新型水相封孔剂的性能评价

作者:吴小明;刘宏;吴银丰;刘倩源 刊名:材料保护 上传者:黄开炎

【摘要】为提高电子元器件表面金属镀层的耐蚀性能,用缓蚀剂、复合表面活性剂、螯合剂、助洗剂和pH值调节剂复配成了一种新型环保型GF419水相封孔剂。采用扫描电镜观察镀金层封孔后的形貌,通过加速腐蚀试验研究了其耐硝酸、盐酸、混合气体及SO2腐蚀性能。结果表明:GF419用于镀金层封孔,能有效修复结晶缺陷和清除镀金层微孔内的残留物,可显著提高电子元器件金属镀层的抗腐蚀能力,具有极高的推广应用价值。

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0前言导通类电子元器件表面金属镀层的耐蚀性能直接决定了其固有性能和可靠性,而金属镀层不可避免地存在结晶缺陷,如畸形结晶,使金属晶体处于亚稳态,成为金属腐蚀的起点;镀层微孔较易残留杂质,从而引发严重的电化学腐蚀。加厚金属镀层可以降低镀层表面微孔率,缓解腐蚀,但会使生产难度增加,成本升高,且不能从根本上解决结晶缺陷及其引起的镀层氧化问题。目前,市场上主要有2类电子元器件金属镀层防护产品:一类是润滑油脂[1],将油溶性缓蚀剂以及特殊的蜡和脂类溶于烃类或卤代烃类之中,通过物理吸附在镀层表面形成保护膜,该膜保护力度不足;另一类是水相封孔剂[2],以硫醇类及其衍生物来处理金属镀层,通过配位作用在镀层表面形成单分子有机保护膜,以隔绝腐蚀性介质。这2类防护产品只是将镀层表面与外界腐蚀介质隔绝,残留在镀层微孔里各种杂质仍会造成腐蚀。对此,本工作研制了GF419新型水相封孔剂,具有修复镀金层结晶缺陷和彻底清除镀层微孔内残留物的双重作用,从根本上解决了现有镀层金属的氧化和腐蚀问题。1试验1.1GF419的组成及制备(1)组成及作用GF419水相封孔剂由4%12%(质量分数,下同)缓蚀剂、15%25%复合表面活性剂、10%20%螯合剂、6%15%pH值调节剂、20%40%助洗剂和余量纯水组成。其中,缓蚀剂为氮唑类化合物,其一方面通过化学键在镀层表面形成取向规则、排列紧密的保护膜,封闭镀层表面微孔,同时还能钝化结晶缺陷处的亚稳态金属,阻止外界对镀层的腐蚀;另一方面能深入镀层微孔内部与微孔的表面镀层发生作用,防止微孔内部的镀层腐蚀。复合表面活性剂包括碳氢、氟和生物表面活性剂,赋予体系优异的润湿、渗透、净洗能力,协同螯合剂、助洗剂等组分深入直径小于100nm的微孔,清除微孔中的残留物,切断电化学腐蚀通道。螯合剂为醇胺类有机物,助洗剂为杂环醇,pH值调节剂为无机碱。(2)制备制备在250L不锈钢反应釜中进行,温度为(505),搅拌速度25003000r/min。制备步骤:将复合表面活性剂溶于纯水中,匀速搅拌30min;将缓蚀剂、螯合剂溶于助洗剂中,匀速搅拌30min;将上述2种溶液混合后匀速搅拌10min,调节pH值至8.30.3,继续匀速搅拌60min,制得黄褐色透明的液状成品。1.2GF419对镀金层的封孔处理为了更直观地评价GF419的防腐耐蚀性能,以印制电路板(PCB)上的金手指和软性线路板(FPC)为测试工件,两者均采用普通工艺电镀,其镀金层结晶质量属普通水平,其畸形结晶与镀层微孔数量不超出业界的普通要求范围。将GF419浓缩液用纯水稀释20倍,对镀金工件进行封孔:温度(455),工件浸泡120s后取出,以纯水常温浸洗30s,100热风干燥100s。1.3性能测试1.3.1镀层修复以金手指为工件,镍底镀层厚57m,金层厚0.650.75m。20kV条件下,采用JSM-7001F扫描电镜(SEM)观察金手指封孔前后的镀层,评价GF419对镀层的修复性能。1.3.2耐腐蚀(1)硝酸硝酸测试是综合考核镀层质量,显示镀层致密度、均匀度、微孔率的有效方法。其利用浓硝酸的不稳定性,挥发出饱和的具有强腐蚀性、强氧化性的HNO3和NO2气体,在常温下能与除金、铂、钛以外的所有金属反应,生成相应的硝酸盐。当镀层有微孔时,HNO3和NO2就会通过微孔把金手指金层下面的Ni,Cu金属腐蚀。以金手指为工件,镍底镀层厚57m,金层厚0.751.00m,按GB/T19351-2003[3]进行试验,周期为1h,以微孔腐蚀的数量和尺寸进行评价。(2)盐雾以FPC为工件,镍底镀层厚34m,金层厚0.

参考文献

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