JPS63502600A - はんだ剥離溶液の再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 はんだ剥離溶液の再生方法 技術分野 本発明ははんだ剥離溶液の再生に関し、特に、銅めっきプリント回路基板からは んだを剥離するのに使用されるニフツ化アンモニウムー過酸化水素溶液の再生に 関する０ 技術背景 プリント回路基板は広く知られており、電気機器に広く使用されている。基本的 に、エポキシ、ポリエステルまたはその他の合成樹脂のような電気的絶縁性材料 の平坦なシートの表面に銅の導電回路の形体でプリントされた所要の回路パター ンを備えたものである。ある種の回路基板では回路相互間または別の回路基板と の間を接続するための接触タブまたは接触端を備える。

基本的にスズー鉛の２元合金であるはんだは、プリント回路基板の製造において 多くの用途に利用される。スズー鉛２元合金は、スズが１〜９９重量％、残りが 鉛であり、代表的な合金ではスズ対鉛が約６０対４０重ｉチである。その他の合 金元素と同様に付随的な不純物もまたはんだに存在する。基本的に、はんだは、 裸（ｂａｒｅ）銅回路（５Ｍ０ＢＧ　）型基板および接触タブを備えた基板の保 護被覆（はんだめっき）として使用されそしてはんだけ銅面を露出するよう基板 から剥離されねばならない。

異ったフッ素含有合成物がプリント回路基板からはんだを剥離するのに使用され 、便宜的に、後述する本発明の説明は主として産業上置も使用される合成物、す なわち、ニーフッ化アンモニウムと過酸化水素の水成溶液に関連する。過酸化物 安定剤は過酸化物の分解を抑制して銅および基板への激しい侵蝕を防止するよう 剥離合成物中に通常使用される。米国特許第５８４１９０５号および同第５９２ ６６９９号はこのようなタイプの合成物および回路基板上の銅層から鉛−スズは んだを剥離するための合成物の使用方法を開示している。米国特許第４５９７７ ５５号はニトロ置換芳香族化合物、フルオロホウ酸のような無機酸およびチオ尿 素の水成溶液にとドロキシフェノールを含有した別のはんだ剥離溶液を開示して いる。これらの特許の開示事項は本説明において参考事項として組み込まれる。

一般に、プリント回路基板上のスズー鉛２元合金めつきは剥離溶液中に基板を浸 漬することにより除去される。この接触はまた吹付けによっても行われる。接触 タブを有する基板からはんだを剥離するのを容易にするために、回路基板の最内 万端部分に直ちに接近して接触するプリント回路基板のそれらの部分が水成ｍｊ 離浴溶液阻止して剥離させなくする連続した妨害層で妨げられまたは覆われる。

この被覆層は手作業で、例えばスコッチチーブ（商標）または結縁テーグによっ て容易に除去できるものであるべきである。

剥離作業中、溶液ははんだの鉛およびスズ、回路基板からの銅そして化学反応で 生成された合成錯体で汚されることとなる。このような汚染物を含有する沈澱物 もまた生じる。最後には、溶液は効力を消耗または喪失して捨てられるかまたは 、好ましくは再使用できるよう再生されねばならない。使用済化学溶液の廃棄処 理は重大な問題であり、産業上、排液の回収が、殊に回収生産品が独自の合成品 のように実施されるならば、多大な経済的利益を生むことについて長い間検討さ れてきた。

一般に、二７フ化アンモニウムー過酸化水素溶液は使用中に濃度が設定範囲より 低くなったとき過酸化水素を加えることによって補充される。ニフツ化アンモニ ウムの補給は通常不要である。しかしながら、溶液は、スズ、鉛および銅のよう な・不純物が一定レベルを超えたときにはいずれにしても補充できず、そのとき 、これらの物質を溶液から取り除き、必要ならば、引続き活性材料を補給しなけ ればならない。

しかしながら、使用済はんだ剥離溶液の再生は、未知の合成反応生成物をも含む 種々の不純物を含んだ溶液から一定の不純物を有効に取り除かねばならないだけ でなく、それ以降の再生処理に必要な溶液のｐＨまたは容量を大きく変化させる べきではないので、非常に困難である。例えば、水酸化物のようなスズの沈澱物 は溶液に水酸イオンを過度に加えることによって達成されうる。あいにく、溶液 の容量増加は重要でおり、そのとき酸がｐＨを所定範囲に下げるよう加えられね ばならない。蒸発のようなその他の分離技術もまた効果のないことが判明しスズ は使用済はんだ剥離溶液から取り除くことについて概して最も面倒な不純物でち り、スズを除去する有効な方法を提供することが本発明の目的である。

本発明の別の目的は使用済はんだ剥離溶液を再使用できるよう再生する方法を提 供することである。

発明の開示 例えば、プリント回路基板から剥離されたはんだ中のスズを含んだフッ素含有は んだ剥離合成切は、溶液から分離できる固体のカリウム−スズ化合物を生成する よう溶液にカリウムイオンを加えることによって再使用のために再生されうろこ とが判明された。カリウムイオンの好適な供給源はＫＨＦ、であり、この９Ｊ質 はニフフ化イオンを溶液に加えて溶液の縫度を元の状態に戻すよう加えられねば ならないニフフ化物の量を増加する。本発明の方法はまた溶出した鉛および鋼イ オンを溶液から取り除いて、処理および補充された溶液が実用土兄の溶液と同等 な剥離能力を有するよう提供される。

ある特有な剥離溶液はフッ化水素またはその塩、アンモニアおよび過酸化水素の ようなｄＸ供給源から成っている。この溶液はニフツ化アンモニクムと過酸化水 素の水成混合物により例示される。フッ素含有はんだ剥離溶液とは、ニフツ化（ ｂｉｆｌｕｏｒｉｄｅ　）イオン、フッ化（ｆｌｕｏｒｉ（ｌｅ　）イオン、フ ルオロホウ素（ｆｌｕｏｂｏｒａｔｅ）イオン、フルオロケイ素（ｆｌｕｏｓｉ ｌｉｃｉｃ　）イオン等のようないづれの形体のフッ素をも含有した合成物を含 むことを意味する。

実施例において、使用済溶液はまず沈澱物を取り除くようろ過され、活性炭処理 のような周知技術によって過剰な過酸化物を分解する。次いで、溶液は鉛を分離 するよう石灰で処理される。溶解スズはこのとき、主にＫ。

Ｅ３ｍ−’Ｐａとして現われるカリウム−スズ合成物を沈澱するようカリウムイ オンを加えることにより減少される。スズ沈澱物を取り除くようろ過したのちに 、溶液は銅イオンを取り除くようＨ＋の形のキレート作用イオン交換樹脂剤のよ うなその他の物質もまた所要に応じて溶液に加えられる。

発明の実施態様 典型的な剥離溶液は約０５〜５０重量％の二７フ化アンモニウム、約α５〜６５ 重ｔ％の過酸化水素、安定剤、抑制剤および残部の水を含有する。剥離作業中に 、スズ、鉛および銅イオンそして合成化学反応生成物が浴中に混入して浴を汚染 する。浴は、通常、スズ濃度が約５０ｙ／ｌを超過するかおよび／ｌたは二フッ 化アンモニウム濃度が約１５０ダ／ｌ以下となったとき効力がなくかつ再生不能 と考えられている。

これらの使用済溶液は、このとき、再使用のために浴を再生するよう処理されね ばならず、概説すると、再生溶液を最大有効寿命にするようスズ、鉛および銅を 最低限可能なレベルに減少することが好ましい。概略、本発明の方法によれば、 鉛および銅は約１〜２　ｍｙ／　ｌ以下のレベルに減少されそしてスズは約２０ 　ｊ１／ｌ、好適には約１０！／ｌ以下に減少される。

剥離溶液に溶解可能な不、ｔ４１物の量は剥離されるはんだ、剥離条件、剥離合 成物および剥離処理される基板の数によって広汎に変化するが、とりわけ、使用 具申の溶解汚染物は概して表１に示される値である。

表１に示される最大値以上の汚染物の値は通例二フフ化アンモニウムおよび過酸 化物の濃度がそれらの通常の作用レベルであったとしても溶液を無効力なものに してしまう。スズ濃度は溶液の剥離効率に重大な有害な作用を及はしかつ再生剥 離溶液を提供するために適当に制御されるべき要因でちる。銅および鉛の除去は 、随意であるが、高い値で行われる。

スズの除去に関する本発明の方法は、ろ過のような周知の工程によって溶液から 分離されて取り除かれるカリウム−スズ合成物を生成するようカリウムイオンで 溶液を処理することから構成される。沈澱合成物を分析すると主にに、ｐｎＦ、 からなる合成物である。カリウムイオンのどのような供給源も使用でき、ＫＨＦ 、　、　ＫＦおよびＫＯＨが好適であることが実証された。ＫＨＦ、け、ニフツ 化イオンを補給しかつ浴液のｐＨに大きな影響を及ぼさないので、カリウムイオ ンの最も好適な供給源である。

カリウム供給源はどのような形でも溶液に加えられそして溶液の希釈を最小限に するよう固体として加えられるのが好ましい。用いられるカリウムの量は広汎に 変化しえ、スズの濃度および所要の除去効率に左右される。

通常、使用量は、カリウムイオン濃度が高い値であると再生された剥離性能が幾 分用われるので、スズの沈澱後に、約２５ｙ／ｌ以下のカリウムイオン濃度にさ せる。

再生溶液に過剰なカリウムイオンを有する問題点は、しかしながら、剥離される 汚染スズが溶解されかつ溶液から沈澱されてカリウムおよびスズ濃度を共に減少 するので、使用中に無視しうるものとなる。カリウムは間欠的にも連続的にも加 えることができる。別の実施例において、新規で独特な剥離溶液もまた辞液の寿 命を増長するようカリウムイオンを含有する。

汚染金属イオンの除去はどのような層圧でも行われそして過酸化物の値は除去処 理の前ではいつでも約１５！／ｌ以下に減少されるのが好ましい。活性炭処理の ような周知技術が過酸化物濃度を下げるのに使用できる。

沈澱物、通常ではフッ化鉛、はる過によって分離されそして溶ｗＩ鉛は不溶解性 鉛沈澱物を生成するよう石灰のような物質で溶液を処理することによって増り除 かれる。浴液のろ過は鉛および鉛汚染ＣａＦ、沈澱物を除去する。沈澱剤はいか なる適当な量でも用いられうる。銅は溶液を陽イオン、例えばＨ＋、の＃ｍｂｅ ｒ１１ｔｅ　工ＲＣ−７１８のようなキレート作用イオン交換樹脂に通すか、電 気分解するかあるいはその他の適当な方法によって取り除かれる。

処理中、特に鉛およびスズの沈澱工程中の溶液温度は広く変化しえそして室温お よびそれ以下であるのが好ましい。通常、溶液温度を低くすると、分離が増加し かつ残留する汚染物（すなわち、カリウムおよびスズ）濃度を低下する。使用済 溶液に固体のＫＥＩＦ　、を加えることは、溶液温度を下降させ（吸熱反応）そ して溶液を十分な分離効果が発揮できる室温で反応を開始させることができるの で、非常に有益である。処理中に溶液を混ぜることは十分な分離効率および効果 を達成するのに必要である。

汚染イオンを除去したのちに、溶液はニフフ化アンモニウムおよび過酸化水素と その他の添加剤を所定値まで加えることによって再生される。処理された溶液中 の二フフ化イオンが過剰である場合、二フフ化アンモニウムの代りに水酸化アン モニウムが一部用いられる。

次の実験例は本発明を更に例証している。

実　験　例 使用済はんだ剥離溶液をろ過した６４６リツトルの二フッ化アンモニウムー過酸 化水素を分析すると、４５！Ｉ／ｌのスズ、５５−ｙ／　’の鉛および６！／ｌ の銅を含有していた。最初の溶液は、コネチカット州ウェスト・ヘブンのエンソ ーン、インコーホレーテッドにより販売されているＫＮＳＴＲ工ＰＴＩ＋１４５ である。過酸化物の値は約１５！ｉ／ｌ以下である。

２．５キログラム（ｋｙ）の石灰を室温の溶液に加えて約１時間混合攪拌した。

この混合物をろ過すると鉛イオフッ化カリウムを溶液に加えた。その溶解は吸熱 を生じそしてスズの沈澱（分析するとｘ、ｓｎｐ、であった。）を同時に結晶さ せて温度を約１５℃に下降させた。スズ濃度は１６ｙ／ｌに減少（除去率約６０ ％）した。４８０リツトルの処理済溶液を銅除去のために１の形のムｍｂｅｒｌ ｉｔｅ工ＲＣ−７１８樹脂柱に通過させた。柱から出た溶液を測定すると、銅Ｃ Ｌ　２　ｍ！ｉ／　’　ｓ　ＮＨａＨ’＊　１５４　ｙ／ｌそしてＫ　７　ｙ　 ／　ｌであった。

４５０リツトルの樹脂処理された液体に１０７ｋｌのＮＨ，ＨＦ、と９６リツト ルの５０　％　”ｓｏｓを加えて再生した。最終的な量は６２２リツトルであり 、分析結果は、スズｉ　ｎ　６　ｙ　／　’　ｓ銅０−６ｔｎｙ／ｌ、鉛α４　 ｒｌＬｇ　／　ｌ、　ＮＨ４ＨＩ’＊２８０　ｇ／　ｌｓ　”ｓｏｓ　１０４　 ！！／　ｌを示しり。コノ最終的に再生されたものの量は使用済のときの量と比 較して約１．２：１であった。再生され補充されたものはプリント回路基板製造 業において銅回路エポキシ基板からはんだを除去するよう試験したところその溶 液は新しい（再生されたものではない）ものと同等な効果を有していた。

ここで説明した幾つかの特色についての多くの変更や変形が本発明の主旨および 範囲を逸脱することなしに行いうろことは明らかである。それ故、上述の説明は 本発明の例示であって本発明を限定するものではないことは明らかである。

国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．次の工程からなる水成フッ素含有はんだ剥離溶液を再使用するための再生方 法。 （ａ）溶液にカリウムイオンを加えてスズ含有合成物を溶液から沈澱し、 （ｂ）沈殿されたスズをその溶液から取り除き、そして（ｃ）剥離溶液の構成成 分を必要量加えて溶液を再生する。
2. ２．剥離溶液はフツ化水素酸またはその塩、アンモニアおよび酸素供給源を含有 することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．溶液は二フッ化アンモニウムと過酸化水素を含有することを特徴とする請求 の範囲第２項記載の方法。
4. ４．カリウムイオンの供給源はＫＨＦ２、ＫＦおよびＫＯＨのうちの少なくとも １つであることを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。
5. ５．カリウムイオンの供給源は溶液に固体として加えられることを特徴とする請 求の範囲第４項記載の方法。
6. ６．処理前の溶液温度は室温またはそれ以下であることを特徴とする請求の範囲 第５項記載の方法。
7. ７．カリウムイオンの供給源はＫＨＦ２であることを特徴とする請求の範囲第６ 項記載の方法。
8. ８．請求の範囲第１項の方法により汚染された溶液を調整した再生水成フツ素含 有はんだ剥離溶液。
9. ９．請求の範囲第１項の方法により汚染された溶液を調整した再生水成二フッ化 アンモニウムー過酸化水素はんだ剥離溶液。
10. １０．カリウムイオンを含有した水成フツ素含有はんだ剥離溶液。
11. １１．溶液は二フツ化アンモニウムと過酸化水素を含有することを特徴とする請 求の範囲第１０項記載の溶液。
12. １２．基体をフツ素含有はんだ剥離溶液に接触させそして有効量のカリウムイオ ンを溶液中に保持して不溶解性スズを沈澱することからなる基体からはんだを剥 離する方法。