CH661742A5

CH661742A5 - Loetmittel-entfernungsloesung.

Info

Publication number: CH661742A5
Application number: CH2521/84A
Authority: CH
Inventors: James J Czaja
Original assignee: Circuit Chemistry Corp
Priority date: 1982-09-20
Filing date: 1983-09-20
Publication date: 1987-08-14
Also published as: ATA905283A; SE452329B; GB2138448B; AT385521B; DE3390209C2; SE8402705D0; SE8402705L; EP0119262B1; CA1203149A; DE3390209T1; JPS59501751A; GB8412205D0; GB2138448A; NL8320311A; US4397753A; EP0119262A1; EP0119262A4; WO1984001168A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lötmittel-Entfernungs- oder Zinn-Entfernungs-Lösung zum Entfernen von Zinn und/oder einer Zinn-Blei-Legierung von einem Kupfer- oder Nickelsubstrat; sie betrifft insbesondere eine Lötmittel-Entfernungslösung für Platten bzw. Karten vom Lötmittel-Masken-über-blankem-Kupfer-(SMOBC-)Typ oder die nachfolgende Nik-kel-Gold-Tab(Streifen)-Plattierung auf Druckschaltungsplatten bzw. -karten, Nickel und/oder Nickellegierungen und Kupfer oder Kupferlegierungen.

Die bekannten Lötmittel-Entfernungslösungen werden in zwei Typen eingeteilt, wobei der erste Typ Peroxid enthält und der zweite Typ kein Peroxid enthält.

Die Lötmittel-Entfernungslösungen vom Peroxid-Typ basieren alle auf der gleichen chemischen Zusammensetzung und enthalten ein Fluorid und ein Peroxid. Eines der Hauptprobleme, das bei dem Peroxidsystem auftritt, besteht darin, dass die Reaktion sehr exotherm ist, so dass sich während der Reinigungs- bzw. Entfernungsreaktion (Strippingwirkung) schnell Wärme anreichert. Während die Streifen(Tab)-Entfer-nung (tab Stripping) kein besonderes Problem darstellt, müssen der Beladungsfaktor reduziert oder Kühlschlangen installiert werden, wenn MOBC-Platten bzw. -Karten gereinigt (gestrippt) werden sollen. Bei Verwendung von Lötmittel-Entfernungslösungen (solder strippers) vom Peroxid-Typ wird das Lötmittel an der Grenzlinie dunkel, weil die Art der Lötmittelentfernung mehr ein Angriff an der Korngrenze ist als eine echte Auflösung des Lötmittels. Deswegen wird das Lösungsmittel sehr dunkel, wobei ein weisser pulverförmiger Rückstand auftritt. Durch die Entfernungslösungen (strippers) wird das Epoxyharz gemasert (measle), da ein sofortiger Angriff an der Epoxyharz-Unterschicht erfolgt, und wenn sich die Lösung erhitzt, wird der Angriff noch ausgeprägter. Die Lösungen lassen einen unlöslichen weissen Rückstand zurück, der zunehmend dicker wird, je mehr Auf- bzw. Ablösung erfolgt. Obgleich der Rückstand abgewischt werden kann, kann er aus den Löchern oder dem Linienüberhang nicht ohne eine Sekundärbehandlung entfernt werden. Es ist immer eine Belüftung erforderlich, da das Peroxid aus der Lösung einen Fluoridnebel in Form eines Gases abgibt. Wenn die Lösung sich exotherm erwärmt, wird die Gasbildung noch stärker. Obgleich die Lösungen Kupferinhibitoren enthalten, wird dennoch das Kupfer in beträchtlichem Ausmass angegriffen. Die Rate des Angriffs steigt fast exponentiell, wenn sich die Lösung erhitzt. Wenn Platten bzw. Karten mit grossen Flächen, die entfernt bzw. gereinigt werden sollen, nahe zusammengebracht werden, kann die zwischen den Platten bzw. Karten eingeschlossene Lösung leicht 57 bis 66 °C (135-150 °F) erreichen, auch wenn der Hauptkörper eine Temperatur von 29,4 °C (85 °F) hat. Diese eingeschlossene Lösung mit hoher Temperatur kann zu einem isolierten übermässigen Kupferangriff führen, der bei der Entfernungslösung sonst nicht auftritt.

Die Entfernungslösungen vom Nicht-Peroxid-Typ haben eine vielgestaltigere chemische Zusammensetzung als die Lötmittel-Entfernungslösung vom Peroxid-Typ, obgleich in den meisten derjenigen vom Nicht-Peroxid-Typ (peroxidfreien Typ) eine anorganische Säure verwendet wird. Die Entfernungslösungen vom peroxidfreien Typ weisen eindeutige Vorteile gegenüber den Entfernungslösungen vom Peroxid-Typ insofern auf, als die Entfernungslösungen vom peroxid5

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freien Typ zu keiner Maserung des Epoxyharzes führen, kontrollierbare Entfernungsraten ergeben und nur schwach exotherm sind und das Lötmittel wirklich auflösen, ohne das Lötmittel nur einfach zu unterschneiden.

Mit der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile des Standes der Technik beseitigt durch Schaffung einer peroxidfreien Entfernungslösung, bei der es sich um ein 1-Komponenten-System handelt, das während des Entfernungsbzw. Reinigungsvorganges klar und leicht sichtbar ist und das Lötmittel nicht angreift, insbesondere an der Grenzlinie und nach der Einführung von Zinn oder Lötmittellegierung eine um Wochen oder Monate verlängerte Lebensdauer bzw. Haltbarkeit besitzt.

Ein Versuch, die obengenannten Nachteile des Standes der Technik zur beseitigen, ist in der US-PS 3 677 949 beschrieben, in der eine Lötmittel-Entfernungszubereitung beschrieben ist, die aus einer Nitro-substituierten aromatischen Verbindung, einer anorganischen Säure, ausgewählt aus der Gruppe Fluorborsäure, Fluorkieselsäure und Sulfa-midsäure, sowie Thioharnstoff besteht. Weitere Zusätze sind organische Säure-Beschleuniger und Netzmittel. Diese Zusammensetzung hat den Nachteil, dass nach der Einführung von Zinn oder einer Legierung davon in die Lösung die Gebrauchsdauer (Haltbarkeit) in Stunden gemessen wird und dass auf der Oberfläche des Basismaterials nach dem Entfernen des Lötmittels ein weisser pulverförmiger Rückstand zurückbleibt, der entweder durch Abkratzen oder durch Entfernen mittels einer Sekundärlösung entfernt werden muss. Die darin beschriebene Lösung ist insbesondere unwirksam zur Entfernung von Zinn oder einer Zinnlegierung.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik überwunden durch Schaffung einer peroxidfreien Lötmittel-Entfernungslösung, bei der es sich um ein 1-Komponenten-System handelt, das während des Entfer-nungs- bzw. Reinigungsvorganges klar und sichtbar ist mit einer strohgelben Farbe, das Substrat oder die Epoxyharz-platte bzw. -karte, insbesondere an der Grenzlinie, nicht angreift und eine lange Lebensdauer bzw. Haltbarkeit besitzt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist allgemein eine peroxidfreie Lötmittel- oder Zinn-Entfernungslösung (Stripping solution), die klar und leicht sichtbar ist, ein 1-Kompo-nenten-System darstellt, eine lange Gebrauchsdauer bzw. Lagerfähigkeit besitzt, das Substrat nicht angreift, auch das Substrat an der Lötmittel-Grenzlinie nicht angreift, ein gereinigtes (blankes) Kupfer ergibt, das rosafarben und glänzend erscheint und für die nachfolgende Bearbeitung leicht aktiviert werden kann und das keinen Rückstand auf der Platte bzw. der Karte zurücklässt. Die Erfindung ist in den Patentansprüchen dargelegt.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung eine Lötmittel-Entfernungslösung mit einer Nitro-substituierten aromatischen Verbindung, einer anorganischen Säure, einem Thioharnstoff und einem Hydroxyphenol in der wässrigen Lösung.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung eine peroxidfreie Lötmittel-Entfernungslösung zum Entfernen von Zinn/Blei-Legierung von Schalttafeln (Schaltungskarten), insbesondere von Schalttafeln (Schaltungskarten) vom Lötmittel-Masken-über-blankem-Kupfer-Typ, wobei es sich bei der Lösung handelt um eine wässrige Lösung einer Nitro-substituierten aromatischen Verbindung, von Fluorborsäure, Borsäure, eines Hydroxyphenols, von Ammoniumnitrat, Salpetersäure und Thioharnstoff, wobei das Lötmittel oder das Zinn durch chemische Reaktion heruntergelöst wird von dem auf die Epoxy-harzplatten bzw. -karten auflaminierten Kupfer oder Nickel unter Freisetzung des Substratmetalls, das oxidfrei und glänzend ist für die Aktivierung und anschliessende Bearbeitung.

Ein signifikanter Vorteil der erfindungsgemässen peroxidfreien Lötmittel-Entfernungslösung ist der, dass bei dem Lötmittelangriff das Lötmittel nicht an der Grenzlinie schwarz zurückbleibt. Das Kupfer erscheint rosafarben und glänzend 5 nach der Entfernung des Lötmittels und kann für die nachfolgende Bearbeitung leicht aktiviert werden.

Ein anderer signifikanter Aspekt und ein anderes wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Lötmittel-Entfernungslösung (solder Stripping solution), die klar ist und 10 während des Entfernungs- bzw. Reinigungsvorganges für die Betrachtung sichtbar ist. Die Lösung hat eine Strohfarbe, d.h. sie ist gelb gefärbt. Nach dem Reinigungs- bzw. Entfernungsvorgang bleibt kein Rückstand am Boden der Lösung zurück, bis die Entfernungslösung nahezu erschöpft ist. " Ein weiterer signifikanter Aspekt und ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist eine Lötmittel-Entfernungslösung, die um etwa ein Drittel mehr Zinn/Blei entfernt als die gleiche Menge der bekannen Lösungen.

Ein weiterer signifikanter Aspekt und ein weiteres vorteil-haftes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Lötmittel-Entfernungslösung eine grössere Ergiebigkeit (Ausbeute) ergibt, bezogen auf die gleiche Menge, als eine bekannte Lösung. Obgleich die erfindungsgemässe Lötmittel-Entfernungslösung etwas teurer ist, wiegt die grössere Ergiebigkeit -5 (Ausbeute) den Unterschied auf. Die erfindungsgemässe Lötmittel-Entfernungslösung bewirkt auch eine Reinigung von überfluteten Teilen, wenn auch in einer geringeren Rate als bei nicht-überfluteten Teilen.

Ein Ziel der Erfindung besteht ferner darin, eine Lötmit-J" tel-Entfernungslösung zu schaffen, die sich insbesondere eignet für Platten bzw. Karten vom Lötmittel-Masken-über-blankem-Kupfer-(SMOBC-)Typ, bei denen grosse Flächen entfernt (gereinigt) werden müssen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, bei der " Herstellung von Druckschaltungsplatten bzw. -karten eingesetzt zu werden, bei der die Entfernung einer Blei-Zinn-Löt-mittellegierung oder von Zinn eine notwendige Stufe bei der Herstellung der Platten bzw. Karten ist. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Entfernung von defekten Überzügen aus J" Zinn oder Lötmittel auf elektrischen Komponenten, die gegenüber dem Kontakt mit einer Fluor enthaltenden Chemi-kalie empfindlich sind, beispielsweise solchen, die Verbindungen auf Fluorid- oder Fluorborat-Basis enthalten. In diesen Fällen umfasst die Formulierung der erfindungsgemässen Lösung nicht die Verwendung einer Fluorborat enthaltenden Verbindung.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Lösung einer Nitro-substituierten aromatischen Verbindung, einer anorganischen Säure, eines Thioharnstoffs und eines Hydroxyphenols bereitzustellen, die eine Entfernungs- bzw. Reinigungslebensdauer von Wochen bis Monaten hat. Die Zubereitung zum Entfernen eines Blei-Zinn-Legierungs-Löt-mittels und von Zinn von einem Kupfer- oder Nickelsubstrat weist eine verlängerte Gebrauchsdauer bzw. Lagerfähigkeit " auf und ergibt eine rückstandsfreie Substratoberfiäche aufgrund der Zugabe eines Hydroxyphenols zu einer wässrigen Lösung einer Nitro-substituierten aromatischen Verbindung, einer anorganischen Säure und von Thioharnstoff. Das Hydroxyphenol und/oder die Derivate davon setzen den h" Lebensdauerverkürzungseffekt, wenn einmal Zinn in die Lösung eingeführt worden ist, ausser Kraft.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemässen Lösung dort, wo Gold oder Nickel oder eine Kombination davon auf Streifen(Tab)-Bereiche der Druckschaltungsplatte (Druckschaltungskarte) aufgebracht worden ist.

Die Komponenten der erfindungsgemässen peroxidfreien Entfernungslösung (Stripping solution) pro Liter Wasser

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umfassen die nachstehend angegebenen Komponenten in den nachstehend angegebenen Mengenbereichen pro Liter Wasser für eine wässrige Lösung:

Nitro-substituierte aromatische Verbindung 20-150 g/1 Fluorborat-Verbindung 0,1-300 g/1

3-Hydroxyphenol 0,1-50 g/1

Ammoniumverbindung 0,1-300 g/1

Ammoniumnitrat 0,1-150 g/1

anorganische Säure 0,1-400 g/1

Thioharnstoff 0,1-30 g/1

Borsäure 2-60 g/1

Die Lösung ergibt eine verlängerte Gebrauchsdauer bzw. Lagerfähigkeit für das Entfernen von Lötmittel-Legierungen oder von Zinn von den Substratmetallen Kupfer, Nickel oder Kupferlegierungen einschliesslich der Substrate der Druckschaltungsplatten bzw. -karten.

Andere Ziele und viele der damit verbundenen Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine operative Ansicht der erfindungsgemässen Lötmittel-Entfernungslösung ;

Fig. 2A-2E eine operative Ansicht der Stufen einer SMOBC-Platte bzw. -Karte, von der Lötmittel oder Zinn in der Entfernungslösung entfernt worden sind, und das anschliessende Aufbringen einer Lötmittelmaske in ausgewählten Berreichen; und

Fig. 3A-3D eine, operative Ansicht der Stufen einer Druckschaltungsplatte bzw. -karte und das zum Aufbringen des Nickel-Gold-Überzugs in den Streifenbereichen erforderliche Verfahren.

Natrium-m-nitrobenzolsulfonat ist die bevorzugte aromatische Nitroverbindung, es ist aber auch jede andere wasserlösliche Nitro-substituierte aromatische Verbindung geeignet. Geeignete Beispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, sind o-, m- und p-Nitrochlorbenzole; o-, m-und p-Nitrobenzolsulfonsäuren und o-, m- und p-Nitroben-zoesäuren und Mischungen davon. Die erfindungsgemäss bevorzugt verwendete nitrosubstituierte aromatische Verbindung ist Natrium-m-nitrobenzolsulfonat.

Durch Verwendung von Salpetersäure als anorganischer Säure wird die Reaktionsgeschwindigkeit so beschleunigt, dass sie die Entfernungs- bzw. Reinigungsrate der bisher bekannten Entfernungs- bzw. Reinigungszusammensetzungen ähnlicher Formulierungen verdoppelt. Der auf der Basismetalloberfläche zurückbleibende weisse Rückstand aus Zinnoder Bleisalzen wird durch Verwendung von Salpetersäure ebenfalls entfernt. Zusätzlich wird durch Verwendung von Salpetersäure anstelle von Fluorborsäure, Fluorkieselsäure oder Sulfamidsäure die Entfernungs- bzw. Reinigungsrate der Lösung stark erhöht, wichtiger ist jedoch, dass der weisse Rückstand auf der Kupferoberfläche entfernt wird, der zurückbleibt, wenn Salpetersäure nicht verwendet wird. Salpetersäure ist die bevorzugte anorganische Säure, es ist aber auch jede andere Säure, wie z.B. Fluorborsäure, Fluorkieselsäure oder Sulfamidsäure, geeignet, wenn der bei Verwendung dieser Säuren allein zurückbleibende weisse Rückstand durch eine sekundäre Lösung entfernt wird. Wie für den Fachmann auf dem Gebiet der Fluorboratchemie bekannt, sollte Borsäure zusammen mit einem Fluorboration vorhanden sein, um den Effekt des freien Fluorids ausser Kraft zu setzen, wenn das Fluorboration disassoziiert.

Ammoniumfluorborat ist die bevorzugte Quelle für Ammonium- und Fluorborationen. Andere geeignete Quellen sind gewöhnliche Ammoniumverbindungen, wie Ammoniumnitrat, Ammoniumacetat, Ammoniumhalogenide oder Ammoniumhyroxid und Natriumfluorborat, Kaliumfluorborat oder Fluorborsäure. Ausserdem führt die Einführung des Ammoniumions dazu, dass das Blei-Zinn-Legierungs-Lötmit-tel oder das Zinn angegriffen wird, wobei es in einem weissen und nicht-oxidierten Zustand zurückbleibt, wodurch es mög-5 lieh wird, nur einen Teil dieser Ablagerungen zu entfernen. Bisher war diese partielle Entfernung und anschliessende Reaktivierung nicht möglich. Die Zugabe von Ammoniumionen in Form von Ammoniumfluorborat hat auch den zusätzlichen Vorteil, dass dadurch die Menge an Blei und Zinn 10 erhöht wird, die gelöst werden kann, bevor eine Ausfällung auftritt.

Unsubstituierter Thioharnstoff ist der bevorzugte Thioharnstoff, geeignet sind aber auch andere Alkyl-'und aromatische Thioharnstoffe.

15 Durch die Gegenwart von 3-Hydroxyphenol wird der nachteilige Effekt der Organozinnverbindungen, die zu einer vorzeitigen Abstoppung einer vorteilhaften Entfernungs- bzw. Reinigungswirkung führen, gestoppt, wodurch die Gebrauchsdauer bzw. Haltbarkeit einer solchen Entfernungs-20 bzw. Reinigungslösung verlängert wird, so dass sie in

Wochen/Monaten gemessen werden kann anstatt in Stunden. 3-Hydroxyphenol ist das bevorzugte Hydroxyphenol, es können aber auch andere Hydroxyphenole und/oder ihre Derivate erfindungsgemäss verwendet werden.

25 Eine bevorzugte Zubereitung der Komponenten für die Lösung 10 umfasst in einer wässrigen Lösung auf 11 Wasser die folgenden:

Natrium-m-nitrobenzolsulfonat 80 g/1

Fluorborsäure (48%ig) 276 g/1

30 Borsäure 8 g/1

3-Hydroxyphenol 8 g/1

Ammoniumnitrat 36 g/1

Salpetersäure (42 ° Be) 90 ml/1

Thioharnstoff 14 g/1

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Die erfindungsgemässe peroxidfreie Lötmittel-Entfernungslösung wird verwendet zur Entfernung (zum Abstreifen) von Zinn oder Zinn/Blei-Legierungen oder ähnlichen Lötmittel-Ablagerungen von einem Kupfersubstrat, beispielsweise 4n einem solchen, das auf eine Druckschaltungsplatte bzw. Druckschaltungskarte auflaminiert worden ist, oder von irgendeiner ähnlichen Oberfläche, insbesondere ist die peroxidfreie Zinn/Blei-Lötmittel-Entferaungslösung gerichtet auf die Entfernung bzw. Reinigung von Druckschaltungsplat-*" ten bzw. -karten vom Lötmittel-Masken-über-blankem-Kupfer-(SMOBC-)Typ oder für die nachfolgende Nickel-Gold-Tab(Streifen)-Entfernung. In der Massenproduktion kann die Lösung entweder auf das jeweilige Segment der gedruckten Schaltung aufgesprüht werden oder alternativ 50 kann das Ende der Platte bzw. Karte in eine Lösung eingetaucht werden, wie beispielsweise in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Durch die Lösung wird die Zinn/Blei-Legie-rung von den Tabs (Streifen) der Druckschaltungsplatte bzw. -karte entfernt, bis das Kupfer als rosafarbenes glänzendes " Metall vorliegt. Das Kupfer selbst wird nicht angegriffen. Die peroxidfreie Lötmittel-Entfernungslösung eignet sich insbesondere zur Anwendung eines Sprühverfahrens im Gegensatz zu einem Tauchverfahren. Bei Raumtemperatur wird zweckmässig eine Lösung von 29,4 °C (85 °F) verwendet. Das nn Erhitzen kann mit einer Heizvorrichtung vom rostfreien 316-Stahl- oder Teflon-Typ erfolgen und die Lösung kann in einem PVC-, Polyethylen- oder Polypropylen-Behälter verwendet werden. Die Gebrauchsdauer (Haltbarkeit) der Lösung wird auf 6 Monate geschätzt bei Lagerung bei Raum-temperatur an einem kühlen trockenen Platz. Natürlich müssen die üblichen Standard-Sicherheitseinrichtungen angewendet werden, da die Lösung Säuren sowie Oxidationsmittel enthält. Die Lösung hat eine strohgelbe Farbe und keinen

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oder nur einen geringen Geruch.

Die Ergiebigkeit der peroxidfreien Lötmittel-Entfernungslösung ist so, dass sie 134,6 bis 164,6 g/1 (18-22 ounces/gal-lon) Lötmittel aus einem 0,002 cm (0,0008 inch) dicken Zinn/ Blei innerhalb von etwa 90 s auflöst. Der Beladungsfaktor kann bis zu 0,024 m2/I (1 ft.Vgallon) betragen.

Die Fig. 1 erläutert eine peroxidfreie Lötmittel-Entfernungslösung in einem geeigneten Behälter 12, z.B. aus PVC, Polyethylen oder Polypropylen. Es wird eine Heizvorrichtung 14, beispielsweise eine Heizvorrichtung vom rostfreien 316-Stahl- oder Teflon-Typ oder dergleichen, verwendet. Eine Druckschaltungsplatte bzw. -karte 16 mit einem dielektrischen Substrat 18, wie z.B. G-10 Glas-Epoxy oder dergleichen, umfasst darauf eine geätzte Kupferfolie 20 mit einem Zinn/Blei-Lötmittel-Plattierungsüberzug 22. Das eine Ende der Platte (der Karte) 24 umfasst eine Vielzahl von Schaltungsspuren oder Schaltungsstreifen 26, welche die Verbindung zu der Kupferfolien-Schaltung herstellen.

Die Lösung eignet sich zwar zum Eintauchen, sie ist aber ebensogut geeignet zum Versprühen. Die Lösung ist klar und die Entfernung bzw. Reinigung ist mit blossem Auge leicht sichtbar. Die Lösung lässt kein schwarzes Lötmittel an der Grenzlinie zurück und stellt sicher, dass beim Entfernen bzw. Reinigen das Kupfer rosafarben und glänzend erscheint für die nachfolgende Bearbeitung. Es bleibt kein Rückstand zurück, und sie eignet sich insbesondere für die Entfernung bzw. Reinigung von durchgehend plattierten Löchern. Höchst bedeutsam ist, dass keine unangenehmen Gerüche während des Entfernungs- bzw. Reinigungsvorganges der SMOBC abgegeben werden. Die Entfernungslösung löst 134,6 bis 164,6 g/1 (18-22 ounces/gallon) Lötmittel über eine Dicke von 0,002 cm (0,0008 inch) Zinn/Blei innerhalb von etwa 90 s mit einem Beladungsfaktor von bis zu 0,024 m2/l (1 ft.Vgallon). Dies ist der Fall bei etwas oberhalb Raumtemperatur bei 29,4 ° C (85 0 F), für ein überflutetes Lötmittel wird jedoch ein Temperaturbereich von 35 bis 38 °C (95 bis 100 °F) vorgeschlagen. Niedrigere Temperaturen führen zu einem entsprechenden Abfall der Entfernungs- bzw. Reinigungsrate. Der jeweilige Vorteil ist der, dass kein signifikanter Angriff an dem Basis-Epoxylaminat oder an dem darunterliegenden Kupfer auftritt, unabhängig davon, wie lange das Eintauchen durchgeführt wird. Wichtiger ist noch, dass der helle pulver-förmige Rückstand, der in der Regel auf der Oberfläche der darunterliegenden Kupferschicht bei Verwendung der bekannten Entfernungslösungen vom Peroxid- oder peroxidfreien Typ auftritt, nicht vorhanden ist und bei Verwendung der peroxidfreien Lötmittel-Entfernungslösung 10 fehlt.

Die Fig. 2A bis 2E zeigen eine operative Ansicht der Stufen eines SMOBC-Verfahrens, bei dem Lötmittel oder Zinn in der Entfernungslösung entfernt wird. Die Fig. 2A zeigt die Platte (Karte) vor Verwendung der Entfernungslösung und die Fig. 2B zeigt das Kupferätzen. Die Fig. 2C zeigt die Lösung beim Entfernen des Lötmittels oder des Zinns. Die Fig. 2D zeigt die Aufbringung einer selektiven Lötmittelmaske auf ausgewählte Bereiche. Die Fig. 2E zeigt die Bereiche, auf welche die Lötmittelmaske nicht aufgebracht worden ist, und wo die Bereiche dann mit einer Schicht aus geschmolzenem Lötmittel in einer Lötmittel-Abgleichungsauftragsstufe überzogen werden. Die erfindungsgemässe Lösung 10 wird bei der Entfernung bzw. Reinigung gemäss Fig. 2C verwendet.

Die Fig. 3A bis 3D zeigen eine operative Ansicht der Stufen der Verwendung der Lötmittel-Entfernungslösung auf einer Druckschaltungsplatte bzw. -karte und das zum Aufbringen eines Nickel-Gold-Überzugs auf die Streifen (Tabs) erforderliche Verfahren. Die Fig. 3A zeigt die PC-Platte bzw. -karte, die Fig. 3B zeigt das Kupferätzen, die Fig. 3C zeigt das Entfernen von Lötmitteln oder Zinn und die Fig. 3D zeigt die

Nickel- oder Goldplattierung.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel 1

500 ml einer Entfernungslösung werden hergestellt durch Zugabe von Natrium-m-nitrobenzolsulfonat, Fluorborsäure und Thioharnstoff zu Wasser, wobei die Komponenten in einer Menge zugegeben werden, welche die nachfolgenden

Konzentrationen ergibt:

Natrium-m-nitrobenzolsulfonat 80 g/1

48%ige Fluorborsäure 276 g/1

Thioharnstoff 16 g/1

Die resultierende Lösung wird in zwei 250-ml-Portionen aufgeteilt. Die erste dieser Portionen, die Lösung A, hat die oben angegebene Zusammensetzung. Die Lösung B enthält eine zusätzliche Menge von 8 g/1 3-Hydroxyphenol. In beide Lösungen werden drei Stücke eines

2,54 cm x 12,70 cm x 0,157 cm (1 inch x 5 inches x 0,062 inch) grossen Kupferplattierungslaminats, das in einer Dicke von 0,0018 cm (0,0007 inches) mit Lötmittellegierung plattiert worden ist, eingetaucht. Mit beiden Lösungen A und B wird das Lötmittel innerhalb von etwa 3 min von dem Kupferplat-tierungslaminat entfernt, wobei nur ein leichter weisser Rückstand zurückbleibt. Nach 2 Stunden werden drei weitere Stücke eines mit Lötmittel plattierten Kupferplattierungslaminats eingetaucht. Das Lötmittel auf den in die Lösung A eingetauchten Stücken nimmt eine sehr tief schwarzgelbe Farbe an, wobei das Lötmittel erst nach 15 min etwas entfernt wird. Von den in die Lösung B eingetauchten Stücken wird das Lötmittel innerhalb von etwa 3 min entfernt, wobei nur der gleiche leichte weisse Rückstand auf der Oberfläche des Kupfers zurückbleibt, der leicht abgewischt werden kann.

Die Lösungen A und B wurden zugedeckt und 12 Tage später wurden weitere mit Lötmittel plattierte Proben in diese eingetaucht. Die Ergebnisse waren genau die gleichen wie sie vorstehend für 2 Stunden nach der Einführung der Lötmittel-Legierung in die Lösung beschrieben worden sind.

Beispiel 2

Es werden 1000 ml einer Entfernungslösung hergestellt durch Zugabe von Natrium-m-nitrobenzolsulfonat, Fluorborsäure und Thioharnstoff zu Wasser, wobei die Komponenten in einer solchen Menge zugegeben werden, dass die nachstehend angegebenen Konzentrationen erzielt werden: Natrium-m-nitrobenzolsulfonat 80 g/1

48%ige Fluorborsäure 276 g/1

Thioharnstoff 16 g/1

Die resultierende Lösung wird in vier 250-ml-Portionen aufgeteilt. Die Lösung C hat die oben angegebene Zusammensetzung mit einer Zugabe von 32 ml/1 einer 492-g/l-Lösung eines Bleifluorboratkonzentrats. Die Lösung D hat die oben angegebene Zusammensetzung mit einer Zugabe von 50 ml/1 eines 328 g/1 Zinn(II)fluorborat-Konzentrats. Die Lösung E hat die oben angegebene Zusammensetzung mit einer Zugabe von 8 g/1 3-Hydroxyphenol und 32 ml/1 eines Bleifluorborat-Konzentrats. Die Lösung F hat die oben angegebene Zusammensetzung mit einer Zugabe von 8 g/1 3-Hydroxyphenol und 50 ml/1 eines 328 g/1 Zinn(II)fluorbo-rat-Konzentrats.

Die vier Portionen werden nach dem Mischen 2 Stunden lang stehen gelassen. Nach 2 Stunden wird ein 2,54 cm x 12,70 cm x 0,157 cm (I inch x 5 inches x 0,062 inch) grosses Stück Kupferplattierungslaminat, das bis zu einer Dicke von 0,0018 cm (0,0007 inches) mit Lötmittel plattiert worden ist, darin eingetaucht.

Bei den in die Lösungen C, E und F eingetauchten Proben wurde der Lötmittel-Überzug innerhalb von etwa 3 min ent5

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fernt, wobei nur ein leichter weisser Rückstand auf der Oberfläche zurückblieb. Das Lötmittel auf der in die Lösung D eingetauchten Probe nahm eine sehr tiefe schwarz-gelbe Farbe an, wobei das Lötmittel erst nach 15 min etwas entfernt wurde.

Beispiel 3

500 ml einer Entfernungslösung werden hergestellt durch Zugabe von Natrium-m-nitrobenzolsulfonat, Fluorborsäure, Thioharnstoff und 3-Hydroxyphenol zu Wasser, wobei die Komponenten in einer solchen Menge zugegeben werden, dass die nachfolgend angegebenen Konzentrationen erhalten werden:

Natrium-m-nitrobenzolsulfonat 80 g/1

48%ige Fluorborsäure 276 g/1

Thioharnstoff 16 g/1

3-Hyroxyphenol 8 g/1

Die resultierende Lösung wird in zwei 250-ml-Portionen aufgeteilt. Die erste dieser Portionen, die Lösung G, hat die oben angegebene Zusammensetzung. Die Lösung H enthält zusätzlich 9% einer konzentrierten Salpetersäure.

In beiden Lösungen wurden drei 2,54 cm x 12,70 cm (1 inch x 5 inches) grosse Stücke eines Kupferplattierungsla-minats, auf das ein Lötmittel in einer Dicke von 0,0018 cm (0,0007 inch) aufplattiert worden war, eingetaucht. Von den in die Lösung G eingetauchten Stücken wurde das Lötmittel innerhalb von etwa 3 min entfernt, wobei nur ein leichter weisser Rückstand auf der Kupferoberfläche zurückblieb.

Von den in die Lösung H eingetauchten Stücken wurde das Lötmittel innerhalb von 1 Vi min entfernt, ohne dass ein Rückstand irgendwelcher Art auf der Kupferoberfläche zurückblieb.

Beispiel 4

Es werden 300 ml einer Entfernungslösung hergestellt durch Zugabe von Natrium-m-nitrobenzolsulfonat, Thioharnstoff, Salpetersäure und 3-Hydroxyphenol zu Wasser, wobei die Komponenten in einer solchen Menge zugegeben werden, dass die nachstehend angegebenen Konzentrationen erhalten werden:

Natrium-m-nitrobenzolsulfonat 80 g/1

Thioharnstoff 16 g/1

konzentrierte Salpetersäure 11 Vol.-%

3-Hydroxyphenol 8 g/1

Die resultierende Lösung wird in zwei 150-ml-Portionen aufgeteilt. Die erste dieser Portionen, die Lösung J, hat die oben angegebene Zusammenstzung. Die'Lösung K enthält zusätzlich 150 g/1 Ammoniumfluorborat.

In beide Lösungen werden drei 2,54 cm x 12,70 cm x 0,157 cm (1 inch x 5 inches x 0,062 inch) grosse Stücke eines Kupferplattierungslaminats, das bis zu einer Dicke von 0,0018 cm (0,0007 inch) mit Lötmittel plat-5 tiert worden ist, eingetaucht. Von den in die Lösung J eingetauchten Proben wird das Lötmittel innerhalb von 1 bis 12 min entfernt mit einer deutlichen dunklen Verfärbung an der Lötmitteloberfläche, wenn es sich auflöst. Von den in die Lösung K eingetauchten Lösungen wird das Lötmittel inner-lo halb von etwa l'A min entfernt, wobei das Lötmittel an der Oberfläche einen eindeutig weissen und oxidfreien Zustand hat.

Weitere 2,54 cm x 12,70 cm x 0,157 cm (1 inch x 5 inches x 0,062 inch) grosse Stücke eines mit Löt-15 mittel plattierten Laminats wurden in die Lösungen J und K eingetaucht. In der Lösung J wurde nach der Reinigung von kcht zusätzlichen Stücken ein deutlicher Niederschlag festgestellt. In der Lösung K wurde bei der Reinigung von bis zu 14 Laminat-Stücken, von denen das Lötmittel entfernt worden 20 ist, kein Niederschlag festgestellt.

Beispiel 5

Es werden 300 ml einer Entfernungslösung hergestellt durch Zugabe von Natrium-m-nitrobenzolsulfonat, Salpeter-25 säure und Thioharnstoff zu Wasser, wobei die Komponenten in einer solchen Menge zugegeben werden, dass die folgenden Konzentrationen erhalten werden: Natirium-m-nitrobenzolsulfonat 80 g/1

Thioharnstoff 16 g/1

3o 48%ige Fluorborsäure 276 g/1

Die resultierende Lösung wird in zwei 150-ml-Portionen aufgeteilt. Die erste dieser Portionen, die Lösung L, hat die oben angegebene Zusammensetzung. Die Lösung M enthält zusätzlich 8 g/13-Hydroxyphenol.

35 In beide Lösungen werden 2,54 cm x 12,70 cm x 0,157 cm (1 inch x 5 inches x 0,062 inch) grosse Stücke eines Kupferplattierungslaminats, das bis zu einer Dicke von 0,0013 cm (0,0005 inch) mit Zinn plattiert worden war, eingetaucht. Beide Lösungen L und M entfernten das Zinn von dem Kup-4» ferplattierungslaminat innerhalb von 5 min, wobei nur ein leichter weisser Rückstand zurückblieb. Nach 3 Stunden wurden drei weitere Stücke des mit Zinn plattierten Kupferplattierungslaminats in beide Lösungen eingetaucht. Das Zinn auf dem in die Lösung L eingetauchten Stücken nahm eine 45 tiefe graugelbe Farbe an, wobei das Zinn auch nach 20 min nicht vollständig entfernt wurde. Das Zinn auf den in die Lösung M eingetauchten Stücken wurde innerhalb von etwa 5 min entfernt, wobei nur ein leichter weisser Rückstand zurückblieb.

G

3 Blatt Zeichnungen

Claims

661742

1. Peroxidfreie Lösung zur Entfernung von Zinn oder Zinn-Blei-Legierungs-Lötmittel von einer Kupfer- oder Nikkei-Unterlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:

a) 20 bis 150 g/1 einer m-nitrosubstituierten aromatischen Verbindung,

b) 0,5 bis 10 g/1 eines Thioharnstoffs, ausgewählt aus der Gruppe: unsubstituierter Thioharnstoff, Alkylthioharnstoff und aromatischer Thioharnstoff,

c) 0,1 bis 50 Volumen-% einer anorganischen Säure, ausgewählt aus der Gruppe die einschliesst: Fluorborsäure, Fluorkieselsäure, Sulfamidsäure oder Salpetersäure, und d) 0,1 bis 50,0 g/1 Hydroxyphenol zur Verlängerung der Gebrauchsdauer der Lösung.

2. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass sie als anorganische Säure Salpetersäure enthält.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass sie ein Ammoniumsalz der Formel NHUX in einer Menge innerhalb des Bereiches von 0,1-300 g/1 enthält,

wobei X ein Nitrat-, Fluorborat-, Azetat-, Halogen- oder Hyroxy-Ion ist.

4. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass sie ausserdem ein Fluorboration der Formel RBF4, worin R ein Kation ist, das aus einem Wasserstoff-, Ammonium-, Natrium- oder Kaliumion besteht, in einer Menge innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 750 g/1 enthält.

5. Peroxidfreie Lötmittel-Entfernungslösung, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:

a) 20 bis 150 g/1 einer nitrosubstituierten aromatischen Verbindung b) 0,1 bis 750 g/1 einer Fluorboratverbindung c) 0,1 bis 50 g/1 Hydroxyphenol d) 0,1 bis 300 g/1 einer Ammoniumverbindung e) 0,1 bis 400 g/1 anorganische Säure ausser Borsäure f) 0,1 bis 30 g/1 eines Thioharnstoffs g) 2 bis 60 g/1 Borsäure und h) Wasser zum Auffüllen auf 11.

6. Lösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

dass die nitrosubstituierte aromatische Verbindung ausgewählt wird aus der Gruppe der o-, m- und p-Nitrochlorben-zole, der o-, m- und p-Nitrobenzolsulfonsäuren und der o-, m- und p-Nitrobenzoesäuren.

7. Lösung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

dass sie Natriummetanitrobenzolsulfonat enthält.

8. Lösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

dass die Ammoniumverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: Ammoniumnitrat, Ammoniumhalogenid, Ammoniumazetat, oder Ammoniumhydroxid in Verbindung mit Natriumfluorborat, Kaliumfluorborat oder Fluorborsäure.

9. Lösung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

dass sie Ammoniumfluorborat enthält.

10. Lösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Säure ausgewählt ist aus der Gruppe: Fluorborsäure, Fluorkieselsäure, Sulfanidsäure und Salpetersäure.

11. Lösung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Salpetersäure enthält.

12. Lösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydroxyphenol 3-Hydroxyphenol enthält.

13. Lösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Thioharnstoff aus der Gruppe Alkyl- und aromatischer Thioharnstoff ausgewählt ist.

14. Lösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:

a) 80 g/1 Natrium-m-nitrobenzolsulfonat b) 276 g/1 Fluorborsäure c) 8 g/1 Borsäure d) 8 g/I Hydroxyphenol e) 36 g/1 Ammoniumnitrat f) 90 m/1 Salpetersäure g) 14 g/1 Thioharnstoff und h) Wasser zum Auffüllen auf 11.