.3％有机酸1-20％金属化合物0.1-0.5％去离子水：5-85％。其中，所述烷基苯基咪唑类化合物优选为：2,4-二苯基-5-甲基咪唑、4-甲基-2,5-二苯基咪唑、2-(3',4'-二甲氧苯基)4-苯基-5-甲基咪唑、2-苯基-4-苄基咪唑、5-氯-2-苄基苯并咪唑、2-(3-氯苄基)-苯并咪唑、2-甲基-4,5-联苄基咪唑、2-(1-萘基)甲基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-(1-萘基)-5-甲基咪唑、2-(2-氯苯基)-4,5-二苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-(4-氯苯基)-4-甲基咪唑、2-(2,4-二氯苯基甲基)-4,5-二苯基咪唑、2-苄基-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-苯甲基-4-(3,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑中的任一种或多种的混合。其中，所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸或乳酸中的至少一种。其中，所述增溶剂为丙酮、乙二醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、咪唑并吡啶并吡嗪酮中一种或两种组合。其中，所述金属化合物为硝酸铜、硫酸铜、磷酸铜、氯化铜、氯化亚铜、溴化铜、溴化亚铜、碘化铜、乙酸铜中的至少一种。为实现上述目的，本专利技术还提供一种用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂的制备方法，基于上述的铜面保护剂，包括以下步骤：步骤1，按权利要求1所述的一种晶圆先进封装领域铜面保护剂的组分称量原料，将有机酸和金属化合物溶入去离子水中，搅拌，使其全部溶解均匀，得到溶液A；步骤2，将称量好的咪唑类化合物加入到溶液A中，搅拌，至全部溶解，得到溶液B；步骤3，将称量好的增溶剂，加入到溶液B中，得到溶液C，搅拌均匀所得溶液即为铜面保护剂；步骤4，将pH调节剂加入到溶液C中并搅拌均匀，所得溶液即为保护剂。其中，所述pH调节剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾或有机胺类中的至少一种，pH调节剂的添加量为溶液C总质量的0.01％-0.05％，pH值在3-5之间。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术提供的用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂及其制备方法，具有如下优势：1)本专利技术的工作原理是：铜原子与四个咪唑环上的N形成配位键，构成稳定络合物，并以此为单位，不断延伸络合，铜原子与咪唑化合物分子不断络合，从而在裸铜表面形成有机铜配位聚合物膜。2)保护剂的膜厚可以通过浓度、温度和时间等多种方式来调节，可控性强；3)使用温度较低且耐多次高温热冲击；4)膜层与助焊剂兼容性较强；5)该铜面保护剂，可在40-50℃较低温度下短时间内使晶圆铜面沉积一层有机保护膜，能抑制空气中的氧或其它活性物质对铜面的氧化腐蚀，有良好的防潮湿性和热稳定性，在组装焊接过程中，保护膜能耐三次以上热冲击，在助焊剂作用下，保护膜可以被溶解，露出新生铜面，与熔融状态焊料完成焊接过程，本专利技术是替代无铅热风整平工艺的一种实用性强、价位低廉的铜面保护剂，并提供了该保护剂的制备方法。具体实施方式为了更清楚地表述本专利技术，下面对本专利技术作进一步地描述。本专利技术提供的一种用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂，包括以下质量百分比的组分：烷基苯基咪唑类化合物0.1-5％增溶剂0.01％-0.3％有机酸1-20％金属化合物0.1-0.5％去离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：/n烷基苯基咪唑类化合物0.1-5％/n增溶剂0.01％-0.3％/n有机酸1-20％/n金属化合物0.1-0.5％/n去离子水：5-85％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：
烷基苯基咪唑类化合物0.1-5％
增溶剂0.01％-0.3％
有机酸1-20％
金属化合物0.1-0.5％
去离子水：5-85％。


2.根据权利要求1所述的用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂，其特征在于，所述烷基苯基咪唑类化合物为：2,4-二苯基-5-甲基咪唑、4-甲基-2,5-二苯基咪唑、2-(3',4'-二甲氧苯基)4-苯基-5-甲基咪唑、2-苯基-4-苄基咪唑、5-氯-2-苄基苯并咪唑、2-(3-氯苄基)-苯并咪唑、2-甲基-4,5-联苄基咪唑、2-(1-萘基)甲基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-(1-萘基)-5-甲基咪唑、2-(2-氯苯基)-4,5-二苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-(4-氯苯基)-4-甲基咪唑、2-(2,4-二氯苯基甲基)-4,5-二苯基咪唑、2-苄基-4-(2,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑、2-苯甲基-4-(3,4-二氯苯基)-5-甲基咪唑中的任一种或多种的混合。


3.根据权利要求1所述的用于晶圆先进封装领域的铜面保护剂，其特征在于，所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸或乳酸中的至少一种。


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【专利技术属性】
技术研发人员：姚成，周彦斌，李云华，
申请(专利权)人：深圳市创智成功科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44