CN111041487A - 一种环保型pcb电镀挂架剥铜液及利用其的剥铜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型PCB电镀挂架剥铜液及利用其的剥铜方法。按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸200‑500g/L、双氧水300‑500g/L、磺酸基化合物0.1‑20g/L、醇5‑50g/L，余量为水。所述剥铜液可以使电镀挂架剥铜速率稳定在50‑70μm/min，具有剥铜速率稳定、双氧水分解率小的优点，大大保证了剥铜液的稳定性；此外，所述剥铜液不含有硝酸根等污染离子，不产生有害气体，符合环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及印制线路板制造领域，具体地说，涉及一种环保型PCB电镀挂架剥铜液及利用其的剥铜方法。
背景技术
印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)是以绝缘和导体材料为媒介，承载电子元器件，实现整机功能的重要电子部件。随着PCB行业的迅猛发展，PCB制备过程中产生的含氨氮废水排放量也日益增多。含氨氮废水的大量排放不仅会造成水环境污染、水体富营养化及水体赤潮等问题，还会在工业废水处理和回收利用工程中造成微生物繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水设备，影响热交换等问题。在硝化细菌的作用下，废水中的氨氮被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，完全氧化1mg氨氮约需4.6mg溶解氧，这对水体质量的改善和保护十分不利，会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用。PCB制备过程中产生的含氨氮废水主要来自碱性处理液，因为碱性处理液含有大量的氨水、氯化铵等物质，导致碱性处理之后的废水中氨氮浓度极高。
电镀作为PCB生产过程中的重要工艺步骤，往往需要一些器件，例如电镀挂架，跟随PCB样品板浸没于电镀液中，从而导致这些器件表面会沉积一层镀层，主要是铜层。因此，电镀工艺之后的剥铜处理是非常重要的一个环节。因为碱性处理液会产生含氨氮废水，所以传统工艺主要采用工业硝酸作为剥铜液。但是，采用工业硝酸作为剥铜液，主要产物是Cu(NO3)2以及有毒的一氧化氮、二氧化氮酸性废气，不仅对环境产生很大影响，还会对员工健康带来危害。
为解决工业硝酸作为剥铜液所产生的废气污染和健康危害等问题，硫酸-双氧水体系得到广泛研究。例如CN108251840A公开了一种化学剥铜药水及剥铜方法，通过向硫酸-双氧水药水体系中加入剥铜剂和稳定剂，使得化学剥铜药水中双氧水的分解得到很好的控制，改善剥离效果，延长化学剥铜药水的剥离寿命。但是，该化学剥铜药水的剥铜速率最高仅为40μm/min。CN105239072A公开了一种电镀挂具退镀液及其退镀液方法，该退镀液包括硫酸50-280ml、双氧水18-80ml、添加剂30-100ml，余量为水。但是，该退镀液的剥铜速率仅为4-8μm/min，且铜离子的允许浓度最高仅达到50g/L。
以上现有技术虽然对硫酸-双氧水体系进行了一定优化，但仍然存在剥铜速率较慢、双氧水分解率较快、铜离子允许浓度较低的问题。因此，亟待开发出一种性能更优良的硫酸-双氧水剥铜液来解决上述问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸200-500g/L、双氧水300-500g/L、磺酸基化合物0.1-20g/L、醇5-50g/L，余量为水。所述剥铜液可以使电镀挂架剥铜速率稳定在50-70μm/min，具有剥铜速率稳定、双氧水分解率小的优点，大大保证了剥铜液的稳定性；此外，所述剥铜液不含有硝酸根等污染离子，不产生有害气体，符合环保要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸200-500g/L，如200g/L、250g/L、300g/L、350g/L、400g/L、450g/L或500g/L等，双氧水300-500g/L，如300g/L、350g/L、400g/L、450g/L或500g/L等，磺酸基化合物0.1-20g/L，如0.1g/L、1g/L、5g/L、10g/L、15g/L或20g/L等，醇5-50g/L，如5g/L、10g/L、20g/L、30g/L、40g/L或50g/L等，余量为水，以上数值范围并不仅限于所列举的数值，范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述剥铜液通过向硫酸-双氧水体系加入特定配比的磺酸基化合物和醇，可以有效控制双氧水的分解速率，使得双氧水能够缓慢稳定地释放氧气，进而使得电镀挂架剥铜速率稳定在50-70μm/min。此外，所述剥铜液不含有硝酸根等污染离子，不产生有害气体，符合环保要求。
作为本发明优选的技术方案，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸300-400g/L、双氧水400-450g/L、磺酸基化合物1-10g/L、醇10-20g/L，余量为水。
作为本发明优选的技术方案，所述磺酸基化合物包括烷基磺酸、烷基磺酸盐、芳基磺酸或胺基磺酸中的任意一种或至少两种的混合物，所述混合物典型但非限制性的实例是：烷基磺酸和烷基磺酸盐的混合物，烷基磺酸和芳基磺酸的混合物，芳基磺酸和胺基磺酸的混合物或烷基磺酸和胺基磺酸的混合物等。
作为本发明优选的技术方案，所述磺酸基化合物包括环己烷磺酸钠、环丙烷磺酸、3-(环己胺)-1-丙磺酸或对甲苯磺酸中的任意一种或至少两种的混合物，所述混合物典型但非限制性的实例是：环己烷磺酸钠和环丙烷磺酸的混合物，环己烷磺酸钠和对甲苯磺酸的混合物，环丙烷磺酸和3-(环己胺)-1-丙磺酸的混合物或环丙烷磺酸和对甲苯磺酸的混合物等。
作为本发明优选的技术方案，所述醇包括一元醇、二元醇或多元醇中的任意一种或至少两种的混合物，所述混合物典型但非限制性的实例是：一元醇和二元醇的混合物，二元醇和多元醇的混合物或一元醇和多元醇的混合物等。
作为本发明优选的技术方案，所述醇包括乙二醇、丙二醇、正丁醇或1,4-丁二醇中的任意一种或至少两种的混合物，所述混合物典型但非限制性的实例是：乙二醇和丙二醇的混合物，正丁醇和1,4-丁二醇的混合物，丙二醇和1,4-丁二醇的混合物或乙二醇、丙二醇和1,4-丁二醇的混合物等。
作为本发明优选的技术方案，所述水为去离子水。
本发明的目的之二在于提供一种利用目的之一所述剥铜液的剥铜方法，将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，进行剥铜处理。
作为本发明优选的技术方案，所述剥铜处理的温度为30-50℃，例如30℃、32℃、35℃、38℃、40℃、43℃、45℃、47℃或50℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述剥铜处理的时间为1-5min，例如1min、2min、3min、4min或5min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明所述剥铜液的剥铜速率稳定，可稳定在50-70μm/min；
(2)本发明所述剥铜液溶铜量高，铜离子的允许浓度可达40g/L；
(3)本发明所述剥铜液不含有硝酸根等污染离子，不产生有害气体，符合环保要求。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明所述环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸200-500g/L、双氧水300-500g/L、磺酸基化合物0.1-20g/L、醇5-50g/L，余量为水。所述剥铜液可以使电镀挂架剥铜速率稳定在50-70μm/min，具有剥铜速率稳定、双氧水分解率小的优点，大大保证了剥铜液的稳定性；此外，所述剥铜液不含有硝酸根等污染离子，不产生有害气体，符合环保要求。
实施例1
一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸300g/L、双氧水400g/L、环己烷磺酸钠0.3g/L、正丁醇5g/L，余量为水。
将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，在40℃下进行3min的剥铜处理，剥铜速率为59μm/min。
实施例2
一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸400g/L、双氧水450g/L、环丙烷磺酸1.6g/L、丙二醇13g/L，余量为水。
将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，在50℃下进行2min的剥铜处理，剥铜速率为68μm/min。
实施例3
一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸350g/L、双氧水420g/L、对甲苯磺酸1.3g/L、1,4-丁二醇7g/L，余量为水。
将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，在45℃下进行4min的剥铜处理，剥铜速率为65μm/min。
实施例4
一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸450g/L、双氧水350g/L、对甲苯磺酸5g/L、乙二醇17g/L，余量为水。
将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，在35℃下进行3min的剥铜处理，剥铜速率为53μm/min。
实施例5
一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸200g/L、双氧水300g/L、环己烷磺酸钠20g/L、异丙醇5g/L，余量为水。
将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，在50℃下进行1min的剥铜处理，剥铜速率为59μm/min。
实施例6
一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸500g/L、双氧水500g/L、环丙烷磺酸0.1g/L、丙二醇50g/L，余量为水。
将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，在30℃下进行5min的剥铜处理，剥铜速率为58μm/min。
实施例7
一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸350g/L、双氧水450g/L、环丙烷磺酸5g/L、正丁醇15g/L，余量为水。
将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，在35℃下进行4min的剥铜处理，剥铜速率为52μm/min。
对比例1
一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸350g/L、双氧水420g/L，余量为水。
将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，在45℃下进行4min的剥铜处理，剥铜速率为37μm/min。
将上述实施例和对比例所述剥铜液分别进行双氧水分解速率测试，具体测试方法为：将待测剥铜液在清洗槽中敞口放置，通过测定双氧水分解百分比随时间的变化，来表征双氧水分解速率的快慢，具体测试结果见表1。
表1
由上述结果可以看出，本发明所述环保型PCB电镀挂架剥铜液，可以使电镀挂架剥铜速率稳定在50-70μm/min，具有剥铜速率稳定、双氧水分解率小的优点，大大保证了剥铜液的稳定性；此外，所述剥铜液不含有硝酸根等污染离子，不产生有害气体，符合环保要求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种环保型PCB电镀挂架剥铜液，其特征在于，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸200-500g/L、双氧水300-500g/L、磺酸基化合物0.1-20g/L、醇5-50g/L，余量为水。
2.根据权利要求1所述的剥铜液，其特征在于，按照质量浓度计，所述剥铜液包括：硫酸300-400g/L、双氧水400-450g/L、磺酸基化合物1-10g/L、醇10-20g/L，余量为水。
3.根据权利要求1或2所述的剥铜液，其特征在于，所述磺酸基化合物包括烷基磺酸、烷基磺酸盐、芳基磺酸或胺基磺酸中的任意一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1至3任一项所述的剥铜液，其特征在于，所述磺酸基化合物包括环己烷磺酸钠、环丙烷磺酸、3-(环己胺)-1-丙磺酸或对甲苯磺酸中的任意一种或至少两种的混合物。
5.根据权利要求1至4任一项所述的剥铜液，其特征在于，所述醇包括一元醇、二元醇或多元醇中的任意一种或至少两种的混合物。
6.根据权利要求1至5任一项所述的剥铜液，其特征在于，所述醇包括乙二醇、丙二醇、正丁醇或1,4-丁二醇中的任意一种或至少两种的混合物。
7.根据权利要求1至6任一项所述的剥铜液，其特征在于，所述水为去离子水。
8.一种利用权利要求1至7任一项所述剥铜液的剥铜方法，其特征在于，将结铜的PCB电镀挂架完全浸泡在装有所述剥铜液的清洗槽中，进行剥铜处理。
9.根据权利要求8所述的剥铜方法，其特征在于，所述剥铜处理的温度为30-50℃。
10.根据权利要求8或9所述的剥铜方法，其特征在于，所述剥铜处理的时间为1-5min。
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