JP5473135B2 - Metal surface treatment agent - Google Patents
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Description
本発明は、金属、特に銀または銀合金の表面処理剤に関する。 The present invention relates to a surface treating agent for metals, particularly silver or silver alloys.
電子機器用接続部品であるコネクタには、黄銅やリン青銅の表面に銅やニッケルの下地めっきを施し、さらにその上に銀めっきを施した材料が多く使用される。銀は電気および熱の良導体であるために、銀は上記のようにコネクタやリードフレームなどのめっきとして用いられる。しかし、銀めっき材は空気中で変色しやすく、特に硫黄を含む雰囲気中では腐食されて茶褐色や青黒色に変色し、電気的接触が悪くなるという問題を抱えている。 A connector that is a connecting part for electronic equipment is often made of a material in which a surface of brass or phosphor bronze is plated with copper or nickel and further silver-plated thereon. Since silver is a good conductor of electricity and heat, silver is used as a plating for connectors and lead frames as described above. However, the silver plating material is easily discolored in the air, and in particular, corrodes in an atmosphere containing sulfur and changes its color to brown or blue-black, resulting in poor electrical contact.
この問題を解決する方法のひとつに表面処理法がある。すなわち、処理液で銀めっき表面を処理し、変色による外観の劣化や接触抵抗の上昇を防止しようとするものである。銀めっき材の従来の表面処理法としては、例えば、特許文献1に示されているように、インヒビターを含有する溶液中で銀めっき材を処理する方法である。この方法では、確かに銀めっきの腐食による変色を防止する効果は認められるものの、その防止効果は完全ではなく、雰囲気によってはまだ一部変色するという問題があった。 One method for solving this problem is a surface treatment method. That is, the surface of the silver plating is treated with a treatment liquid to prevent deterioration in appearance and increase in contact resistance due to discoloration. As a conventional surface treatment method for a silver plating material, for example, as disclosed in Patent Document 1, a silver plating material is treated in a solution containing an inhibitor. In this method, although the effect of preventing discoloration due to corrosion of the silver plating is recognized, the effect of preventing the discoloration is not perfect, and there is a problem that the discoloration is still partly depending on the atmosphere.
また、銀めっき材の腐食による変色を防止し、さらにめっき表面に潤滑性を与える表面処理液および表面処理方法が特許文献2に記載されている。該表面処理液は、インヒビターとして特定のベンゾトリアゾール系化合物、メルカプトベンゾチアゾール系化合物、及びトリアジン系化合物からなる群から選ばれた1種もしくは2種以上を含有し、更に潤滑剤と、乳化剤とを含有する。該表面処理液はpH調整を行っていないので、pH8.8〜8.9で表面処理を行っていると考えられる。コネクタに使用される際に、変色防止とともに潤滑性を与えるものであるが、その変色防止効果は十分なものでなく、また耐熱性についても十分とは言えない。 Further, Patent Document 2 discloses a surface treatment liquid and a surface treatment method for preventing discoloration due to corrosion of a silver plating material and further imparting lubricity to the plating surface. The surface treatment liquid contains one or more selected from the group consisting of a specific benzotriazole compound, mercaptobenzothiazole compound, and triazine compound as an inhibitor, and further contains a lubricant and an emulsifier. contains. Since the surface treatment liquid is not adjusted for pH, it is considered that the surface treatment is performed at pH 8.8 to 8.9. When used in a connector, it provides lubricity as well as preventing discoloration. However, the effect of preventing discoloration is not sufficient, and the heat resistance is not sufficient.
また、特許文献5には、銀めっき層、特には銀鏡反応を利用して形成された銀めっき層の強度及び耐腐食性を向上させる処理方法として、チオン基もしくはメルカプト基を有する含窒素ヘテロ環化合物等の銀と反応もしくは親和性を有する有機化合物を含有する処理液で処理する方法が記載されている。さらに前記処理液は亜硫酸塩、ヨウ化物もしくは臭化物を同時に含有させることにより銀めっき層の強度が向上し、安定性に優れた耐腐食性が得られるとしている。そして実施例においては、前記有機化合物を数g/Lの濃度で含有している処理液を用い、耐腐食性の評価として、5質量%の食塩水に少量の酢酸と塩化第二銅を添加した水溶液を噴霧し剥離、曇りを評価しており、耐熱性に関しては記載がない。 Patent Document 5 discloses a nitrogen-containing heterocycle having a thione group or a mercapto group as a treatment method for improving the strength and corrosion resistance of a silver plating layer, particularly a silver plating layer formed by utilizing a silver mirror reaction. A method of treating with a treating solution containing an organic compound having a reaction or affinity with silver such as a compound is described. Further, the treatment solution contains sulfite, iodide or bromide at the same time, whereby the strength of the silver plating layer is improved and corrosion resistance with excellent stability is obtained. In Examples, a treatment solution containing the organic compound at a concentration of several g / L was used, and as a corrosion resistance evaluation, a small amount of acetic acid and cupric chloride were added to 5% by mass of saline. The sprayed aqueous solution was sprayed to evaluate peeling and haze, and there is no description regarding heat resistance.
また、発光ダイオード(LED)デバイスは、半導体のpn接合に順方向電流を流し、接合領域で電子と正孔とを再結合させることにより発光させるダイオードであり、構造が単純で電気エネルギーを直接光エネルギーに変換するため、変換効率、信頼性が高く、すでに広く実用化されている。
近年、省エネルギー、延いては環境保全の観点からこれまでの白熱電球や蛍光灯に代わる新たな光源、照明器具として白色光発光ダイオードの利用が注目されている。
この発光ダイオードデバイスは、リードフレームの台座を加工し、反射部に囲まれた位置にLEDチップを載置し、LEDチップの発光を反射部で効率的に取り出す設計となっている。また必要に応じて前記LEDチップをエポキシ樹脂等の樹脂により封止する構成となっている。
A light emitting diode (LED) device is a diode that emits light by flowing a forward current through a semiconductor pn junction and recombining electrons and holes in the junction region, and has a simple structure and directly emits electric energy. Since it is converted into energy, conversion efficiency and reliability are high, and it has already been widely put into practical use.
In recent years, the use of white light-emitting diodes has attracted attention as a new light source and lighting fixture to replace incandescent and fluorescent lamps from the viewpoint of energy saving and environmental conservation.
This light-emitting diode device is designed such that a pedestal of a lead frame is processed, an LED chip is placed at a position surrounded by a reflective portion, and light emitted from the LED chip is efficiently extracted by the reflective portion. Further, the LED chip is sealed with a resin such as an epoxy resin as necessary.
この発光ダイオードデバイスは、光源としても実用化されているが、種々改善すべき問題がある。その一つに、反射部の反射率を向上させる課題がある。
これまで光反射率の優れた材料としては銀やアルミニウム、あるいは金の皮膜が有用な材料として知られている(特許文献3、4)。中でも銀は光沢度、反射率が高く反射材として最も好適な材料として知られている。
This light-emitting diode device has been put into practical use as a light source, but has various problems to be improved. One of them is a problem of improving the reflectance of the reflecting portion.
Conventionally, silver, aluminum, or a gold film is known as a material having excellent light reflectance (Patent Documents 3 and 4). Among them, silver is known as the most suitable material as a reflecting material because of high glossiness and reflectance.
しかしながら、銀は活性であり、銀皮膜の表面は酸化などにより変色し易く、銀皮膜の光反射性に影響し、その性能を低下させる。特にLED製造工程の加熱処理による変色、使用時に与えられる高温環境下での変色により、光反射性能の低下が問題となる。
この問題を解決する方法の一つとしても表面処理方法がある。しかし、これまでの表面処理剤は、得られる皮膜の耐熱性が十分ではなく、銀めっき表面に処理しても、熱処理を行うと銀めっき表面に形成された皮膜が分解し、変色防止特性等が大幅に劣化し、光反射性能が低下するという問題があった。
上記、銀皮膜の光反射性能の改善、あるいは酸化による変色、特に高温環境下での変色による光反射性能の低下に対する対策については、まだ有効な技術開発がなされておらず、特に車載用、照明用等に用いられる高輝度が要求される白色光源としての利用促進に資する上でこうした改善が要望されている。
即ち、LED製造工程での加熱処理や、使用時に与えられる高温環境下に曝されても変色防止効果が高く、ワイヤーボンディング特性に優れ、表面処理による反射率の劣化がない表面処理剤が要望されている。
However, silver is active, and the surface of the silver film is easily discolored by oxidation or the like, affecting the light reflectivity of the silver film and degrading its performance. In particular, deterioration in light reflection performance becomes a problem due to discoloration caused by heat treatment in the LED manufacturing process and discoloration in a high temperature environment given at the time of use.
One method for solving this problem is a surface treatment method. However, conventional surface treatment agents do not have sufficient heat resistance of the resulting film, and even if the surface of the silver plating is processed, the film formed on the surface of the silver plating is decomposed when subjected to heat treatment, preventing discoloration, etc. However, there was a problem that the light reflection performance deteriorated.
No effective technology has been developed for the above-mentioned measures to improve the light reflection performance of the silver coating, or discoloration due to oxidation, particularly deterioration of light reflection performance due to discoloration in a high-temperature environment. There is a demand for such an improvement in order to contribute to the promotion of use as a white light source that requires high brightness for use in applications.
That is, there is a demand for a surface treating agent that has a high anti-discoloration effect even when exposed to a high temperature environment given during heat treatment in LED manufacturing processes or when used, has excellent wire bonding characteristics, and does not deteriorate reflectance due to surface treatment. ing.
本発明は、耐熱性に優れ、LED製造工程での加熱処理や、使用時に与えられる高温感環境下に曝されても変色防止効果が高く、ワイヤーボンディング特性に優れた皮膜を金属上に形成することができ、かつ表面処理による反射率の劣化がない金属の表面処理剤を提供することを目的とする。 The present invention is excellent in heat resistance, and has a high anti-discoloration effect even when exposed to a high temperature feeling environment given during heat treatment or use in LED manufacturing process, and forms a film on metal with excellent wire bonding characteristics. An object of the present invention is to provide a metal surface treatment agent that can be used and has no deterioration in reflectance due to surface treatment.
上記問題点を解決するために本発明者が研究を行った結果、以下に示す表面処理剤を発明するに至った。
すなわち本発明は、
(1)インヒビターとして下記一般式(1)で示されるベンゾトリアゾール系化合物、下記一般式(2)で示されるメルカプトベンゾチアゾール系化合物、及び下記一般式(3)で示されるトリアジン系化合物からなる群から選ばれた1種もしくは2種以上の化合物を0.01〜0.15g/Lと、ヨウ化物及び/又は臭化物を0.1〜20g/Lとを水に溶解または分散させ、pHを4〜7に調製したことを特徴とする耐熱性の高い皮膜を金属上に形成するための表面処理剤。
(2)更に界面活性剤を含有することを特徴とする前記(1)記載の耐熱性の高い皮膜を金属上に形成するための表面処理剤。
(3)前記金属が、銀または銀合金であることを特徴とする前記(1)又は(2)記載の耐熱性の高い皮膜を金属上に形成するための表面処理剤。
(4)LED反射材に用いることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の耐熱性の高い皮膜を金属上に形成するための表面処理剤。
(5)前記(1)〜(3)のいずれかに記載の耐熱性の高い皮膜を金属上に形成するための表面処理剤を用いて処理されたことを特徴とする表面に皮膜が形成された金属を有する基材。
(6)前記基材がLED反射材であることを特徴とする前記(5)記載の表面に皮膜が形成された金属を有する基材。
As a result of studies conducted by the inventor in order to solve the above problems, the inventors have invented the following surface treatment agent.
That is, the present invention
(1) A group consisting of a benzotriazole compound represented by the following general formula (1), a mercaptobenzothiazole compound represented by the following general formula (2), and a triazine compound represented by the following general formula (3) as an inhibitor 0.01 to 0.15 g / L of one or more compounds selected from 1 and 0.1 to 20 g / L of iodide and / or bromide are dissolved or dispersed in water, and the pH is adjusted to 4 A surface treating agent for forming a highly heat-resistant film on a metal, characterized in that it is prepared in -7.
(2) A surface treatment agent for forming a highly heat-resistant film on the metal according to (1), further comprising a surfactant.
(3) The surface treatment agent for forming a highly heat-resistant film according to (1) or (2) above, wherein the metal is silver or a silver alloy.
(4) A surface treatment agent for forming a highly heat-resistant film on a metal according to any one of (1) to (3), which is used for an LED reflecting material.
(5) A film is formed on a surface, which is treated with a surface treatment agent for forming the highly heat-resistant film according to any one of (1) to (3) on a metal. A substrate having a metal.
(6) The base material having a metal with a film formed on the surface according to (5), wherein the base material is an LED reflecting material.
本発明の表面処理剤で処理された金属表面は、耐熱性に優れ、加熱処理後も変色防止効果が高く、ワイヤーボンディング特性に優れ、表面処理による反射率の劣化がない。また、本発明の表面処理剤は水溶性であり、有機溶剤や重金属を含んでいないので安全性にも優れ、処理ムラやシミの外観不良も生じない。また、接触抵抗が低く、はんだ濡れ性も良好である。 The metal surface treated with the surface treatment agent of the present invention is excellent in heat resistance, has a high anti-discoloration effect even after heat treatment, has excellent wire bonding characteristics, and does not deteriorate reflectance due to the surface treatment. Further, the surface treatment agent of the present invention is water-soluble and does not contain an organic solvent or heavy metal, so that it is excellent in safety and does not cause unevenness in processing or poor appearance of spots. Further, the contact resistance is low and the solder wettability is also good.
本発明の表面処理剤に含有されるインヒビターは以下に示される化合物、すなわちベンゾトリアゾール系化合物、メルカプトベンゾチアゾール系化合物、トリアジン系化合物の中から1種もしくは2種以上選択される。これらのインヒビターは、金属と反応して金属表面に薄い保護皮膜を生成し、この皮膜により金属内部が保護されるので、結果的に金属表面の耐食性(耐変色性)は向上する。 The inhibitor contained in the surface treatment agent of the present invention is selected from the following compounds, that is, benzotriazole compounds, mercaptobenzothiazole compounds, and triazine compounds. These inhibitors react with the metal to form a thin protective film on the metal surface, and the inside of the metal is protected by this film. As a result, the corrosion resistance (discoloration resistance) of the metal surface is improved.
本発明に使用されるベンゾトリアゾール系化合物は一般式(1)
で表わされる。
The benzotriazole-based compound used in the present invention has the general formula (1)
It is represented by
一般式(1)中のR1が表す置換又は無置換のアルキル基としては炭素数1〜24のアルキル基が好ましく、又R2が表す置換又は無置換のアルキル基としても炭素数1〜24のアルキル基が好ましい。該アルキル基としては、メチル基、エチル基、オクチル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。また、前記置換基としてはアミノ基、メルカプト基、ヒドロキシル基等が好ましい。前記アミノ基はまた炭素数1〜24のアルキル基で置換されたものであってもよい。
この一般式(1)で表わされる化合物のうち好ましいものを挙げると、例えば、ベンゾトリアゾール(R1,R2とも水素)、1−メチルベンゾトリアゾール(R1が水素、R2がメチル)、トリルトリアゾール(R1がメチル、R2が水素)、1−(N,N−ジオクチルアミノメチル)ベンゾトリアゾール(R1が水素、R2がN,N−ジオクチルアミノメチル)などである。
The substituted or unsubstituted alkyl group represented by R 1 in the general formula (1) is preferably an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, and the substituted or unsubstituted alkyl group represented by R 2 is also represented by 1 to 24 carbon atoms. Are preferred. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an octyl group, a hexadecyl group, and an octadecyl group. Moreover, as said substituent, an amino group, a mercapto group, a hydroxyl group etc. are preferable. The amino group may be substituted with an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms.
Preferred examples of the compound represented by the general formula (1) include benzotriazole (both R 1 and R 2 are hydrogen), 1-methylbenzotriazole (R 1 is hydrogen, R 2 is methyl), tolyl Triazole (R 1 is methyl, R 2 is hydrogen), 1- (N, N-dioctylaminomethyl) benzotriazole (R 1 is hydrogen, R 2 is N, N-dioctylaminomethyl) and the like.
本発明に使用されるメルカプトベンゾチアゾール系化合物は一般式(2)
で表わされる。
この一般式(2)で表わされる化合物のうち好ましいものを挙げると、例えばメルカプトベンゾチアゾール、メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩、メルカプトベンゾチアゾールのカリウム塩などがある。一般式(2)においてR3がアルカリ金属の場合メルカプトベンゾチアゾール系化合物の水への溶解が容易となる。
The mercaptobenzothiazole compound used in the present invention has the general formula (2)
It is represented by
Preferred examples of the compound represented by the general formula (2) include mercaptobenzothiazole, mercaptobenzothiazole sodium salt, mercaptobenzothiazole potassium salt, and the like. In the general formula (2), when R 3 is an alkali metal, the mercaptobenzothiazole compound is easily dissolved in water.
トリアジン系化合物は一般式(3)
で表わされる。
一般式(3)中のR4が表すアミノ基の置換基である前記アルキル基、又はアルケニル基としては炭素数1〜24のアルキル基、アルケニル基が好ましく、アリール基としてはフェニル基が好ましい。
Triazine compounds are represented by the general formula (3)
It is represented by
In the general formula (3), the alkyl group or alkenyl group which is a substituent of the amino group represented by R 4 is preferably an alkyl group or alkenyl group having 1 to 24 carbon atoms, and the aryl group is preferably a phenyl group.
この一般式(3)で表わされる化合物のうち好ましいものを挙げると例えば以下のものがある。
あるいはこれらのNaまたはKなどのアルカリ金属塩がある。一般式(3)においてR5,R6が−SMである場合にはトリアジン系化合物の水への溶解が容易となる。 Alternatively, there are alkali metal salts such as Na or K. In the general formula (3), when R 5 and R 6 are —SM, the triazine compound is easily dissolved in water.
インヒビターは、水に溶解または分散される。インヒビターの添加量は0.01〜0.15g/Lの範囲であり、好ましくは、0.01〜0.1g/Lであり、より好ましくは0.05〜0.1g/Lである。インヒビターの濃度が0.01g/L未満では処理効果が認められず、0.15g/Lを越えると接触抵抗やワイヤーボンディング特性に悪影響が認められる。 Inhibitors are dissolved or dispersed in water. The addition amount of the inhibitor is in the range of 0.01 to 0.15 g / L, preferably 0.01 to 0.1 g / L, more preferably 0.05 to 0.1 g / L. When the concentration of the inhibitor is less than 0.01 g / L, no treatment effect is observed, and when it exceeds 0.15 g / L, adverse effects are observed in contact resistance and wire bonding characteristics.
本発明の表面処理剤は、ヨウ化物及び/又は臭化物を合計で0.1〜20g/L含有する。ヨウ化物及び/又は臭化物を含有することにより耐熱性が更に改善される。ヨウ化物及び/又は臭化物の含有量が0.1g/L未満であると、耐熱性の向上が十分ではなく、また、20g/Lを超えると溶解性に問題が生じ、表面処理剤が濁り反射率が低下する。
ヨウ化物及び/又は臭化物の含有量は0.1〜10g/Lが好ましく、更に好ましくは0.1〜1g/Lである。
ヨウ化物及び臭化物としては、水溶液とするためにヨウ化物塩及び臭化物塩を用いることが好ましい。ヨウ化物塩としては、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム等を用いることができる。臭化物塩としては、臭化カリウム、臭化ナトリウム、臭化アンモニウム等を用いることができる。
The surface treating agent of the present invention contains 0.1 to 20 g / L of iodide and / or bromide in total. The heat resistance is further improved by containing iodide and / or bromide. When the iodide and / or bromide content is less than 0.1 g / L, the heat resistance is not sufficiently improved. When the iodide and / or bromide content exceeds 20 g / L, there is a problem in solubility, and the surface treatment agent becomes turbid and reflective. The rate drops.
The content of iodide and / or bromide is preferably 0.1 to 10 g / L, more preferably 0.1 to 1 g / L.
As the iodide and bromide, it is preferable to use an iodide salt and a bromide salt in order to obtain an aqueous solution. As the iodide salt, potassium iodide, sodium iodide or the like can be used. As the bromide salt, potassium bromide, sodium bromide, ammonium bromide and the like can be used.
水は純水を用いることが好ましく、インヒビターを溶解又は分散させた後、pHを4〜7に調整する。pH調整剤として、リン酸、酢酸、クエン酸、酒石酸、シュウ酸、リンゴ酸、コハク酸などの有機酸等を用いることが好ましい。
pHが低いと変色防止効果が高くなるが、液の安定性が悪くなる。また、インヒビターの溶解性も悪くなる。逆にpHが高いと液の安定性はよくなるが、変色防止効果が低くなる。変色防止効果と液の安定性から、pHは4〜7であり、pH5〜6がより好ましい。
Pure water is preferably used, and the pH is adjusted to 4 to 7 after dissolving or dispersing the inhibitor. As the pH adjuster, it is preferable to use organic acids such as phosphoric acid, acetic acid, citric acid, tartaric acid, oxalic acid, malic acid, and succinic acid.
When the pH is low, the effect of preventing discoloration is increased, but the stability of the liquid is deteriorated. In addition, the solubility of the inhibitor also deteriorates. Conversely, when the pH is high, the stability of the liquid is improved, but the effect of preventing discoloration is lowered. From the discoloration preventing effect and the stability of the solution, the pH is 4 to 7, and more preferably 5 to 6.
更に本発明の表面処理剤は、インヒビターを水溶液中に溶解させる、金属表面の濡れ性を高めて溶液が浸透しやすくする、金属の表面を洗浄する等の目的で界面活性剤を含有することができる。また、本発明の表面処理剤はインヒビターを水溶液中に溶解させる目的で、溶解助剤を含有することができる。
界面活性剤としては、天然アルコール系界面活性剤が、生分解性に優れ、環境に対する悪影響が少ないため好ましい。酸やアルカリでの分解が少ないアルキルフェノールエチレンオキシド付加物や高級アルコールエチレンオキシド付加物を好ましく用いることができる。
溶解助剤としては、メチルグリコール、イソプロピルグリコール、ブチルグリコールなどのエチレングリコール系エーテルや、メチルプロピレングリコール、プロピルプロピレングリコール、ブチルプロピレングリコールなどのプロピレングリコールエーテル系等を好ましく用いることができる。
Further, the surface treatment agent of the present invention may contain a surfactant for the purpose of dissolving the inhibitor in an aqueous solution, increasing the wettability of the metal surface to facilitate the penetration of the solution, and cleaning the metal surface. it can. In addition, the surface treatment agent of the present invention can contain a dissolution aid for the purpose of dissolving the inhibitor in an aqueous solution.
As the surfactant, a natural alcohol surfactant is preferable because it is excellent in biodegradability and has little adverse effect on the environment. Alkylphenol ethylene oxide adducts and higher alcohol ethylene oxide adducts, which are less decomposed by acid or alkali, can be preferably used.
As a solubilizing agent, ethylene glycol ethers such as methyl glycol, isopropyl glycol and butyl glycol, and propylene glycol ethers such as methyl propylene glycol, propyl propylene glycol and butyl propylene glycol can be preferably used.
また、更に含有してもよい成分としては、pH緩衝剤が挙げられる。
pH緩衝剤は、溶液のpHを一定にし、インヒビターの吸着性をコントロールする働きをする。pH緩衝剤としてはリン酸水素ナトリウム、酢酸、酢酸ナトリウム、クエン酸、クエン酸ナトリウム、酒石酸、酒石酸ナトリウム等が挙げられる。コスト、使いやすさ等を考慮すると、クエン酸、酢酸ナトリウム等が好ましい。
本発明の表面処理剤は潤滑剤を含有しない。電子機器用接続部品であるコネクター用途に用いる表面処理剤の場合は、金属表面に潤滑性を付与することが必要であり潤滑剤を含有させるが、コネクター用途ではなく、LED反射材等に用いる本発明の表面処理剤は、潤滑性付与する必要がなく、又潤滑性を付与することでワイヤーボンディング特性に悪影響を与える可能性があるので、潤滑剤を含有しない。
また、本発明の表面処理剤は、ブタジエン・無水マレイン酸共重合体のような高分子化合物も、得られる皮膜が厚くなり、ワイヤーボンディング特性に悪影響を与える可能性があるので、含有しないことが好ましい。
Moreover, a pH buffer agent is mentioned as a component which may be further contained.
The pH buffer serves to keep the pH of the solution constant and to control the adsorptivity of the inhibitor. Examples of the pH buffer include sodium hydrogen phosphate, acetic acid, sodium acetate, citric acid, sodium citrate, tartaric acid, sodium tartrate and the like. In view of cost, ease of use, etc., citric acid, sodium acetate and the like are preferable.
The surface treating agent of the present invention does not contain a lubricant. In the case of a surface treatment agent used for connector applications that are connecting parts for electronic equipment, it is necessary to impart lubricity to the metal surface, and the lubricant is included, but this is not used for connectors but for LED reflectors, etc. The surface treating agent of the present invention does not need to be provided with lubricity, and does not contain a lubricant because it may adversely affect wire bonding characteristics.
In addition, the surface treatment agent of the present invention may not contain a polymer compound such as a butadiene / maleic anhydride copolymer because the resulting film becomes thick and may adversely affect wire bonding characteristics. preferable.
処理方法としては、被処理材を表面処理剤中に浸漬するか、表面処理剤をスプレー、あるいは塗布するなど、いずれの方法によることもできるが、浸漬が好ましい。浸漬条件としては、温度15〜60℃で5秒以上、例えば5秒から1分程度浸漬すればよく、その後水洗し、乾燥する。
水洗することにより、修理ムラやシミ等の外観不良がなくなる。
The treatment method may be any method such as immersing the material to be treated in the surface treatment agent, spraying or applying the surface treatment agent, but immersion is preferred. As immersion conditions, the immersion may be performed at a temperature of 15 to 60 ° C. for 5 seconds or longer, for example, 5 seconds to 1 minute, and then washed with water and dried.
Washing with water eliminates appearance defects such as uneven repair and spots.
被処理材としては、表面に金属を有する基材であり、金属としては、銀、銀合金、銅、黄銅、リン青銅、鉄等が挙げられる。特に変色しやすい銀及び銀合金の表面処理剤として好適に用いることができる。 The material to be treated is a base material having a metal on the surface, and examples of the metal include silver, silver alloy, copper, brass, phosphor bronze, and iron. In particular, it can be suitably used as a surface treatment agent for silver and silver alloys that are easily discolored.
本発明の表面処理剤は水溶液であり、有機溶剤や重金属を含んでいないので安全性に優れる。また、本発明の表面処理剤で処理し、得られる皮膜は、熱処理を行っても劣化することがなく、熱処理後に硫化水素ガス試験を行っても銀の変色が抑えられる。本発明の表面処理剤で処理された金属表面は、例えば200℃で1時間の熱処理、120℃で6時間の熱処理後も変色防止性に優れるだけでなく、接触抵抗が低く、はんだ濡れ性も良好で、ワイヤーボンディング特性に優れ、表面処理による反射率の劣化もない。
したがってLEDの反射材の表面処理剤として好適に用いることができる。
The surface treating agent of the present invention is an aqueous solution, and does not contain an organic solvent or heavy metal, and thus is excellent in safety. Moreover, the film obtained by the treatment with the surface treating agent of the present invention does not deteriorate even when heat treatment is performed, and the discoloration of silver can be suppressed even when a hydrogen sulfide gas test is performed after the heat treatment. The metal surface treated with the surface treatment agent of the present invention is not only excellent in anti-discoloration property after heat treatment at 200 ° C. for 1 hour and heat treatment at 120 ° C. for 6 hours, but also has low contact resistance and solder wettability. Good, excellent wire bonding characteristics, and no deterioration of reflectance due to surface treatment.
Therefore, it can be suitably used as a surface treatment agent for LED reflecting materials.
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
実施例1
被処理基材として、純銅基板に4μmの厚さの銀めっきを行ったものを用い、以下に示す組成の表面処理剤に40℃で30秒浸漬し、表面処理を行った。
表面処理剤組成
インヒビター:トリアジン−2,4,6−トリチオール 0.1g/L
ヨウ化カリウム: 0.1g/L
界面活性剤:オレイルアルコールエトキシレート 0.1g/L
溶解助剤;ブチルプロピレングリコール 10g/L
pH緩衝剤:リン酸水素ナトリウム 10g/L
pH調整剤としてリン酸を用い、pH5.5に調整
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
Example 1
As a to-be-processed base material, what carried out silver plating of thickness of 4 micrometers on a pure copper substrate was used, and it surface-treated by being immersed in the surface treating agent of the composition shown below at 40 degreeC for 30 second.
Surface treatment agent composition Inhibitor: Triazine-2,4,6-trithiol 0.1 g / L
Potassium iodide: 0.1 g / L
Surfactant: oleyl alcohol ethoxylate 0.1 g / L
Dissolving aid; butyl propylene glycol 10g / L
pH buffer: Sodium hydrogen phosphate 10 g / L
Adjust to pH 5.5 using phosphoric acid as pH adjuster
実施例1の表面処理後の基材について、熱処理をしないで、JISH 8502に基づき、硫化水素ガス試験(硫化水素濃度:3ppm、温度:40℃、湿度:80%RH、試験時間:4時間)を行い、外観の肉眼観察を行った。また、熱風循環式乾燥機で200℃×1時間の加熱処理を行った後に同様の硫化水素ガス試験を行い、外観の肉眼観察を行った。
評価基準
◎:肉眼観察にて、めっき表面の変色なし
○:肉眼観察にて、めっき表面が薄い黄色に変色
△:肉眼観察にて、めっき表面が薄い青色に変色
×:肉眼観察にて、めっき表面が濃い青黒色に変色
結果を表1に示す。
The base material after the surface treatment of Example 1 was subjected to a hydrogen sulfide gas test (hydrogen sulfide concentration: 3 ppm, temperature: 40 ° C., humidity: 80% RH, test time: 4 hours) based on JIS 8502 without performing heat treatment. The appearance was visually observed. Further, after heat treatment at 200 ° C. for 1 hour with a hot air circulation dryer, the same hydrogen sulfide gas test was performed, and the appearance was visually observed.
Evaluation criteria ◎: No plating surface discoloration by visual observation ○: Discoloration of the plating surface to light yellow by visual observation △: Discoloration of the plating surface to light blue by visual observation ×: Plating by visual observation Table 1 shows the result of discoloration of the surface to a deep blue-black color.
実施例2〜12、比較例1〜18
実施例1におけるインヒビター、ヨウ化カリウム又は臭化カリウム、及びpH緩衝剤を表1記載の化合物及び濃度に変更し、pHをリン酸を用いて表1に示す値とした以外は実施例1と同様にして被処理基材の表面処理を行い、実施例1と同様に評価した。
実施例2〜12、比較例2〜18の表面処理剤で表面処理を行った基材は、表面処理後の銀表面の変色は見られなかったが、比較例1の表面処理剤は、液の濁りが激しく、表面処理後の銀表面は薄く黄色に変色していることが肉眼で観察された。そのため、比較例1は硫化水素ガス試験の評価の対象外とした。
結果を表1に示す。
Examples 2-12, Comparative Examples 1-18
Example 1 except that the inhibitor, potassium iodide or potassium bromide, and pH buffer in Example 1 were changed to the compounds and concentrations shown in Table 1 and the pH was changed to the values shown in Table 1 using phosphoric acid. Similarly, the surface treatment of the substrate to be treated was performed and evaluated in the same manner as in Example 1.
Although the base material which surface-treated with the surface treating agent of Examples 2-12 and Comparative Examples 2-18 did not show the discoloration of the silver surface after surface treatment, the surface treating agent of Comparative Example 1 is liquid. It was observed with the naked eye that the surface of the silver after the surface treatment was lightly turbid and turned pale yellow. Therefore, Comparative Example 1 was excluded from the evaluation of the hydrogen sulfide gas test.
The results are shown in Table 1.
実施例1、6、11、及び比較例10の表面処理後の基材を用いて、以下のように接触抵抗、はんだ濡れ性、ワイヤーボンディング特性、反射率の評価を行った。結果を表2に示す。
(1)接触抵抗
接触抵抗は直流7.4mA、開放電圧20mV、荷重2.5〜50gで測定した。接触抵抗の判断基準は以下の通りである。
○:接触抵抗が0.02Ω未満
×:接触抵抗が0.02Ω以上
(2)はんだ濡れ性
はんだ濡れ性は265℃の錫−銀−銅合金のはんだ槽に熱処理前後のサンプルを漬け、浮力が0になるまでに要した時間を測定して評価した。熱処理は200℃で10分行った。はんだ濡れ性の判断基準は以下の通りである。
○:浮力が0になるまでに要した時間が0.2秒未満
×:浮力が0になるまでに要した時間が0.2秒以上
(3)ワイヤーボンディング特性
ワイヤーボンディング特性は金線のワイヤーを接合した後にワイヤーを500μm/秒で引っ張って切断し、ワイヤーの切断位置で評価した。ワイヤーボンディング特性の判断基準は以下の通りである。
○:ワイヤーが切断
×:ワイヤーとサンプルの接合面で剥離
(4)反射率
反射率は熱処理前後のサンプルの450〜900nmでの反射率を紫外可視分光光度計で測定することで評価した。また、熱処理は200℃で1時間行った。反射率の判断基準は以下の通りである。
○:450〜900nmですべて反射率が90%以上である。
×:450〜900nmで反射率が90%未満の波長が存在する。
Using the surface-treated substrates of Examples 1, 6, 11 and Comparative Example 10, contact resistance, solder wettability, wire bonding characteristics, and reflectance were evaluated as follows. The results are shown in Table 2.
(1) Contact resistance The contact resistance was measured with a direct current of 7.4 mA, an open-circuit voltage of 20 mV, and a load of 2.5 to 50 g. The criteria for determining contact resistance are as follows.
○: Contact resistance is less than 0.02Ω ×: Contact resistance is 0.02Ω or more (2) Solder wettability Solder wettability is 265 ° C tin-silver-copper alloy solder bath before and after heat treatment. The time required to reach 0 was measured and evaluated. The heat treatment was performed at 200 ° C. for 10 minutes. The criteria for determining solder wettability are as follows.
○: Time required for buoyancy to become less than 0.2 seconds ×: Time required for buoyancy to become 0 or more 0.2 seconds (3) Wire bonding characteristics Wire bonding characteristics are gold wire After bonding, the wire was pulled at 500 μm / sec and cut, and evaluated at the cutting position of the wire. The criteria for judging wire bonding characteristics are as follows.
(Circle): Wire cut | disconnect x: It peels on the joint surface of a wire and a sample (4) Reflectance The reflectance was evaluated by measuring the reflectance in 450-900 nm of the sample before and behind heat processing with an ultraviolet visible spectrophotometer. The heat treatment was performed at 200 ° C. for 1 hour. The criteria for determining the reflectance are as follows.
A: The reflectivity is 90% or more at 450 to 900 nm.
X: A wavelength with a reflectance of less than 90% at 450 to 900 nm exists.
実施例1、6、11では、接触抵抗の上昇、はんだ濡れ性の劣化、反射率の劣化は見られなかったことから、変色防止処理による接触抵抗、はんだ濡れ性、反射率への悪影響はないことが分かる。また、実施例1、6、11では、ワイヤーとサンプルとの接合面での剥離が見られなかったことから、変色防止処理によるワイヤーボンディング特性への悪影響はないことが分かる。 In Examples 1, 6, and 11, since no increase in contact resistance, deterioration in solder wettability, and deterioration in reflectance were observed, there was no adverse effect on the contact resistance, solder wettability, and reflectance due to the discoloration prevention treatment. I understand that. Moreover, in Examples 1, 6, and 11, since peeling at the bonding surface between the wire and the sample was not observed, it can be seen that there is no adverse effect on the wire bonding characteristics due to the discoloration prevention treatment.
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