IT8948665A1 - Metodo per la rimozione di depositi di stagno, piombo oppure di leghe di stagno/piombo da sostrati di rame e composizioni per l'impiego in esso. - Google Patents
Metodo per la rimozione di depositi di stagno, piombo oppure di leghe di stagno/piombo da sostrati di rame e composizioni per l'impiego in esso. Download PDFInfo
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: METODO PER LA RIMOZIONE DI DEPOSITI DI STAGNO, PIOMBO OPPURE DI LEGHE DI STAGNO/PIOMBO DA SOSTRATI DI RAME E COMPOSIZIONI PER L'IMPIEGO IN ESSO
RIASSUNTO
Composizione per asportare uno strato di stagno, piombo oppure di lega di stagno/piombo da un sostrato di rame quale un pannello di circuito stampato, che comprende una soluzione acquosa di acido nitrico e acido ferrico e che contiene anche acido antranilico per inibire il grado di attacco sul sostrato di rame. Un tensioattivo, quale un miscuglio di coccoammina e di un alcool grasso etossilato oppure un miscuglio di un estere fosfato e un copolimero di ossido di etilene/ossido di propilene, pu? essere anche presente per migliorare la lucentezza del rame che rimane.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un metodo per la asportazione di un deposito di stagno oppure di piombo oppure di leghe di stagno/piombo da un sostrato di rame. La presente invenzione si riferisce inoltre a composizioni idonee per l'impiego in tale metodo. Una applicazione particolare della presente invenzione sta nella rimozione di una pellicola di per saldatura a stagno da un sostrato di rame su un pannello di circuito stampato e quindi la rimozione di una pellicola di lega di stagno-rame formatasi in corrispondenza della giunzione tra la pellicola di lega per saldatura a stagno e il sostrato di rame.
Un procedimento tipico di fabbricazione per pannelli di circuiti stampati comprende lo stadio di fornire una pellicola di lega per saldatura a stagno in un modello predeterminato -su un sostrato di rame di un panello di circuito per agire come uno strato di riserva durante un successivo stadio di attacco chimico del rame. Tipicamente la lega per saldatura a stagno viene applicata sul sostrato di rame mediante una tecnica di elettroplaccatura per dare una pellicola avente uno spessore tipico di circa 0,008 mm. Successivamente allo stadio di attacco chimico del rame, ? tipico che i depositi di lega per saldatura a stagno su un pannello di circuito stampato siano sottoposti ad una operazione di riffusione, per cui essi vengono fusi ad esempio in olio caldissimo oppure mediante la applicazione di radiazione IR. Dopo la solidificazione i depositi hanno una finitura metallica brillante. Questa operazione di riffusione migliora quindi l'aspetto dei depositi e la durata di conservazione a magazzino del prodotto. Durante la operazione di riffusione, si forma una pellicola sottile di lega stagno-rame in corrispondenza della giunzione della lega per saldatura a stagno e del sostrato di rame. Successivamente sar? desiderato asportare la pellicola di lega per saldatura a stagno e la sottile pellicola di lega di stagno-rame per esporre il sostrato di rame nel modello predeterminato. Per motivi pratici ed economici,,? desiderabile togliere in unico ?-stadio sia la pellicola di lega per saldatura a stagno che la pellicola di lega stagnorame via dal sostrato di rame su un pannello di circuito stampato. Una tale procedura a stadio unico e composizione per l'impiego in essa e illustrata nel brevetto europeo A-0 257792. Secondo questo documento, una composizione contenente una soluzione acquosa di acido nitrico, nitrato ferrico e acido solfammico pu? venire impiegata per asportare in un unico stadio pellicole di lega per saldatura a stagno e di lega stagno-rame da un sostrato di rame. Durante l'impiego di questa composizione, l'acido solfammico serve per inibire l'attacco sul sostrato di rame da parte degli altri componenti dopo che sono state asportate la pellicola della lega per saldatura a stagno e la pellicola di lega stagno-rame. Tuttavia qualche attacco del sostrato di rame pu? ancora avvenire. Noi abbiamo trovato che impiegando una composizione contenente come inibitore acido antranilico, pu? venire ridotto il grado di attacco sul sostrato di rame.
Di conseguenza la presente invenzione fornisce una composizione per asportare uno strato di metallo scelto tra stagno, piombo e lega di stagno-piombo da un sostrato di rame, la quale-contiene una soluzione acquosa d? acido nitrico e nitrato ferrico, caratterizzata da ci? che la soluzione contiene anche acido antranilico.
La presente invenzione fornisce quindi un metodo per asportare uno strato di un metallo scelto tra stagno, piombo e lega di stagno-piombo da un sostrato di rame, il quale comprende le operazioni di applicare a detto strato che deve venire asportato una composizione contenente una soluzione acquosa di acido nitrico e nitrato ferrico, caratterizzato da ci? che la soluzione contiene anche acido antranilico.
La composizione e il metodo della invenzione sono idonei per asportare via depositi di stagno, piombo oppure leghe di stagno-piombo dalle superfici di rame oppure da sostrati di leghe di rame sui quali i depositi si sono precedentemente formati, come per elettrodeposizione. La invenzione ha applicazione particolare, anche se essa non ? limitata a questa, nella asportazione di una pellicola di lega per saldatura a stagno da un- sostrato di rame su un pannello di circuito stampato e, dove essa esiste, una pellicola di lega intermetallica di stagno-rame in corrispondenza della giunzione tra la lega per saldatura a stagno ed il .sostrato di rame. La invenzione sar? ulteriormente descritta con riferimento al suo impiego nella asportazione di pellicole di lega per saldatura a stagno.
L'acido nitrico ? presente nella composizione impiegata nel metodo in una quantit? sufficiente per sciogliere la lega per saldatura a stagno. Acido nitrico ? facilmente disponibile in commercio come una soluzione acquosa a 69% in peso avente un peso specifico di 1,42. Per convenienza, tutte le concentrazioni volumetriche di acido nitrico che sono qui stabilite si riferiscono a concentrazioni volumetriche di 69% in peso di soluzione acquosa di acido nitrico. Tipicamente, la quantit? di questo acido nitrico impiegato nella composizione dell'invenzione non sar? inferiore a 100 ml/litro dato che concentrazioni inferiori asporteranno la lega per saldatura a stagno a regimi che sono troppo bassi per essere commercialmente idonei. Il limite superiore della concentrazione di acido nitrico nella composizione ? tipicamente circa 300 ml/litro, dato che a concentrazioni pi? elevate il lieve incremento di regime ottenuto nella estrazione di leghe per saldature a stagno ? superato da altre considerazioni quali il costo e l'aumentato rischio di impiegare una sostanza corrosiva. Preferibilmente la concentrazione di acido nitrico impiegata nella composizione della invenzione sta nell'intervallo da 150 a 250 ml/litro, misurato come soluzione acquosa di acido nitrico al 69%, e pi? preferibilmente circa 200 ml/litro.
Nitrato ferrico ? ottenibile in commercio nella forma dell'idrato Fe(N03 )3 .9H20. Per convenienza, tutte le concentrazioni di nitrato ferrico qui stabilite sono concentrazioni del nonaidrato. Il nitrato ferrico ? presente nella composizione della invenzione in una quantit? sufficiente per sciogliere lo strato di lega di stagno-rame che sta sopra il sostrato di rame del pannello di circuito.Tipicamente il nitrato ferrico nonaidrato sar? impiegato nella composizione della invenzione ad una concentrazione nell'intervallo da 30 a 140 g/litro dato che a concentrazioni intorno a circa 30 g/litro il regime di asportazione della pellicola di lega stagno-rame dal sostrato di rame sar? troppo lento per scopi commerciali. In aggiunta, nella nostra esperienza, non sono vantaggi utili ottenuti impiegando una concentrazione di nitrato ferrico superiore a circa 140 g/litro. Preferibilmente, la concentrazione di nitrato ferrico nella composizione della invenzione sar? entro l'intervallo da 50 a 100g/litro dato che entro questo intervallo no*i troviamo che viene raggiunto un buon equilibrio di elevato regime di attacco sulla pellicola di lega stagno-rame e basso regime di attacco sul sostrato di rame. Pi? preferibilmente, la concentrazione di nitrato ferrico nella composizione della invenzione sar? circa 80 g/litro. ;La lega per saldatura a stagno, che pu? essere asportata mediante applicazione della composizione dell'invenzione, comprende le varie leghe per saldatura a stagno di lega stagno-piombo, leghe per saldatura a stagno di piombo sostanzialmente puro e anche leghe per saldatura a stagno di stagno sostanzialmente puro. Tali leghe per saldatura a stagno sono impiegate convenzionalmente per fornire pellicole di riserva su sostrati di rame di pannelli di circuiti stampati. L'asportazione della lega per saldatura a stagno per mezzo dell'acido nitrico, nella composizione dell'invenzione comprende una reazione tra l'acido nitrico e i metalli stagno e piombo della lega per saldatura a stagno. Dopo scioglimento della pellicola di lega per saldatura a stagno da parte dell'acido nitrico, la pellicola esposta di lega intermetallica stagno-rame viene attaccata e asportata dal nitrato ferrico nella composizione lasciando esposta la superficie del sostrato di rame. Questa superficie di rame ? naturalmente soggetta ad attacco chimico sia da parte dell'acido nitrico che da parte del nitrato ferrico nella composizione. Perci? con l'incorporazione di acido antranilico (vale a dire l'acido oamminobenzoico) nella composizione, l'attacco chimico sulla superficie di rame esposta pu? venire ridotto. ;L'acido antranilico dovrebbe essere presente nella composizione dell'invenzione in una quantit? efficace per inibire qualsiasi attacco chimico della superficie di rame puro. Tipicamente l'acido antranilico sar? presente nella composizione della invenzione ad una concentrazione dell'intervallo da 1 a 30 g/litro e preferibilmente nell'intervallo da 5 a 20 g/litro. Noi abbiamo trovato che un buon effetto di inibizione viene raggiunto in corrispondenza di una concentrazione di acido antranilico di circa 10 g/litro. ;Entro lo scopo della invenzione ? inoltre il fatto di incorporare altri materiali nella composizione, i quali non riducano in modo significativo l'attivit?. Ad esempio ? possibile incorporare uno oppure pi? inibitori convenzionali di appannamento quali benzotriazolo oppure toliltriazolo per produrre una finitura pulita-e brillante sulla superficie del sostrato di rame esposto dopo la asportazione. E' anche possibile comprendere un agente tensioattivo oppure umettante per migliorare la caratteristica umettante della composizione. In tale riferimento tuttavia noi abbiamo scoperto che vengono ottenuti vantaggi inaspettati se nella composizione viene incorporata una quantit? di ciascuno di due differenti tensioattivi. Noi abbiamo trovato che se una quantit? o di coccoammina oppure di alcool grasso etossilato non ionico viene incorporata nella composizione della invenzione, non viene ottenuta alterazione significativa nel risultato. Tuttavia se vengono incorporati ambedue i tipi di tensioattivo, si ? trovato che la superficie finita di rame dopo l'asportazione ? resa brillante e lucida, e che la inibizione dell'attacco chimico della superficie di rame da parte dell'acido nitrico nitrato ferrico nella composizione viene aumentata. Nessuno di questi vantaggi sono stati ottenuti quando nella composizione di asportazione era presente soltanto uno dei tensioattivi. Di conseguenza, in una realizzazione preferita, la presente invenzione fornisce una composizione per asportare uno strato di metallo scelto tra stagno, piombo e lega di stagno/piombo e, oppure ad esempio per asportare uno strato di lega per saldatura a stagno e uno strato di lega di stagno-rame sottostante, da un sostrato di rame (ad esempio di un pannello di circuito stampato) che comprende una soluzione acquosa di acido nitrico e nitrato ferrico, caratterizzata da ci? che la soluzione contiene inoltre acido antranilico, coccoammina ed un tensioattivo non ionico che contiene un alcool grasso polietossilato non ramificato. ;Un tensioattivo di coccoammina idoneo ? disponibile come ARMEEN CD ("ARMEEN" ? un marchio di fabbrica registrato) ed un tensioattivo non ionico di alcool grasso polietossilato idoneo ? disponibile come PLUROFAC LF 403 ("PLUROFAC" ? un marchio di fabbrica registrato) . Tipicamente il tensioattivo ARMEEN CD sar? impiegato ad una concentrazione nell'intervallo da 0,1 a 5,0 g/litro e preferibilmente da 0,2 a 0,75 g/litro. Il tensioattivo PLUROFAC LF 403 sar?, generalmente, impiegato ad una concentrazione entro l'intervallo da 0,1 a 5,0 g/litro e preferibilmente da 0,5 ad 1,5 g/litro. Preferibilmente ciascuno dei due tensioattivi verr? addizionato alla soluzione acquosa di acido nitrico, nitrato ferrico ed acido antranilico separatamente, ciascuno come soluzione in metanolo. ;Secondo una realizzazione preferita, la composizione della invenzione ha la seguente formulazione: ;nitrato ferrico idrato 80 g/litro acido antranilico 10 g/litro acido nitrico (69%) 200 ml/litro PLOROFAC LF 403 0,64 g/litro ARMEEN CD 0,37 g/litro acqua per fare 1 litro ;Noi abbiamo anche trovato che vengono ottenuti buoni risultati con un tensioattivo di copolimero di ossido di etilene/ossido di propilene e, oppure con un estere fosfato. Di conseguenza, in una ulteriore realizzazione preferita, la invenzione fornisce una composizione per asportare uno strato di un metallo scelto tra stagno, piombo e lega di stagno/piombo da un sostrato di rame, che comprende una soluzione acquosa di acido nitrico, nitrato ferrico e acido antranilico ed in cui la composizione contiene inoltre un estere fosfato ?, oppure un copolimero di ossido di etilene/ossido di propilene. Si preferisce che siano presenti sia l'estere fosfato che il copolimero di ossido di etilene/ossido di propilene. ;Un miscuglio idoneo di estere fosfato e di copolimero'di ossido di etilene/ossido di propilene ? disponibile sotto il marchio di fabbrica VERSILAN MX123. Tipicamente il miscuglio di VERSILAN MX123 sar? impiegato ad una concentrazione nell'intervallo da 0,5 a 10 g/lifcro e preferibilmente da 1 a 5 g/litro. Poich? il miscuglio VERSILAN MX123 ? pi? solubile in acqua dei prodotti ARMEEN CD e PLUROFAC LF 403 riportati sopra, non ? necessario che esso venga disciolto in metanolo ma invece pu? venire addizionato direttamente alla composizione acquosa. ;Secondo una ulteriore realizzazione preferita, la composizione dell'invenzione ha la seguente formulazione: ;nitrato ferrico nonaidrato 140 g/litro acido antranilico 10 g/litro acido nitrico (69%) 300 ml/litro VERSILAN MX123 3 g/litro acqua per fare 1 litro In una tipica installazione commerciale, i pannelli di circuito che devono venire trattati con la composizione di asportazione saranno messi a contatto con la composizione di asportazione, ad esempio per immersione oppure spruzzatura, ed il contatto sar? mantenuto per un periodo di tempo sufficiente per completare 'la asportazione della pellicola di lega per saldatura a stagno e della pellicola di lega intermetallica stagno-rame. La soluzione di asportazione per essere efficace non richiede riscaldamento e, al momento dell'impiego, avr? una temperatura tipicamente nell'intervallo da 10 a 50?C, pi? tipicamente da 20 a 25<*>C. Il contatto tra la soluzione di asportazione e il pannello di circuito che deve venire trattato dipender? ovviamente dallo spessore della pellicola di lega per saldatura a stagno e dalla pellicola di lega stagnorame che devono venire asportate. Generalmente il tempo di contatto sar? nell'intervallo da circa 0,5 a circa 3 minuti, ma pi? usualmente circa 1 minuto.
ESEMPI
ESEMPIO 1
E' stata preparata una soluzione acquosa avente la seguente formulazione:
acido nitrico (69%) 300 ml/litro nitrato ferrico nonaidrato 140 g/litro acido antranilico 30 g/litro
La soluzione ? stata provata a temperatura ambiente su un anodo di stagno/piombo 60/40 per un minuto allo scopo di determinare il regime di asportazione di stagno/piombo e su un laminato di rame pulito per 4 minuti allo'scopo di determinare il regime di' attacco su rame. I risultati erano i seguenti:
Regime di asportazione Regime di attacco su di stagno/piombo rame
12 micron/minuto 0,9 micron/4 minuti Dopo l'attacco su rame, la superficie sul sostrato di rame era opaca e scura.
ESEMPIO 2
E' stata preparata una soluzione acquosa avente la seguente formulazione:
acido nitrico (69%) 300 ml/litro nitrato ferrico nonaidrato 140 g/litro acido antranilico 10 g/litro PLUROFAC LF 403 0,64 g/litro ARMEEN CD 0,37 g/litro La soluzione ? stata provata come nell'esempio 1 di cui sopra per determinare il regime di asportazione di stagno/piombo ed il regime di attacco su rame. I risultati erano i seguenti:
Regime di asportazione Regime di attacco su di stagno/piombo rame
6,6 micron/minuto 0,35 micron/4 minuti Dopo l ' attacco su rame, la superficie sul sostrato di rame era brillant ?e e lucida.
ESEMPIO 3 (
Sono state preparate soluzioni acquose aventi le seguenti formulazioni
A. (comparativa)
acido nitrico (69%) 300 ml/litro nitrato ferrico idrato 140 g/litro acido solfammico 50 g/litro
B. (comparativa)
come A di cui sopra ma contenente anche 0,35/litro di benzotriazolo
C. acido nitrico (69%) 200 ml/litro nitrato ferrico idrato 80 g/litro
acido antranilico 10 g/litro
D. come C di cui sopra ma contenente anche 0,37 g/litro di ARMEEN CD e 0,64 g/litro di PLUROFAC LF 403
Ciascuna delle soluzioni A-D di cui sopra ? stata provata come nell' esempio 1 di cui sopra. I risultati erano i seguenti:
ESEMPIO 4
Sono state preparate e provate come nell'esempio 1 di cui sopra, numerose soluzioni acquose contenenti 200 ml/litro di acido nitrico (69%), 10 g/litro di acido antranilico, 0,37 g/litro di ARMEEN CD, 0,64 g/litro di PLUROFAC LF 403 e concentrazioni variabili di nitrato ferrico nonaidrato. Il regime di asportazione di stagno/piombo ed il regime di attacco su rame sono stati determinati per ciascuna soluzione di asportazione in prova. I risultati sono indicati nella tabella 1.
ESEMPIO 5
Sono state preparate e provate come nell'esempio 1 di cui sopra numerose soluzioni acquose contenenti 80g/litrp di Fe(N03)3.9H20, 200 ml/litro di acido nitrico 69%, 0,37 g/litro di ARMEEN CD, 0,64 g/litro di PLUROFAC LF 403 e concentrazioni variabili di acido antranilico. Il regime di asportazione di stagno/piombo e il regime di attacco su rame sono stati determinati per ciascuna soluzione di asportazione in prova. I risultati sono indicati nella tabella 2.
ESEMPIO 6
Sono state preparate e'provate come nell'esempio 1 di cui sopra numerose soluzioni acquose contenenti 80 g/litro di Fe(N03)3.9H20, 10 g/litro di acido antranilico, 0,37 g/litro di ARMEEN CD, 0,64 g/litro di PLUROFAC LF 403 e concentrazioni variabili di acido nitrico. Il regime di asportazione di stagno/piombo ed il regime di attacco su rame sono stati determinati per ciascuna soluzione di asportazione in prova. I risultati sono indicati nella tabella 3.
Esempio 7
E ' stata preparata una soluzione acquosa avente la seguente formulazione:
acido nitrico (69%) 300 ml/litro nitrato ferrico nonaidrato 140 g/litro acido antranilico 10 g/litro VERSI LAN MX123 3 g/litro La soluzione ? stata provata come nell'esempio 1 di cui . sopra per determinare il regime di asportazione di stagno/piombo ed il regime di attacco su rame. I risultati erano i seguenti:
Dopo l attacco su rame, la superficie sul sostrato di rame era brillante e lucida.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Composizione per asportare uno strato di un metallo scelto tra stagno, piombo e lega di stagno/piombo da un sostrato di rame, che comprende una soluzione acquosa di acido nitrico e nitrato ferrico, caratterizzata da ci? che la soluzione contiene anche acido antranilico.
- 2. Composizione secondo la rivendicazione l, in cui la soluzione acquosa comprende da 100 a 300 ml/litro di acido nitrico misurato 'come soluzione acquosa di acido nitrico al 69% in peso, da 30 a 140 g/litro di nitrato ferrico (come Fe(N03)3-9H20) e da 1 a 30 g/litro di acido antranilico.
- 3. Composizione secondo la Rivendicazione 2, in cui la soluzione acquosa comprende circa 200 ml/litro di acido nitrico, circa 80g/litro di nitrato ferrico e circa 10 g/litro di acido antranilico.
- 4. Composizione secondo la rivendicazione 2, in cui la soluzione acquosa comprende circa 300 ml/litro di acido nitrico, circa 140 g/litro di nitrato ferrico e circa 10 g/litro di acido antranilico.
- 5. Composizione secondo qualsiasi delle rivendicazioni 1 fino a 4 che comprende inoltre un tensioattivo .
- 6. Composizione secondo la rivendicazione 5, in cui il tensioattivo comprende da 0,1 a 5,0 g/litro di coccoammina e da 0,1 a 5,0 g/litro di tensioattivo non ionico di alcool grasso etossilato.
- 7. Composizione secondo la rivendicazione 5, in cui il tensioattivo comprende circa 0,37 g/litro di cocco-ammina (disponibile come ARMEEN CD) e circa 0,64 g/litro di un tensioattivo non ionico di alcool grasso etossilato (disponibile come PLUROFAC LF 403).
- 8. Composizione secondo la rivendicazione 5, in cui il tensioattivo comprende un estere fosfato e, oppure un copolimero di ossido di etilene/ossido di propilene.
- 9. Composizione secondo la rivendicazione 8, che comprende circa 3 g/litro di "tfERSILAN MX123.
- 10. Metodo per asportare uno strato di un metallo scelto tra stagno, piombo, lega di stagno-piombo e lega di stagno-rame dalla superficie di un sostrato di rame, il quale comprende l'operazione di applicare a detto strato che deve venire asportato una composizione secondo qualsiasi delle rivendicazioni 1 fino a 9.
- 11. Metodo secondo la rivendicazione 10, per asportare uno strato di lega per saldatura a stagno ed uno strato di lega di stagno-rame che sta al di sotto della lega per saldatura a stagno, dal sostrato di rame di un pannello di circuito stampato.
- 12. Metodo secondo la rivendicazione 10 oppure la rivendicazione 11, in cui la composizione ? applicata mediante spruzzatura.
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