CN116377556A - 一种退锡电解液及退锡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种退锡电解液及退锡方法，包括50‑400g/L硫酸、2‑50g/L有机酸、0.5‑10g/L铜保护剂、0.5‑20g/L渗透剂和余量去离子水；将带退镀件连接至整流器正极作为阳极，将不锈钢板或者铜板放入退锡电解液中连接整流器负极作为阴极，设置稳定电流或者电位电解退镀，将待退镀件表面锡层溶解，使铜沉积到阴极板表面，采用恒定电位时，当电流降到零时停止电解。本发明能完全退除工件上的锡层以及铜锡合金层，退镀效率高；且能控制电解停止，避免造成过腐蚀，减少工件基材铜的损失；不产生酸雾，对环境友好；阴极沉积的铜层可直接回收利用，退镀液利于回收利用；工件锡层退镀与阴极铜层沉积同时进行，减少工艺流程。
Description
技术领域
本发明涉及电解退镀技术领域，尤其是一种退锡电解液及退锡方法。
背景技术
PCB(Printed Circuit Board，印刷线路板)又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。
锡具有良好的抗蚀性，可被用于印制电路板制造工艺中的半加成法工艺。通常，制造印刷电路板的工艺包括双面覆铜→机械加工→沉铜→贴膜→电镀铜→电镀锡→蚀刻→退锡→处理加工。
为了保护导电图形在碱性蚀刻过程不被腐蚀破坏，通常会在导电图形上电镀抗蚀金属锡。当蚀刻完成后，再去除抗蚀金属锡。
传统的退锡剂有氟化物型(由氢氟酸、氟盐、过氧化物等组成)和强碱型(由氢氧化钠、钠盐、氰化物等组成)，由于对环境污染较大，基本在上世纪90年代基本已被淘汰。
目前90％以上的退锡剂使用的是硝酸型(其主要成分是硝酸、硝酸盐、稳定剂、缓蚀剂等)，它具有退锡速度快，退锡容量大，退后铜面光亮等特点。
然而生产实践证明硝酸型退锡剂仍存在较大问题，如使用退锡过程中硝酸反应会伴随大量氮氧化物产生，对操作工人和环境危害过大；且残余废液残余硝酸含量高，既浪费资源又增加废液处理难度。
因此，亟需要一种新的退锡液以及退锡方法和工艺来减轻对环境危害且提高锡的回收利用以及废液处理。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种退锡电解液、去除铜基材上的含锡层的方法。
本发明的技术方案为：一种退锡电解液，包括以下组分：
作为优选的，所述有机酸包括乙酸、甲基磺酸、氨基磺酸、乳酸、苹果酸及柠檬酸中的一种或多种，通过所述的有机酸提高溶液中锡含量，抑制铜的溶解速度。
作为优选的，所述的铜保护剂包括咪唑、苯骈三氮唑(BTA)、甲基苯骈三氮唑(TTA)、巯基苯骈噻唑钠盐(MBT)中的一种或多种，通过所述的铜保护剂抑制基材铜金属的腐蚀。
作为优选的，所述渗透剂包括聚乙二醇400、丙二醇、非离子表面活性剂中的一种或多种，通过所述的渗透剂降低退锡组合液的表面张力而使该退锡组合液更易浸润锡或锡合金。
本发明还提供一种退锡方法，包括以下步骤：
S1)、将含锡层的铜基材作为阳极板以及不锈钢板或者铜板作为阴极板放入到退锡电解液中；
S2)、对阳极板和阴极板通电，施加恒定电流，监控电位变化，使得从基材去除含锡层到达相应的电位，停止通电。
作为优选的，步骤S2)中，所述的恒定电流的电流密度为1-10A/dm2。
作为优选的，步骤S2)中，所述的监控电位变化，停止通电是指：阳极电位到达设置的电流下基材铜层对应电位，停止电解过程，利用铜和锡的电极电位不同，控制阴极电位使铜析出，锡留在溶液中另外处理。
作为优选的，步骤S2)中，退锡电解液中电解出来铜锡合金中的铜离子沉积在阴极板上。
本发明的有益效果为：
1、本发明利用机酸提高溶液中锡含量，从而抑制铜的溶解速度，而且通过铜保护剂抑制基材铜金属的腐蚀，并且通过渗透剂降低退锡组合液的表面张力而使该退锡组合液更易浸润锡或锡合金；
2、本发明利用铜和锡的电极电位不同，控制阴极电位使铜析出，而且本发明具有电解可控，减少铜基材的损失，且铜离子沉积到阴极板，废液大部分为锡离子，具有废液再生、循环利用、废液零排放、锡和铜回收率高等优点；
3、本发明的铜件表面镀锡层电解退镀的方法能完全退除工件上的锡层以及铜锡合金层，退镀效率高；且能控制电解停止，避免造成过腐蚀，减少工件基材铜的损失；不产生酸雾，对环境友好；阴极沉积的铜层可直接回收利用，退镀液成分简单，有利于回收利用；工件锡层退镀与阴极铜层沉积同时进行，减少工艺流程。
附图说明
图1为本发明实施例5在不同扫速镀锡覆铜板在实施例1的退锡电解液中的从-0.8到0.6V线性伏安曲线图；
图2为本发明实施例5的锡覆铜板在实施例1的退锡电解液在0.09A下恒电流电位图；
图3为本发明实施例5的锡覆铜板在实施例1的退锡电解液中不同电流下恒电流电位图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1
退锡电解液1
本实施例配置退锡电解液1L，退锡电解液各组分及其含量如下：
退锡电解液的配置方法如下：
a1)、将108.00mL的98％浓硫酸，一边搅拌一边缓慢加入去离子水中，降至常温得到硫酸溶液；
a2)、称取5.00g氨基磺酸，1.00g苯并三氮唑加入到硫酸溶液中，搅拌使之混合均匀，得到混合溶液；
a3)、取2.00mL聚乙二醇400加入到混合溶液中搅拌均匀，并加入去离子水定容至1L，记得到退锡电解液1。
实施例2
退锡电解液2
本实施例退锡电解液1L，退锡电解液各组分及其含量如下：
本实施例2的退锡电解液配置方法参考实施例1，记得到退锡电解液2，在此不再赘述。
实施例3
退锡电解液3
本实施例配置退锡电解液1L，退锡电解液各组分及其含量如下：
本实施例3的退锡电解液配置方法参考实施例1，记得到退锡电解液3，在此不再赘述。
实施例4
退锡电解液4
本实施例配置退锡电解液1L，退锡电解液各组分及其含量如下：
本实施例4的退锡电解液配置方法参考实施例1，记得到退锡电解液4，在此不再赘述。
实施例5
本实施案例选用的如下含锡层的基材来执行退锡工艺：含锡的基材的尺寸为20mm×20mm，含锡厚度为5-7μm。利用实施例1-4制备的退锡电解液对上述基材进行退锡处理，具体如下：
1)、将实施例1制备的退锡电解液置于相应的电解槽中，将待退镀的铜件放入退镀液中接整流器正极作为阳极，将铜板放入退镀液中接整流器负极为阴极，组成电解退镀系统，其中，待退镀的铜件需连接电位监控；
2)、打开整流器，输出恒定直流电至退镀系统，开始电解退镀，铜件表面的锡层开始溶解到铜锡合金层溶解，铜板表面的铜层不断沉积，如图2所示，通过监控电位可以发现，前125s为锡层在-0.4V左右溶解退掉，之后是铜锡合金层在0.14V到0.18V范围内溶解退掉，后200s是铜层电位0.18V；
3)、到达该铜层电位时停止电解表明电解退镀完成，取出观察基材全部露出；
4)、将铜件取出，清洗，且溶解的铜能在阴极板获得，退锡废液主要是硫酸锡，方便回收处理废液。
从图1可以看出，从-0.6V开始退锡，随着电压增加，锡失去电子被剥离，随着锡层被完全剥离，剩下铜锡合金在-0.2V到0V电压范围相当于钝化了不发生反应。随着电压增加到0V，铜锡合金被剥离，然后是铜层发生反应。斜率有轻微变化。由图3可以看出，电流越大，锡层溶解速率越快，且退锡电位会变高，这是因为极化的原因导致电位升高。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (8)
1.一种退锡电解液，其特征在于，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种退锡电解液，其特征在于：所述有机酸包括乙酸、甲基磺酸、氨基磺酸、乳酸、苹果酸及柠檬酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种退锡电解液，其特征在于：所述的铜保护剂包括咪唑、苯骈三氮唑(BTA)、甲基苯骈三氮唑(TTA)、巯基苯骈噻唑钠盐(MBT)中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种退锡电解液，其特征在于：所述渗透剂包括聚乙二醇400、丙二醇、非离子表面活性剂中的一种或多种。
5.一种退锡方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)、将含锡层的铜基材作为阳极板以及不锈钢板或者铜板作为阴极板放入到权利要求1-4任一项所述的退锡电解液中；
S2)、对阳极板和阴极板通电，施加恒定电流，监控电位变化，使得从基材去除含锡层到达相应的电位，停止通电。
6.根据权利要求5所述的一种退锡方法，其特征在于：步骤S2)中，所述的恒定电流的电流密度为1-10A/dm2。
7.根据权利要求6所述的一种退锡方法，其特征在于：步骤S2)中，所述的监控电位变化，停止通电是指：阳极电位到达设置的电流下基材铜层对应电位，停止电解过程。
8.根据权利要求5所述的一种退锡方法，其特征在于：步骤S2)中，退锡电解液中电解出来铜锡合金中的铜离子沉积在阴极板上。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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