[发明专利]修饰金属导电层的方法

说明书

用于修饰导电金属层(例如，铜金属层)的方法，包括在导电金属层上涂覆分子银油墨并分解银油墨以在导电金属层上形成银金属的可焊涂层。分子银油墨包括羧酸银、载体和聚合物粘结剂。该方法是增材的且使得能够在导电金属层上有成本效益地形成银金属修饰面，其既保护导电金属层免受氧化和进一步的腐蚀，又允许用铅和无铅焊料进行焊接。

技术领域

本申请涉及修饰金属导电层，特别是修饰包括可焊金属的用于印刷电路的金属导电层的方法，以及涉及在金属导电层上焊接的方法，特别是在印刷电路的生产中。

背景技术

位于印刷电路板(PCB)的顶层和底层的铜层氧化很快且表面上产生的CuO/CuO₂氧化物抑制铜垫上的焊料的润湿作用。这种现象使得铜焊料层不适合于电子元件组装，因为它不能产生可接受且可靠的焊点。因此，铜需要表面修饰(surface finish)以使得PCB可用。表面修饰具有两个主要功能：第一是保护暴露的铜免受氧化；且第二是当将元件组装(焊接)到印刷电路板时提供可焊表面。存在几种PCB表面修饰且价格、可用性、保质期、可靠性以及组装工艺各异。虽然每种修饰都有其自身的优点和局限，但在大多数情况下，印刷电路板设计、应用领域(医疗、军事、航空航天、工业或其他)、环境暴露和组装工艺将决定最适合于该应用的表面修饰。

例如，可以使用浸镀锡或浸镀银工艺保护PCB的铜顶部和底部焊料层免受氧化。特别地，银浸镀是一种提供良好性能和优异表面修饰面的工艺。在银浸镀工艺中，银金属选择性地沉积在需要被焊接和被保护免受氧化和腐蚀的铜表面上。银浸镀在铜上产生平滑均匀的沉积物，其厚度为约8-15μm。绝对需要具有平坦形貌的表面修饰面来焊接高密度电路，如细间距IC、高I/O BGA和非常小的电子元件。此外，根据PCB的存储条件，浸镀银表面修饰产生6个月至12个月的可接受PCB保质期。

使用银离子或银盐溶液将实际的银浸镀表面修饰电沉积或化学镀到暴露的铜表面上。从制造的角度来看，该工艺对银盐浓度、溶液PH非常敏感，并且需要自动化工艺控制和测量以维持沉积速率和表面修饰质量。浸镀银工艺步骤是在搅拌的酸性溶液的罐中电镀板，然后超声处理并清洁所得的PCB。在这些步骤中可能发生硫污染，其对形成良好的焊点是有害的。实际工艺存在的其它问题是它使用大量的水，产生有毒废物并且必须需要水净化设施来处理工艺流出物。最后，在这些设施中工作的员工必须穿戴保护装备以确保他们的安全。

考虑到所有上述情况，需要能够形成银表面修饰面的增材方法，其既保护导电金属层又允许使用铅和无铅焊料进行焊接。这样的增材工艺将会是用银修饰可焊金属的有成本效益的方法。

发明内容

在一方面，提供了用于修饰导电金属层的方法，该方法包括：将分子银油墨涂覆在导电金属层上，该分子银油墨包括羧酸银、载体和聚合物粘结剂；以及分解银油墨以便在导电金属层上形成银金属的可焊涂层。

在另一方面，提供了用于焊接导电金属层的方法，该方法包括：将分子银油墨涂覆在导电金属层上，该分子银油墨包括羧酸银、载体和聚合物粘结剂；分解银油墨以便在导电金属层上形成银金属的可焊涂层；以及将焊料施加到涂覆在导电金属层上的可焊银金属上以形成与银金属的焊点。

在另一方面，提供了叠层材料，包括沉积在基体的表面的至少一部分上的导电金属层，该导电金属层至少部分涂覆有包括羧酸银、载体以及聚合物粘结剂的分子油墨，该聚合物粘结剂包括聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺或其任何混合物，具有使得聚合物粘结剂与载体相容的官能团。

在另一方面，提供了羟基和/或羧基封端的聚酯作为分子油墨中的粘结剂的用途。

这些方法是增材的且使得在导电金属层上形成银金属修饰面，其既保护导电金属层又允许用铅和无铅焊料进行焊接。该方法是有成本效益的。

其它特征将在以下具体实施方式中描述或变得显而易见。应该理解，本文所述的每个特征可以与任何一种或多种其它所述特征任意组合使用，并且每个特征不一定依赖于其它特征的存在，除对本领域技术人员显而易见的情况之外。