CN116583026B - 一种ic载板退锡方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种IC载板退锡方法及其应用，涉及IC载板生产技术领域。一种IC载板退锡方法，依次包括退锡一段和退锡二段；所述退锡一段采用无机退锡液，退锡温度20‑35℃，退锡时间15‑30s；所述退锡二段采用IC载板退锡液，退锡温度20‑35℃，退锡时间15‑30s；按质量分数计，所述IC载板退锡液包括以下成分：硝酸15‑22%，盐酸2‑8%，络合剂15‑25%，缓蚀剂0.1‑5%，余量的水。本发明的方法，通过两段退锡步骤对IC载板进行退锡处理，使得IC载板退锡完全，退锡后的产品光亮、平整在较低硝酸含量下，能够产生良好的退锡效果，且成分环保，毒性小，稳定性佳。
Description
技术领域
本发明涉及IC载板生产技术领域，尤其是指一种IC载板退锡方法及其应用。
背景技术
IC 载板又称封装基板，是连接并传递裸芯片（DIE）与印刷电路板(PCB)之间信号的载体, 功能主要是保护电路、固定线路与导散余热，是封装制程中的关键部件; IC 载板由 HDI（高密互联）技术发展而来,而HDI由普通PCB板发展得到,典型的PCB板就是利用蚀刻未被锡或锡合金层覆盖的镀铜层而保留镀成图形的锡层或锡合金层及其覆盖的底铜，因镀锡或锡合金过程如同在铜箔上印制图形，所以简称为印刷线路板。蚀刻结束后对锡或锡合金层的处理工艺一般分为两种，一种是保留，做成锡或锡合金层印制板；另一种是将其退除后镀其他镀层。
PCB上的锡或锡合金层可以用退锡剂去除，铜底材进行镀锡后，在铜锡结合部之间会形成0.05-0.1μm的铜锡合金层，而表面的锡层由于钝化膜的存在，也很难有效去除。为了降低成本以及绿色环保,部分IC 载板仍会采用沉锡或者锡合金的方法进行表面处理, 而基于IC载板的高精细度要求,在去除锡或锡合金层的过程中,如何保障IC载板的完整性也是现如今所面临的的技术难题。
CN 101962776A中国发明专利申请公开了一种退锡剂，是由以下组分配制而成，各组分的含量如下：70％硝酸500-650g/L；盐酸50-70g/L；硝酸铁4.3-8.6g/L、三氯化铁2.9-5.8g/L或六水三氯化铁4.8-9.7g/L；有机酸类络合剂0.5-25g/L；水溶性有机胺1-50g/L，铜的有机缓蚀剂1-10g/L，稳定剂1-2g/L，表活剂1-5g/L，小分子醇0.1-1g/L，余量为水。该退锡剂可以很快的完全退除锡或锡合金层，退镀过程基本不产生或很少产生含氮氧化物的盐雾，具有淤泥量少、退镀液寿命长、对底层的铜没有强烈腐蚀、底材光亮等优点。
CN 113564602A中国发明专利申请公开了一种线路板用单液型剥锡液，包括以下按质量百分比计算的组分：硝酸铁4-10％，三氯化铁1-3％，柠檬酸5-15％，氨基磺酸0.5-2％，尿素0.5-1.5％，盐酸0.5-1 .5％，BTA0.5-2％，68％硝酸30-40％，水40-50％。该IC载板用单液型剥锡液，可专用于线路板，具有退锡时烟雾小、不易沉淀、咬铜速率小的优点。
上述退锡剂均能够产生较好的退锡效果，但是加入的硝酸含量较高，腐蚀性较大，对于精细度指标的IC载板而言,会造成较大的损伤,且增大了废液处理的难度和对环境的危害。同时，有机缓蚀剂选为苯并三氮唑，毒性较强。稳定剂为硫脲、硫脲衍生物或尿素等，硫脲不稳定，使得体系不稳定；尿素含氮量高，加大了后续废液处理的难度。
因此，急需研究一种IC载板退锡方法，在较低硝酸含量下，能够产生良好的退锡效果，且成分环保，毒性小，稳定性佳，后续可以从废液中回收纯度较高的金属锡。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明提供一种IC载板退锡方法，通过两段退锡步骤对IC载板进行退锡处理，退锡一段中采用硝酸对IC载板的锡层进行处理，同时为了控制退锡速率以及防止对铜的腐蚀，加入了氯化铜；退锡二段进一步对IC载板残余的锡层以及铜锡合金层进行退锡处理，同时在铜层表面形成均匀、致密的缓蚀膜，防止铜层产生过蚀现象；两步骤结合，使得IC载板退锡完全，退锡后的产品光亮。同时，采用的无机退锡液和IC载板退锡液成分简单、安全环保，且使用方便，退锡功效显著，退锡后铜层光亮。
为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：
一种IC载板退锡方法，依次包括退锡一段和退锡二段；所述退锡一段采用无机退锡液，退锡温度20-35℃，退锡时间15-30s；所述退锡二段采用IC载板退锡液，退锡温度20-35℃，退锡时间15-30s；
按质量分数计，所述IC载板退锡液包括以下成分：硝酸15-22%，盐酸2-8%，络合剂15-25%，缓蚀剂0.1-5%，余量的水；
所述络合剂为乳酸、丁二酸和柠檬酸的混合物；
所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮和乙二胺四乙酸盐的混合物；
所述无机退锡液包括以下成分：硝酸15-20wt%，氯化铜2-6wt%和余量的水。
优选的，所述硝酸的浓度为65-70%，所述盐酸的浓度为30-38%。
优选的，所述络合剂中，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：0.6-1：1-1.4。
优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000-10000。
优选的，所述缓蚀剂中，聚乙烯吡咯烷酮和乙二胺四乙酸盐的质量比为1-3：1。
优选的，所述乙二胺四乙酸盐选自乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸二钾中的至少一种。
优选的，按质量分数计，所述IC载板退锡液由以下成分组成：硝酸15-20%，盐酸2-6%，络合剂15-22%，缓蚀剂0.1-2%，水余量。
优选的，所述无机退锡液包括以下成分：硝酸15-20wt%，氯化铜4-6wt%和余量的水。
优选的，所述IC载板退锡液的制备方法为，将硝酸、盐酸、络合剂、缓蚀剂和余量的水搅拌混合得到。
同时，本发明还提供上述的IC载板退锡方法在IC载板制备中的应用。
有益效果
（1）本发明提供一种IC载板退锡方法，通过两段退锡步骤对IC载板进行退锡处理，退锡一段中采用硝酸对IC载板的锡层进行处理，同时为了控制退锡速率以及防止对铜的腐蚀，加入了氯化铜；退锡二段进一步对IC载板残余的锡层以及铜锡合金层进行退锡处理，同时在铜层表面形成均匀、致密的缓蚀膜，防止铜层产生过蚀现象；两步骤结合，使得IC载板退锡完全，退锡后的产品光亮、平整。
（2）本发明提供一种IC载板退锡方法，退锡二段中，采用复配酸与锡层反应，使锡以二价锡形式存在；复配的络合剂能够络合二价锡，抑制四价锡的形成，从而避免沉淀的生成；复配的缓释剂，能够在铜层形成均匀、致密的缓蚀膜，防止铜层产生过蚀现象，抑制溶液中的二价铜离子的产生，进而抑制四价锡的形成。即络合剂和缓蚀剂的加入，能够与硝酸、盐酸相互作用，提高IC载板退膜液的稳定性，延长其使用寿命，同时，还能够保护铜层，平衡退锡速率，防止退锡速率过快导致的铜层过蚀现象的发生。
（3）本发明提供一种IC载板退锡方法，采用的无机退锡液和IC载板退锡液成分简单、安全环保，且使用方便，退锡功效显著，退锡后铜层光亮；可应用于IC载板的制备过程中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为经实施例1的IC载板退锡方法的IC载板的微观效果图；
图2为经对比例1的IC载板退锡方法的IC载板的微观效果图；
图3为经对比例14的IC载板退锡方法的IC载板的微观效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
一种IC载板退锡方法，
依次包括退锡一段和退锡二段；所述退锡一段采用无机退锡液，退锡温度20-35℃，退锡时间15-30s；所述退锡二段采用IC载板退锡液，退锡温度20-35℃，退锡时间15-30s；
按质量分数计，IC载板退锡液包括以下成分：硝酸15-22%，盐酸2-8%，络合剂15-25%，缓蚀剂0.1-5%，余量的水；
硝酸的浓度为65-70%，盐酸的浓度为30-38%。
络合剂为乳酸、丁二酸和柠檬酸的混合物；络合剂中，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：0.6-1：1-1.4。
缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮和乙二胺四乙酸盐的混合物。优选的，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000-10000，乙二胺四乙酸盐选自乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸二钾中的至少一种。缓蚀剂中，聚乙烯吡咯烷酮和乙二胺四乙酸盐的质量比为1-3：1。
优选的，按质量分数计，所述IC载板退锡液由以下成分组成：硝酸15-20%，盐酸2-6%，络合剂15-22%，缓蚀剂0.1-2%，水余量。
IC载板退锡液的制备方法为，将硝酸、盐酸、络合剂、缓蚀剂和余量的水搅拌混合得到。
无机退锡液包括以下成分：硝酸15-20wt%，氯化铜2-6wt%和余量的水；优选的，无机退锡液包括：硝酸15-20wt%，氯化铜4-6wt%和余量的水。
上述的IC载板退锡方法可应用于IC载板制备过程中。
实施例1,具体为：
按照如下配方依次将硝酸、盐酸、络合剂、缓蚀剂和余量的水加入反应釜中，于常温下搅拌混合得到IC载板退锡液，药水密封储存备用。
硝酸20.0%，具体的硝酸选为浓度68%的硝酸；
盐酸6.0%，具体的盐酸选为浓度35%的盐酸；
络合剂20.0%，具体的，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：0.8：1.2；
缓蚀剂2.0%，具体的，聚乙烯吡咯烷酮与乙二胺四乙酸二钠的质量比为2:1, 聚乙烯吡咯烷酮的分子量为9000；
余量为水。
实施例2,具体为：
按照如下配方依次将硝酸、盐酸、络合剂、缓蚀剂和余量的水加入反应釜中，于常温下搅拌混合得到IC载板退锡液，药水密封储存备用。
硝酸22.0%，具体的硝酸选为浓度68%的硝酸；
盐酸8.0%，具体的盐酸选为浓度35%的盐酸；
络合剂25.0%，具体的，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：1.0：1.4；
缓蚀剂5.0%，具体的，聚乙烯吡咯烷酮与乙二胺四乙酸二钾的质量比为3:1, 聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000；
余量为水。
实施例3,具体为：
按照如下配方依次将硝酸、盐酸、络合剂、缓蚀剂和余量的水加入反应釜中，于常温下搅拌混合得到IC载板退锡液，药水密封储存备用。
硝酸15.0%，具体的硝酸选为浓度68%的硝酸；
盐酸2.0%，具体的盐酸选为浓度35%的盐酸；
络合剂15.0%，具体的，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：0.6：1.0；
缓蚀剂0.5%，具体的，聚乙烯吡咯烷酮与乙二胺四乙酸二钠的质量比为1:1, 聚乙烯吡咯烷酮的分子量为10000；
余量为水。
实施例4,具体为：
按照如下配方依次将硝酸、盐酸、络合剂、缓蚀剂和余量的水加入反应釜中，于常温下搅拌混合得到IC载板退锡液，药水密封储存备用。
硝酸18.0%，具体的硝酸选为浓度68%的硝酸；
盐酸4.0%，具体的盐酸选为浓度35%的盐酸；
络合剂20.0%，具体的，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：1：1；
缓蚀剂2.0%，具体的，聚乙烯吡咯烷酮与乙二胺四乙酸二钠的质量比为2:1, 聚乙烯吡咯烷酮的分子量为9500；
余量为水。
实施例5,具体为：
按照如下配方依次将硝酸、盐酸、络合剂、缓蚀剂和余量的水加入反应釜中，于常温下搅拌混合得到IC载板退锡液，药水密封储存备用。
硝酸20.0%，具体的硝酸选为浓度68%的硝酸；
盐酸4.0%，具体的盐酸选为浓度35%的盐酸；
络合剂20.0%，具体的，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：1：1；
缓蚀剂3.0%，具体的，聚乙烯吡咯烷酮与乙二胺四乙酸二钠的质量比为2.5:1, 聚乙烯吡咯烷酮的分子量为10000；
余量为水。
同时根据实施例1设置以下对比例,对比例与实施例1的区别如下表1。
表1 对比例与实施例1的区别表（/质量分数）
| 与实施例1的区别 | |
| 对比例1 | 区别仅在于：成分中，硝酸含量为12% |
| 对比例2 | 区别仅在于：成分中不含盐酸 |
| 对比例3 | 区别仅在于：成分中，盐酸含量为12% |
| 对比例4 | 区别仅在于：络合剂为柠檬酸 |
| 对比例5 | 区别仅在于：络合剂为乳酸和丁二酸的混合物，乳酸和丁二酸的质量比为1:0.8 |
| 对比例6 | 区别仅在于：络合剂中，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：0.2：1.2 |
| 对比例7 | 区别仅在于：络合剂中，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：1.4：1.2 |
| 对比例8 | 区别仅在于：络合剂中，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：0.8：0.6 |
| 对比例9 | 区别仅在于：络合剂中，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：0.8：1.6 |
| 对比例10 | 区别仅在于：成分中，络合剂含量为12% |
| 对比例11 | 区别仅在于：缓蚀剂中，聚乙烯吡咯烷酮与乙二胺四乙酸二钠的质量比为0.5:1 |
| 对比例12 | 区别仅在于：缓蚀剂中，聚乙烯吡咯烷酮与乙二胺四乙酸二钠的质量比为4.5:1 |
| 对比例13 | 区别仅在于：缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮 |
| 对比例14 | 区别仅在于：缓蚀剂为乙二胺四乙酸二钠 |
上表中，不足100%的部分由水补足。
性能检测试验
一种IC载板退锡方法，
将含锡的同一批IC载板进行IC载板退锡处理，依次经过退锡一段和退锡二段。
退锡一段采用无机退锡液，退锡温度20-35℃，退锡时间15-30s；退锡一段的处理方式为喷淋，具体的，退锡温度为常温（25℃），退锡时间为25s。
退锡二段采用IC载板退锡液，退锡温度20-35℃，退锡时间15-30s；退锡二段的处理方式为喷淋，具体的，退锡温度为常温（25℃），退锡时间为25s。
其中，无机退锡液中包括：硝酸15-20wt%，氯化铜2-6wt%和余量的水；具体的，硝酸18wt%，氯化铜4wt%和余量的水。
运用实施例1和对比例制备的IC载板退锡液对相同批次的IC载板采用以上的IC载板退锡方法进行操作，然后检验IC载板退锡方法制得的IC载板的性能，其性能测试结果如下表2-4所示。
其中，实施例2采用上述的IC载板退锡方法进行退锡处理，不同之处在于，无机退锡液具体包括，硝酸20wt%，氯化铜6wt%和余量的水。实施例3采用上述的IC载板退锡方法进行退锡处理，不同之处在于，无机退锡液具体包括，硝酸16wt%，氯化铜2wt%和余量的水。实施例4和实施例5均采用与实施例1和对比例相同的IC载板退锡方法进行退锡处理。
本发明沉锡药水的性能主要体现在三个方面：第一个是通过目视观察IC载板的外观；第二个是采用扫描电镜观察IC载板退锡后的铜层表面是否平整；第三个是退锡速率，比较退锡前后IC载板的锡层厚度；第三个是蚀铜量，采用扫描电镜观察比较退锡前后IC载板的铜层变化。
表2 实施例的性能检测结果
| IC载板的外观 | 铜面是否平整 | 退锡速率/（μm/min） | 蚀铜量/（μm） | |
| 实施例1 | 光亮的红棕色 | 平整 | 10.8 | 0.12 |
| 实施例2 | 光亮的红棕色 | 平整 | 12.8 | 0.15 |
| 实施例3 | 光亮的红棕色 | 平整 | 10.1 | 0.10 |
| 实施例4 | 光亮的红棕色 | 平整 | 10.3 | 0.13 |
| 实施例5 | 光亮的红棕色 | 平整 | 10.6 | 0.13 |
表3 对比例1-7的性能检测结果
| IC载板的外观 | 铜面是否平整 | 退锡速率/（μm/min） | 蚀铜量/（μm） | |
| 对比例1 | 整体红棕色，部分淡白色 | 不平整 | 6.8 | 0.05 |
| 对比例2 | 整体红棕色，部分淡白色 | 不平整 | 8.3 | 0.08 |
| 对比例3 | 光亮的红棕色 | 不平整 | 13.6 | 0.20 |
| 对比例4 | 光亮的红棕色 | 不平整 | 8.6 | 0.06 |
| 对比例5 | 光亮的红棕色 | 不平整 | 12.2 | 0.15 |
| 对比例6 | 光亮的红棕色 | 不平整 | 10.1 | 0.09 |
| 对比例7 | 光亮的红棕色 | 不平整 | 11.2 | 0.13 |
表4 对比例8-14的性能检测结果
从表1中实施例1-5的实验数据可以看出，本发明的IC载板退锡方法可实现IC载板的快速退锡操作，且蚀铜量小，退锡后铜面光亮、平整，无需再次镀铜，即可进行后续加工处理。
由对比例1-5可知，若是硝酸含量不足或者盐酸含量不足，均会导致退锡速率下降，而加入的盐酸过多，会导致退锡速率过快，蚀铜量增大，从而影响铜面平整度。
由对比例4-10可知，络合剂中的成分是相互作用的，若是其中任一成比例不对，或者缺少其中一种，均会对退锡速率和蚀铜量造成影响，同时会影响到体系的稳定性，使得退锡效果不佳。
由对比例11-14可知，缓蚀剂对退锡速率和蚀铜量的影响较大，同时能够影响体系的稳定性，当聚乙烯吡咯烷酮的含量较低时，无法形成铜面致密的保护膜，使得蚀铜量增大；当乙二胺四乙酸二钠的含量较低时，体系稳定性不佳，也难以形成铜面致密的保护膜，导致蚀铜量增大。
具体的，经实施例1的IC载板退锡方法的IC载板的微观效果图，如图1所示。具体的，经对比例1的IC载板退锡方法的IC载板的微观效果图，如图2所示。具体的，经对比例14的IC载板退锡方法的IC载板的微观效果图，如图3所示。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种IC载板退锡方法，其特征在于，依次包括退锡一段和退锡二段；所述退锡一段采用无机退锡液，退锡温度20-35℃，退锡时间15-30s；所述退锡二段采用IC载板退锡液，退锡温度20-35℃，退锡时间15-30s；
按质量分数计，所述IC载板退锡液包括以下成分：硝酸15-22%，盐酸2-8%，络合剂15-25%，缓蚀剂0.1-5%，余量的水；
所述络合剂为乳酸、丁二酸和柠檬酸的混合物；
所述缓蚀剂为聚乙烯吡咯烷酮和乙二胺四乙酸盐的混合物；
所述无机退锡液包括以下成分：硝酸15-20wt%，氯化铜2-6wt%和余量的水。
2.如权利要求1所述的IC载板退锡方法，其特征在于，所述硝酸的浓度为65-70%，所述盐酸的浓度为30-38%。
3.如权利要求2所述的IC载板退锡方法，其特征在于，所述络合剂中，乳酸、丁二酸和柠檬酸的质量比为1：0.6-1：1-1.4。
4.如权利要求3所述的IC载板退锡方法，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000-10000。
5.如权利要求4所述的IC载板退锡方法，其特征在于，所述缓蚀剂中，聚乙烯吡咯烷酮和乙二胺四乙酸盐的质量比为1-3：1。
6.如权利要求5所述的IC载板退锡方法，其特征在于，所述乙二胺四乙酸盐选自乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸二钾中的至少一种。
7.如权利要求6所述的IC载板退锡方法，其特征在于，按质量分数计，所述IC载板退锡液由以下成分组成：硝酸15-20%，盐酸2-6%，络合剂15-22%，缓蚀剂0.1-2%，水余量。
8.如权利要求7所述的IC载板退锡方法，其特征在于，所述无机退锡液包括以下成分：硝酸15-20wt%，氯化铜4-6wt%和余量的水。
9.如权利要求8所述的IC载板退锡方法，其特征在于，所述IC载板退锡液的制备方法为，将硝酸、盐酸、络合剂、缓蚀剂和余量的水搅拌混合得到。
10.如权利要求1所述的IC载板退锡方法在IC载板制备中的应用。
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