CN100537848C - 一种金属清除剂组合物及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于清除印刷线路板铜面上的纯锡、锡铅或锡铜合金的金属清除剂组合物及其生产方法。它按重量百分比由下列组分构成：硝酸铁15.9%～16.3%、尿素0.3%～0.4%、苯骈三氮唑0.3%～0.4%、甲基苯骈三氮唑0.2%～0.3%、盐酸1.5%～1.7%、硝酸33%～36%，剩余为水。生产所述金属清除剂组合物的方法包括：(1)在生产槽中按照比例依次加入原材料硝酸、硝酸铁、盐酸、尿素、苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑和水，(2)经搅拌至完全溶解后进行检验。所述的金属清除剂组合物属于单液型，实现高溶蚀铜面杂质的同时能够保持对铜的极低蚀速率，不含任何氟化物，故不侵蚀底材，并且清除速度快，对环境污染小，有较宽的适用性及操作便利性。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学金属清除剂，更确切是涉及一种应用于印刷线路板生产流程去除基片表面形成的纯锡、锡铅或锡铜合金的金属清除剂组合物及其生产方法。
背景技术
一般的印刷线路板在绝缘底板上具有铜导体图形，通常通过电镀将锡或焊料涂敷在所述的铜基片上，生成锡或锡铅合金薄膜涂层。目前，在生产PCB负片流程蚀刻后，需要去除铜面的锡、锡铅或锡铜合金及焊料等杂质，业界过去普遍所使用的清除剂溶液，一般使用两种类型的组合物，以前最广泛使用的组合物以包含过氧化氟和氟化物的酸性溶液为基础的。近年来，工业上改为广泛使用以包含铁离子的硝酸溶液为基础的配剂。
使用过氧化物—氟化物溶液在去除时会发生放热反应，使溶液被加热至会使不稳定的过氧化物分解的温度，从而使溶液不能使用，因此，该溶液在使用时需要冷却。而且，过氧化物—氟化物溶液的作用比硝酸溶液缓慢。
硝酸溶液消除了过氧化物—氟化物溶液的问题。早期的硝酸溶液以多液组合使用为主，第一酸性溶液包含硝酸以去除锡或焊料，第二酸性溶液包含氯化铁、过硫酸铵、硫酸和过氧化氢的混合物、或酸性的过氧化物—氟化物混合物以溶解锡铅或锡铜合金。近期，在上述酸性溶液的基础上还混合了氨基磺酸或卤离子，其作用有助于抑制铜的侵蚀并去除其它合金和污染物。
上述产品其锡、锡铅和锡铜溶蚀量都较低，在使用中容易侵蚀底材及铜面，使铜面产生氧化，降低绝缘电阻，影响印刷线路板的品质，同时使用不方便，剥锡速度较慢，产生的废液不易处理回收价值不高，易造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是为克服上述产品的缺点，提供一种具有高溶蚀锡、锡铅及锡铜合金量，同时对蚀铜速率极低，有较宽的适用性及操作便利性的金属清除剂组合物。
本发明的金属清除剂组合物，按重量百分比由以下组分组成：
硝酸铁 15.9％～16.3％
尿素 0.3％～0.4％
苯骈三氮唑 0.3％～0.4％
甲基苯骈三氮唑 0.2％～0.3％
盐酸 1.5％～1.7％
硝酸 33％～36％
剩余为水。
在上述金属清除剂组合物中，硝酸铁的含量优选为16.1％，尿素的含量优选为0.4％，苯骈三氮唑的含量优选为0.4％，甲基苯骈三氮唑的含量优选为0.3％，盐酸的含量优选为1.6％，硝酸的含量优选为35％，水的含量优选为46.2％。
本发明的金属清除剂组合物中所用的水选自是自来水、蒸馏水、去离子水或软化水，其中最优选的是自来水。
本发明的另一目的是提供一种生产上述金属清除剂组合物的方法，该生产方法包括以下步骤：
在常温常压下
1.在生产槽中按照比例依次加入原材料硝酸、硝酸铁、盐酸、尿素、苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑和水；
2.经搅拌至完全溶解后进行检验。
上述金属清除剂组合物中的各组分均能从市场上购得，为本领域的技术人员所理解。
所述金属清除剂组合物在其应用中的主要反应式为：
HNO3+Sn→SnNO3+H2O
所述金属清除剂组合物在其应用中的主要反应步骤为：
錫或錫鉛氧化氧化錫/氧化鉛溶解可溶性化合物
銅錫合金氧化可溶性化合物
铜錫合金氧化可溶性化合物
在所述金属清除剂组合物中，硝酸为主要功能成份，在反应中起溶解金属作用，硝酸铁、盐酸和尿素在反应中能够使反应速度加快，而苯骈三氮唑在反应中能够保护铜面抗氧化，甲基苯骈三氮唑在反应中是为了防止沉淀产生。
本领域的技术人员已知硝酸、硝酸铁在清除铜面杂质中的作用，但并不知道在单一配方中的硝酸、硝酸铁、盐酸、尿素、苯骈三氮唑和甲基苯骈三氮唑的联合作用。
本发明所述的金属清除剂组合物，在应用中实现高溶蚀铜面杂质的同时能够保持对铜的极低蚀速率，不含任何氟化物，故不侵蚀底材，并且清除速度快，对环境污染小。
具体实施方式
一.所述金属清除剂组合物的组成：
按重量百分比为硝酸铁15.9％～16.3％、尿素0.3％～0.4％、苯骈三氮唑0.3％～0.4％、甲基苯骈三氮唑0.2％～0.3％、盐酸1.5％～1.7％、硝酸33％～36％，剩余为水。组分的水为自来水、蒸馏水、去离子水或软化水中的一种，其中最优选的是自来水。
二.所述金属清除剂组合物的实施例：
以制作100公斤量为例：
实施例1
硝酸铁15.9公斤、尿素0.3公斤、苯骈三氮唑0.3公斤、甲基苯骈三氮唑0.2公斤、盐酸1.5公斤、硝酸33公斤、水48.8公斤。
实施例2
硝酸铁16.1公斤、尿素0.4公斤、苯骈三氮唑0.4公斤、甲基苯骈三氮唑0.3公斤、盐酸1.6公斤、硝酸35公斤、水46.2公斤。
实施例3
硝酸铁16.3公斤、尿素0.4公斤、苯骈三氮唑0.4公斤、甲基苯骈三氮唑0.3公斤、盐酸1.7公斤、硝酸36公斤、水44.9公斤。
三.所述金属清除剂组合物的制作方法：
在常温常压下
1.在生产槽中按照比例依次加入原材料硝酸、硝酸铁、盐酸、尿素、苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑和水；
2.经搅拌至完全溶解后进行检验。
四.所述金属清除剂组合物的产品规格：
外观：黄色易流动液体
比重(25℃)：1.26+/-0.02
酸当量： >6.5N
五.所述金属清除剂组合物在生产上的操作方式：
喷洒方式，且可采取排放添加或自动添加。
配槽：开缸液原液直接配槽，操作温度控制在25-40℃间；
添加：
A.排放添加：
随着做板量增加，酸度降低，退锡速度逐渐减慢，当速度降至某一值，而仍退锡不净时，可添加适量添加液，添加后其槽液酸值控制在4.5-5.5N之间。
B.自动添加：
装一比重控制器，当槽液比重高于某一值时，即启动添加***，将金属清除剂添加液加入槽中，当槽液比重降至某一值时，***即自动停止添加，大大方便操作及提高生产效率。
六.所述金属清除剂组合物的退锡实验：
实验条件：
(1)酸值为5.4N，取样150ml。
(2)锡片(已放置一个多月)尺寸为5.5cm*3.5cm。
(3)室温30℃，不用冷却水，退锡时摆动锡片。
实验结果如下：
| 片数 | 退锡时间(S) | 温度(℃) |
| 1 | 55 | 30 |
| 2 | 55 | 31 |
| 3 | 60 | 32 |
| 4 | 60 | 33 |
| 5 | 55 | 34 |
| 6 | 60 | 35 |
| 7 | 55 | 36 |
| 8 | 65 | 36.5 |
| 9 | 70 | 37 |
| 10 | 70 | 37.5 |
| 11 | 70 | 38 |
| 12 | 70 | 38.5 |
| 13 | 70 | 39 |
| 14 | 70 | 39.3 |
| 15 | 75 | 39.7 |
| 16 | 75 | 40 |
| 17 | 40 |
由以上实验数据可知，所述的清除剂在退锡过程中升温缓慢。
七.所述金属清除剂组合物的分析步骤：
1.酸当量的测定：
所需试剂：0.1N NaOH，甲基红指示剂
步骤：a.取5ml槽液于100ml量瓶，加纯水到刻度。
b.取5ml稀释液于250ml锥形量瓶，加DI水50ml.
c.加5滴甲基红指示剂.
d.用0.1N NaOH滴定，颜色由红色变为黄色为终点.
计算：酸当量＝N.V(ml).4
通过实际生产，在所述金属清除剂药水在酸值为4.0N时板面的锡或锡铅可以完全剥除干净，但酸值低于4.0N时个别板子有可能出现剥锡不净的现象，故在实际生产时药水浓度控制在酸值4.0N以上可保证良好的品质，由于产品中含有特殊的抗氧化剂(苯骈三氮唑)，故铜面不易氧化，通过对生产中的实测，蚀铜量为12μ″/min以下，反应后的废水中含约100～150g/L锡，4N左右的酸。
Claims (12)
1.一种金属清除剂组合物，其特征在于，按重量百分比该组合物由以下组分组成：
硝酸铁 15.9％～16.3％
尿素 0.3％～0.4％
苯骈三氮唑 0.3％～0.4％
甲基苯骈三氮唑 0.2％～0.3％
盐酸 1.5％～1.7％
硝酸 33％～36％
剩余为水。
2.根据权利要求1所述的金属清除剂组合物，其特征在于，所述金属清除剂组合物的酸当量浓度大于6.5N。
3.根据权利要求1所述的金属清除剂组合物，其特征在于，其中硝酸铁的含量为16.1％。
4.根据权利要求1所述的金属清除剂组合物，其特征在于，其中尿素的含量为0.4％。
5.根据权利要求1所述的金属清除剂组合物，其特征在于，其中苯骈三氮唑的含量为0.4％。
6.根据权利要求1所述的金属清除剂组合物，其特征在于，其中甲基苯骈三氮唑的含量为0.3％。
7.根据权利要求1所述的金属清除剂组合物，其特征在于，其中盐酸的含量为1.6％。
8.根据权利要求1所述的金属清除剂组合物，其特征在于，其中硝酸的含量为35％。
9.根据权利要求1所述的金属清除剂组合物，其特征在于，其中水的含量为46.2％。
10.根据权利要求1或9所述的金属清除剂组合物，其特征在于，其中的水选自是自来水、蒸馏水、去离子水或软化水。
11.根据权利要求10所述的金属清除剂组合物，其特征在于，其中的水选自是自来水。
12.一种生产权利要求1所述金属清除剂组合物的方法，包括如下步骤：常温常压下
(1)在生产槽中按照比例依次加入原材料硝酸、硝酸铁、盐酸、尿素、苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑和水；
(2)经搅拌至完全溶解后进行检验检验标准：产品在25℃时比重：1.26+/-0.02
酸当量浓度：>6.5N。
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