CN111926332B - 一种锡面保护剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种锡面保护剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锡面保护剂及其制备方法与应用，属于印制电路板生产加工领域。该锡面保护剂按照以下方法配制：将麦芽糖浆、硫酸锌溶于水中，保持反应温度为60‑70℃，搅拌65‑75min，添加植酸钠和没食子酸，采用碳酸钠调节反应体系溶液pH为8‑9，反应50‑65min，此时得到多羟基复合溶液，将反应温度降至50‑55℃，以氢氧化钠调节溶液pH为8‑9，加入聚琥珀酰亚胺，搅拌溶液，然后以碳酸钠溶液控制反应pH为8‑9，当固体完全溶解后，继续反应85‑100min，即可得到所述耐碱锡面保护剂。该锡面保护剂在碱性环境中的稳定性较好，在PCB去膜段过程中可有效减缓镀锡层的腐蚀速率。

Description

一种锡面保护剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于印制电路板生产加工领域，具体涉及一种锡面保护剂及其制备方法与应用。
背景技术
随着电子行业的飞速发展，印制电路板的应用范围逐步扩大。在加工电路板的过程中，为保护铜基体不被氧化，防止其与空气反应，一般会在铜基体上镀锡，同时，镀锡也能提高印制电路板的可焊性；另外，在电路图显影完成后，退膜前也需进行镀锡，其作用是保护铜导体在退膜时不被蚀刻掉。但是，目前工业上常用的退膜剂为3-4wt.％的氢氧化钠，在强碱性环境中印制电路板上会发生部分溶锡现象，因此往往需要较厚的镀锡层才能起到保护作用，成本相对较高。基于此，现有技术中提供了一些锡面保护剂，它们能在一定程度上减缓镀锡层的腐蚀，但在碱性环境中的稳定性仍有待提高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种在碱性环境中较为稳定的锡面保护剂及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种锡面保护剂，所述锡面保护剂的制备原料中包含多羟基复合物和聚琥珀酰亚胺。
在本发明锡面保护剂制备过程中，添加多羟基复合物，具有很好的抗氧化性能，可以提高金属锡的耐蚀性，并且在碱性环境中较稳定。此外，聚琥珀酰亚胺的加入，对多羟基复合溶液具有改性作用，其极性基团的中心原子如O、N等有未共用的孤对电子，金属表面存在空轨道时可相互作用形成配位键，使保护剂分子吸附于金属表面，隔绝金属锡与氢氧化钠，减缓其腐蚀。
优选地，所述多羟基复合物由麦芽糖浆、植酸钠和没食子酸组成。
同时本发明还提供一种上述锡面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将麦芽糖浆、硫酸锌溶于水中，在60-70℃条件下搅拌65-75min；
(2)待步骤(1)搅拌完成后，加入植酸钠和没食子酸，控制反应体系溶液pH为8-9，反应50-65min，得到多羟基复合溶液；
(3)待步骤(2)反应完成后，将反应温度降至50-55℃，以氢氧化钠调节溶液pH为8-9，加入聚琥珀酰亚胺，搅拌溶液，控制反应过程中的pH为8-9，当固体完全溶解后，继续反应85-100min，得到所述锡面保护剂。
优选地，相对于每30g麦芽糖浆，聚琥珀酰亚胺的添加量为10-12g。
优选地，所述步骤(1)中相对于每30g麦芽糖浆，硫酸锌的添加量为5g，水的用量为75-80mL。
麦芽糖的浓度不可过高，否则在碱液中不稳定；硫酸锌具有缓蚀作用，可减缓对镀锡层的腐蚀现象。
优选地，所述步骤(2)中相对于每30g麦芽糖浆，植酸钠与没食子酸共需添加8-12g，其中植酸钠与没食子酸的质量比为：植酸钠：没食子酸＝(6.5-7.0):(3.0-3.5)。
植酸钠和没食子酸为缓蚀剂，其结构中含有大量羟基，但没食子酸溶解度不高，添加过多会析出，植酸钠过多也会使锡面保护剂在碱液中不稳定。
优选地，相对于每30g麦芽糖浆，聚琥珀酰亚胺的添加量为11g。
优选地，所述步骤(2)、(3)中，以碳酸钠控制反应体系pH为8-9，同时碳酸钠具有缓蚀作用。
另外，本发明还提供了一种上述锡面保护剂在PCB去膜段过程中的应用。
优选地，在PCB去膜段过程中，去膜剂由氢氧化钠、水和所述锡面保护剂组成，其中氢氧化钠的质量分数为4％，锡面保护剂的质量分数为0.5-1％。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种锡面保护剂，主要是以沉淀膜型保护和吸附膜型保护的方式来减缓镀锡层的腐蚀。所述锡面保护剂中麦芽糖提供了大量羟基基团，具有良好的抗氧化性，植酸钠作为缓蚀剂，可在金属表面生成防腐的沉淀膜，对金属进行保护，没食子酸具有酚羟基，还原性较强，可阻止锡的氧化，加入聚琥珀酰亚胺后可得到多羟基复合溶液改性产物，其极性基团的中心原子N、O具有未共用的孤对电子，可在金属表面存在空轨道时相互作用，形成配位，化学吸附在金属表面，改变金属表面的电荷状态和界面性质,使金属表面能量起伏趋于稳定,增加腐蚀反应的活化能，减缓腐蚀速率。制备所述锡面保护剂过程中使用的多种药剂之间存在协同作用，复配后可取得更好的缓蚀效果，并且所述锡面保护剂可在碱性环境下长期保持稳定状态，在PCB去膜段的去膜剂中加入本发明所述锡面保护剂，无需每天补加药剂，其使用周期与去膜剂换槽周期可保持一致。
附图说明
图1为未经处理的镀锡光板的截面图；
图2为经氢氧化钠质量分数为4％、实施例1的质量分数为0.5％的去膜剂处理的镀锡板的截面图；
图3为经质量分数为4％的氢氧化钠处理的镀锡板的截面图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述锡面保护剂的一种实施例，本实施例所述锡面保护剂的制备方法如下：
将30g麦芽糖浆、5g硫酸锌溶于77mL水中，保持反应温度65℃，搅拌70min，添加10g植酸钠和没食子酸(植酸钠与没食子酸质量比为：植酸钠：没食子酸＝6.7:3.3)，以碳酸钠调节反应体系溶液pH为8.5，反应60min，此时得到多羟基复合溶液，将反应温度降至53℃，以氢氧化钠调节溶液pH为8.5，加入11g聚琥珀酰亚胺，搅拌溶液，以碳酸钠溶液控制反应过程中的pH为8.5，当固体完全溶解后，继续反应90min，得到所述锡面保护剂。
实施例2
本发明所述锡面保护剂的一种实施例，本实施例所述锡面保护剂的制备方法如下：
将30g麦芽糖浆、5g硫酸锌溶于77mL水中，保持反应温度65℃，搅拌70min，添加10g植酸钠和没食子酸(植酸钠与没食子酸质量比为：植酸钠：没食子酸＝6.7:3.3)，以碳酸钠调节反应体系溶液pH为8.5，反应60min，此时得到多羟基复合溶液，将反应温度降至53℃，以氢氧化钠调节溶液pH为8.5，加入10g聚琥珀酰亚胺，搅拌溶液，以碳酸钠溶液控制反应过程中的pH为8.5，当固体完全溶解后，继续反应90min，得到所述锡面保护剂。
实施例3
本发明所述锡面保护剂的一种实施例，本实施例所述锡面保护剂的制备方法如下：
将30g麦芽糖浆、5g硫酸锌溶于75mL水中，保持反应温度60℃，搅拌75min，添加8g植酸钠和没食子酸(植酸钠与没食子酸质量比为：植酸钠：没食子酸＝7.0:3.0)，以碳酸钠调节反应体系溶液pH为8，反应50min，此时得到多羟基复合溶液，将反应温度降至50℃，以氢氧化钠调节溶液pH为8，加入10g聚琥珀酰亚胺，搅拌溶液，以碳酸钠溶液控制反应过程中的pH为8，当固体完全溶解后，继续反应85min，得到所述锡面保护剂。
实施例4
本发明所述锡面保护剂的一种实施例，本实施例所述锡面保护剂的制备方法如下：
将30g麦芽糖浆、5g硫酸锌溶于80mL水中，保持反应温度70℃，搅拌65min，添加12g植酸钠和没食子酸(植酸钠与没食子酸质量比为：植酸钠：没食子酸＝6.5:3.5)，以碳酸钠调节反应体系溶液pH为9，反应65min，此时得到多羟基复合溶液，将反应温度降至55℃，以氢氧化钠调节溶液pH为9，加入12g聚琥珀酰亚胺，搅拌溶液，以碳酸钠溶液控制反应过程中的pH为9，当固体完全溶解后，继续反应100min，得到所述锡面保护剂。
对比例1
将30g麦芽糖浆、5g硫酸锌溶于77mL水中，保持反应温度65℃，搅拌70min，添加10g植酸钠和没食子酸(植酸钠与没食子酸质量比为：植酸钠：没食子酸＝6.7:3.3)，以碳酸钠调节反应体系溶液pH为8.5，反应60min。
对比例2
将5g硫酸锌溶于77mL水中，保持反应温度65℃，搅拌70min，添加10g植酸钠和没食子酸(植酸钠与没食子酸质量比为：植酸钠：没食子酸＝6.7:3.3)，以碳酸钠调节反应体系溶液pH为8.5，反应60min，此时得到多羟基复合溶液，将反应温度降至53℃，以氢氧化钠调节溶液pH为8.5，加入11g聚琥珀酰亚胺，搅拌溶液，以碳酸钠溶液控制反应过程中的pH为8.5，当固体完全溶解后，继续反应90min，得到所述锡面保护剂。
表1是实施例1～4与对比例1～2对镀锡光板保护能力的测试结果，测试过程是在氢氧化钠质量分数为4％的去膜溶液中完成的，其中，实施例1～2及对比例1～2所提供的锡面保护剂在去膜溶液中的质量分数为0.5％，实施例3与对比例2在测试时相对于质量分数为4％的氢氧化钠，锡面保护剂的质量分数为0.75％，实施例4在测试时相对于质量分数为4％的氢氧化钠，锡面保护剂的质量分数为1％。
表1实施例1～4与对比例1～2对镀锡光板保护能力测试结果
Figure BDA0002588459240000051
从表中可明显观察到，实施例1～4对镀锡光板均具有较好的保护能力，性能远优于对比例1～2所述锡面保护剂，并且5天后上清液中锡离子浓度几乎没有变化，表明本发明所述锡面保护剂在碱性环境中具有很好的稳定性。
表2实施例1上线测试结果
测试序号 数量 电流密度 电镀时间 锡厚(平均)/um 去膜后锡面品质
1 8 7ASF 8min 2.945 无溶锡
2 8 7ASF 8min 2.735 无溶锡
3 8 8ASF 8min 3.489 无溶锡
4 8 8ASF 8min 3.582 无溶锡
表2是将实施例1所述锡面保护剂进行上线测试的结果，结果表明，在实际PCB生产的去膜段过程中，本发明所述锡面保护剂仍然具有较好的保护能力。
附图1是镀锡光板的截面图，锡层平均厚度约为1.70μm；附图2是以氢氧化钠质量分数为4％、锡面保护剂质量分数为0.5％的去膜溶液处理后的截面图，锡层平均厚度约为1.61μm；附图3是以质量分数为4％的氢氧化钠处理后的截面图，锡层平均厚度约为1.37μm。由此可知，本发明所述锡面保护剂可有效减缓锡层的腐蚀速率，具有较好的抗蚀性。实施例2～4对锡层同样具有较好的保护作用，在表1的测试数据中已有显示，这里不再赘述。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种锡面保护剂，其特征在于，所述锡面保护剂的制备原料包含多羟基复合物、聚琥珀酰亚胺和硫酸锌；所述多羟基复合物由麦芽糖浆、植酸钠和没食子酸组成。
2.一种如权利要求1所述的锡面保护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将麦芽糖浆、硫酸锌溶于水中，在60-70℃条件下搅拌65-75min；
（2）待步骤（1）搅拌完成后，加入植酸钠和没食子酸，控制反应体系溶液pH为8-9，反应50-65min，得到多羟基复合溶液；
（3）待步骤（2）反应完成后，将反应温度降至50-55℃，以氢氧化钠调节溶液pH为8-9，加入聚琥珀酰亚胺，搅拌溶液，控制反应过程中的pH为8-9，当固体完全溶解后，继续反应85-100min，得到所述锡面保护剂。
3.如权利要求2所述的锡面保护剂的制备方法，其特征在于，相对于每30g麦芽糖浆，聚琥珀酰亚胺的添加量为10-12g。
4.如权利要求2所述的锡面保护剂的制备方法，其特征在于，相对于每30g麦芽糖浆，硫酸锌的添加量为5g，水的用量为75-80mL。
5.如权利要求2所述的锡面保护剂的制备方法，其特征在于，相对于每30g麦芽糖浆，所述步骤（2）中植酸钠与没食子酸共需添加8-12g，植酸钠与没食子酸的质量比为：植酸钠：没食子酸=（6.5-7.0）:（3.0-3.5）。
6.如权利要求3所述的锡面保护剂的制备方法，其特征在于，相对于每30g麦芽糖浆，聚琥珀酰亚胺的添加量为11g。
7.如权利要求2所述的锡面保护剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）、（3）中，以碳酸钠控制反应体系pH为8-9。
8.一种如权利要求1所述的锡面保护剂在PCB生产的去膜段过程中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述去膜段过程中去膜剂由氢氧化钠、水和所述锡面保护剂组成，其中氢氧化钠的质量分数为4%，锡面保护剂的质量分数为0.5-1%。
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