CN108359989B - 一种电路板用镍铜合金层化学退镀组合物及其退镀方法 - Google Patents

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    • C23F1/34—Alkaline compositions for etching copper or alloys thereof

Abstract

本发明公开一种电路板用镍铜合金层化学退镀组合物及其退镀方法。所述退镀组合物包括间硝基苯磺酸钠50‑80 g/L、环己烷二胺四乙酸10‑20 g/L、辛基羟肟酸2‑5 g/L、氨水5‑10 g/L、以及水，pH值为7.2‑7.5。所述退镀方法包括以下步骤：（1）根据各组分含量，称取间硝基苯磺酸钠、环己烷二胺四乙酸、辛基羟肟酸依次溶于水，得到水溶液，然后再加入氨水，控制退镀液的pH值在7.2‑7.5范围；（2）将PCB/Sn/NiCu结构电路板浸泡于步骤（1）制备的退镀液中；（3）将步骤（2）中所述电路板取出，用水超声清洗并干燥；（4）将步骤（3）所述电路板表面浸泡到甲酸水溶液；（5）将步骤（4）所述电路板表面取出，用水超声清洗并干燥。

Description

一种电路板用镍铜合金层化学退镀组合物及其退镀方法
技术领域
本发明涉及退镀组合物及其退镀方法，尤其涉及一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物及其退镀方法。
背景技术
化学镀金属以优异的耐磨性、耐蚀性、可焊性和突出的电磁屏蔽特性被广泛利用，尤其镀层厚度均匀，仿型性好，特别适合于镀覆形状复杂的工件。尽管PCB工艺采用先进的技术、工艺操作上严格控制，也会由于种种原因而出现次品，如表面氧化、渗镀等，若直接报废，代价高昂；若进行返工，往往因为化学镀金属镀层的强耐腐蚀性，而困难很大。虽然一般PCB厂家发展了一些退化学镀镍的方法，但往往因为基材不同、工艺对象不同而难以直接应用到PCB 生产上，比如温度的限制对缓蚀性的更高的要求等。在传统的退镀液中，主要以高浓度硝酸为主要成分，退镀时很容易对基体造成严重腐蚀。另外，由于具有强氧化性浓硝酸的存在，在退镀时，硝酸会与金属反应，放出大量烟雾严重污染大气，对车间工作人员体造成严重伤害。
同时，由于PCB板表面并非沉积一层金属和/或合金，而有可能是多层金属和/或合金。退镀液对PCB表面镍铜合金层进行退镀处理时，退镀液的温度以及退镀浸泡处理时间可根据镍铜合金层的具体厚度进行优化和调整。然而大多数退镀液通常所采用严格控制退镀时间来退除镍铜合金层。虽然可以有效去除镍铜合金层，但是也容易出现退镀不完全、或者过度退除的现象，导致镍铜合金层的下层金属层退镀。
发明内容
本发明目的是提供一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物以及退镀方法，以解决现有退镀组合物过度腐蚀锡层的技术问题，同时解决退镀速率不稳定的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用如下技术方案是：
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物，包括间硝基苯磺酸钠 50-80 g/L、环己烷二胺四乙酸 10-20 g/L、辛基羟肟酸 2-5 g/L、氨水5-10 g/L、以及水，pH值为7.2-7.5。
进一步的，所述PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物，包括间硝基苯磺酸钠 60-70 g/L、环己烷二胺四乙酸 13-17 g/L、辛基羟肟酸 3-4 g/L、氨水6-8 g/L、以及水，pH值为7.2-7.5。
进一步的，所述PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物，还包括渗透剂 1-1.5 g/L。
进一步的，所述渗透剂为N-甲基吡咯烷酮。
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物退镀方法，其包括以下步骤：
（1）根据各组分含量，称取间硝基苯磺酸钠、环己烷二胺四乙酸、辛基羟肟酸依次溶于水，得到水溶液，然后再加入氨水，控制退镀液的pH值在7.2-7.5范围；
（2）将PCB/Sn/NiCu结构电路板浸泡于步骤（1）制备的退镀液中；
（3）将步骤（2）中所述电路板取出，用水超声清洗并干燥；
（4）将步骤（3）所述电路板表面浸泡到甲酸水溶液；
（5）将步骤（4）所述电路板表面取出，用水超声清洗并干燥。
进一步的，所述步骤（2）中浸泡温度为30-55℃，浸泡时间为2-8min。
进一步的，所述步骤（4）中所述甲酸的浓度为4-8 g/L。
进一步的，所述步骤（4）中浸泡温度为20-40℃，浸泡时间为5-10min。
本发明一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物中，涉及的各组分的作用分别为：间硝基苯磺酸钠分子中含有一个氧化基团—“NO2”，其氧化性比HNO3弱。这一特点使它既可将金属氧化成离子，又不致因氧化性太强，因而可以避免退镀速率过快，也避免了下层金属锡的过度腐蚀。
选取适当的络合剂对加快退镀速度是非常重要的。络合剂的作用是与被氧化的镀层金属离子形成稳定的络合物，使溶液中镀层金属离子活度下降，平衡电位负移，加速氧化。本发明优选具有特殊结构的环己烷二胺四乙酸，其可以动态调节退镀液中二价镍、铜离子的浓度，可以将其看作是二价镍、铜离子浓度调节剂。通过控制反应过程生成的镍、铜离子，其可以避免退镀的速率均匀性。环己烷二胺四乙酸与二价镍、铜离子络合的过程是可逆的，即环己烷二胺四乙酸会随着退镀组合物中二价镍、铜离子浓度实现动态平衡，例如二价镍、铜离子浓度偏高时，环己烷二胺四乙酸与二价镍、铜离子“络合”，使得二价镍、铜离子浓度降低，而当二价镍、铜离子浓度偏低时，环己烷二胺四乙酸释放之前被络合二价镍、铜离子，使得退镀组合物中二价镍、铜离子浓度升高。此外，具有环状结构的络合物环己烷二胺四乙酸能在金属锡表面吸附成膜，抑制退镀液对锡的腐蚀。
由于大部分退镀液中成分不仅能够腐蚀镍铜，同时也会对其他金属，例如锡、锌等腐蚀。为了避免由于时间控制不好而导致镍铜合金层退镀完全后对金属锡腐蚀，本发明利用辛基羟肟酸能够吸附在氢氧化锡（Sn(OH)2）表面，形成致密膜层，从而将金属锡与退镀组合物隔绝开，因而达到不腐蚀、退镀金属锡层的技术效果。为了。退镀液中含有弱碱性的氨水组分，其可以与金属锡发生反应，在金属锡表面生成一层氢氧化锡（Sn(OH)2）。氢氧化锡（Sn(OH)2）的化学性质不稳定，在强碱性条件下容易生成其他物质，所以退镀组合物的pH值控制在7.2-7.5范围内。氨水的作用相当于pH调节剂、同时氨水也可以与退镀组合物中镍、铜金属离子形成稳定的络合物。
由于退镀组合物在腐蚀掉镍铜合金层时，不可避免的腐蚀金属锡生成锡离子，由于退镀组合物中环己烷二胺四乙酸的存在，使得锡离子与其络合吸附在金属锡表面，进一步地阻止了金属锡的进一步腐蚀。
N-甲基吡咯烷酮作为渗透剂，能显著降低水的表面张力，具有优良的渗透力与润湿性，促进镍铜合金层的溶解及其镍、铜离子的螯合。
甲酸作为弱酸，可以与氢氧化锡（Sn(OH)2）发生反应，生成氯化锡，从而使得辛基羟肟酸脱落。并且弱酸环境下，锡并不与甲酸发生反应，避免了锡的腐蚀。
本发明的有益效果为：本发明所述退镀组合物采用间硝基苯磺酸钠作为镍铜腐蚀成为离子、环己烷二胺四乙酸与金属离子络合，两者之间相互协同保证了稳定的退镀速率。环己烷二胺四乙酸与辛基羟肟酸相互协同在金属锡表面形成致密的膜层，避免了金属锡的过度腐蚀。退镀过程不产生有害气体，减少了环境污染，改善工作环境；降低成本、工艺简单，有利于实际生产；退镀干净、效果良好。由于金属锡层没有腐蚀，其厚度并不发生变化，保证在之后再镀铜镍合金的繁琐工序。
附图说明
图1为本发明实施例1退镀后PCB电路板的扫描电镜图。
图2为本发明实施例2退镀后PCB电路板的扫描电镜图。
图3为本发明实施例3退镀后PCB电路板的扫描电镜图。
图4为本发明实施例4退镀后PCB电路板的扫描电镜图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物，包括间硝基苯磺酸钠 50g/L、环己烷二胺四乙酸 10g/L、辛基羟肟酸2g/L、氨水5g/L、以及水，pH值为7.2。
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物退镀方法，其包括以下步骤：（1）根据各组分含量，称取间硝基苯磺酸钠、环己烷二胺四乙酸、辛基羟肟酸分别溶于水，得到水溶液，然后再加入氨水，控制退镀液的pH值在7.2。
（2）将PCB/Sn/NiCu结构电路板浸泡于步骤（1）制备的退镀液中，浸泡温度为30℃，浸泡时间为8min。
（3）将步骤（2）中所述电路板取出，用水超声清洗并干燥。
（4）将步骤（3）所述电路板表面浸泡到甲酸水溶液，甲酸的浓度为4g/L，浸泡温度为30℃，浸泡时间为10min。
（5）将步骤（4）所述电路板表面取出，用水超声清洗并干燥。
实施例2
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物，包括间硝基苯磺酸钠 60g/L、环己烷二胺四乙酸 20g/L、辛基羟肟酸5g/L、氨水10g/L、N-甲基吡咯烷酮 1.0g/L以及水，pH值为7.3。
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物退镀方法，其包括以下步骤：（1）根据各组分含量，称取间硝基苯磺酸钠、环己烷二胺四乙酸、辛基羟肟酸、N-甲基吡咯烷酮分别溶于水，得到水溶液，然后再加入氨水，控制退镀液的pH值在7.3。
（2）将PCB/Sn/NiCu结构电路板浸泡于步骤（1）制备的退镀液中，浸泡温度为55℃，浸泡时间为2min。
（3）将步骤（2）中所述电路板取出，用水超声清洗并干燥。
（4）将步骤（3）所述电路板表面浸泡到甲酸水溶液，甲酸的浓度为5g/L，浸泡温度为40℃，浸泡时间为5min。
（5）将步骤（4）所述电路板表面取出，用水超声清洗并干燥。
实施例3
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物，包括间硝基苯磺酸钠 80g/L、环己烷二胺四乙酸 15g/L、辛基羟肟酸4g/L、氨水8g/L、N-甲基吡咯烷酮 1.5 g/L以及水，pH值为7.5。
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物退镀方法，其包括以下步骤：（1）根据各组分含量，称取间硝基苯磺酸钠、环己烷二胺四乙酸、辛基羟肟酸、N-甲基吡咯烷酮分别溶于水，得到水溶液，然后再加入氨水，控制退镀液的pH值在7.3。
（2）将PCB/Sn/NiCu结构电路板浸泡于步骤（1）制备的退镀液中，浸泡温度为40℃，浸泡时间为5min。
（3）将步骤（2）中所述电路板取出，用水超声清洗并干燥。
（4）将步骤（3）所述电路板表面浸泡到甲酸水溶液，甲酸的浓度为8g/L，浸泡温度为35℃，浸泡时间为7min。
（5）将步骤（4）所述电路板表面取出，用水超声清洗并干燥。
实施例4
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物，包括间硝基苯磺酸钠 70g/L、环己烷二胺四乙酸 13g/L、辛基羟肟酸3.5g/L、氨水6g/L、N-甲基吡咯烷酮 1.2g/L以及水，pH值为7.4。
一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物退镀方法，其包括以下步骤：（1）根据各组分含量，称取间硝基苯磺酸钠、环己烷二胺四乙酸、辛基羟肟酸、N-甲基吡咯烷酮分别溶于水，得到水溶液，然后再加入氨水，控制退镀液的pH值在7.3。
（2）将PCB/Sn/NiCu结构电路板浸泡于步骤（1）制备的退镀液中，浸泡温度为50℃，浸泡时间为4min。
（3）将步骤（2）中所述电路板取出，用水超声清洗并干燥。
（4）将步骤（3）所述电路板表面浸泡到甲酸水溶液，甲酸的浓度为7g/L，浸泡温度为30℃，浸泡时间为8min。
（5）将步骤（4）所述电路板表面取出，用水超声清洗并干燥。
从附图1-4可以看出，经过本发明所述退镀组合物处理的PCB/Sn/NiCu结构电路板表面平整，没有出现明显腐蚀缺陷，说明金属锡层并未腐蚀。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物，其特征在于，包括间硝基苯磺酸钠 50-80 g/L、环己烷二胺四乙酸 10-20 g/L、辛基羟肟酸 2-5 g/L、氨水5-10g/L、渗透剂1.0-1.5 g/L 以及水，pH值为7.2-7.5；所述渗透剂为N-甲基吡咯烷酮。
2.根据权利要求1所述的PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物，其特征在于，包括间硝基苯磺酸钠 60-70 g/L、环己烷二胺四乙酸 13-17 g/L、辛基羟肟酸 3-4g/L、氨水6-8 g/L、N-甲基吡咯烷酮1.0-1.5 g/L以及水，pH值为7.2-7.5。
3.一种如权利要求1-2任一项所述的PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物退镀方法，其包括以下步骤：
（1）根据各组分含量，称取间硝基苯磺酸钠、环己烷二胺四乙酸、辛基羟肟酸、N-甲基吡咯烷酮依次溶于水，得到水溶液，然后再加入氨水，控制退镀液的pH值在7.2-7.5范围；
（2）将PCB/Sn/NiCu结构电路板浸泡于步骤（1）制备的退镀液中；
（3）将步骤（2）中所述电路板取出，用水超声清洗并干燥；
（4）将步骤（3）所述电路板表面浸泡到甲酸水溶液；
（5）将步骤（4）所述电路板表面取出，用水超声清洗并干燥。
4.根据权利要求3所述的PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物退镀方法，其特征在于，所述步骤（2）中浸泡温度为30-55℃，浸泡时间为2-8min。
5.根据权利要求3所述的PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物退镀方法，其特征在于，所述步骤（4）中甲酸的浓度为4-8 g/L。
6.根据权利要求3所述的PCB/Sn/NiCu结构电路板用镍铜合金层化学退镀组合物退镀方法，其特征在于，所述步骤（4）中浸泡温度为30-40℃，浸泡时间为5-10min。
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