KR19990036670A

KR19990036670A - 땜납과 주석을 인쇄 회로 기판으로부터 제거하는 조성물 및방법

Info

Publication number: KR19990036670A
Application number: KR1019980039603A
Authority: KR
Inventors: 토드 ２세 존슨; 존 티 파클러
Original assignee: 화이트 제랄드 케이.; 모르톤 인터내쇼날 인코포레이티드
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 1999-05-25
Also published as: CA2248497A1; IL126094A; CN1214610A; US6258294B1; JPH11158660A; BR9803799A; CN1124367C; AU718581B2; TW460623B; IL126094A0; CA2248497C; KR100316987B1; AU8317898A; EP0906968A1

Abstract

주석과 땜납 및 주석-구리 합금을 인쇄 회로 기판의 구리 기판으로부터 제거하는 조성물 및 방법이 설명된다. 상기 조성물의 액체는 땜납과 주석을 용해하기에 충분한 양의 질산 수용액과, 주석-구리 합금을 용해하기에 충분한 양의 철이온의 소스와, 인쇄 회로 기판 사이에서 저항을 개선시키기에 충분한 양의 할로겐화물 이온의 소스를 포함한다.

Description

땜납과 주석을 인쇄 회로 기판으로부터 제거하는 조성물 및 방법

본 발명은 땜납과 주석 막을 인쇄 회로 기판으로부터 제거하는 것에 관한 것으로, 특히 주변 라미네이트에 증대된 절연 저항을 제공하는 동안 인쇄 회로 기판의 구리 기판으로부터 땜납과 주석 막 및 그 하부의 주석-구리 합금을 제거하는 새롭게 개선된 방법과 조성물에 관한 것이다.

일반적인 인쇄 회로 기판은 절연 지지체상에 구리 전도체 패턴을 갖는다. 땜납의 주석은 일반적으로 전기 도금에 의해 구리 기판상에 제공된다. 표준 땜납 막은 명목상 0.0003인치의 두께를 갖고, 표준 주석 막은 대체적으로 동일하거나 이보다 약간 얇다. 주석/땜납 막이 기판에 제공된 후, 구리-주석 합금의 얇은 막은 구리와 막 사이에서 형성한다. 이 구리-주석 합금의 얇은 막은 일반적으로 0.000002∼0.000004인치의 두께를 갖는다. 구리-주석 합금 두께는 시간이 지남에 따라 증가한다.

명세서와 청구항에서 사용된 땜납이라는 단어의 의미는 여러 가지의 저융점 합금과, 전기적 납땜 접속 및 구리 에칭 마스크 또는 레지스트에 사용된 소자를 포함한다. 대부분의 이러한 코팅은 다양한 주석-납 합금을 포함하지만, 은, 비스무트, 카드뮴, 인듐 및 다른 금속을 포함하는 합금도 포함한다. 이러한 막은 용융물속에서 화학 도금, 화학 증착, 화학 치환 및 담금을 포함하는 다양한 방법을 사용하여 제조된다.

제조 과정에서, 주석이나 땜납 막은 구리 기판으로부터 제거된다. 일반적으로, 과거에는 주석과 땜납의 제거에 두 가지 타입의 조성물이 사용되어 왔다. 가장 널리 사용된 종래의 조성물은 과산화수소와 플루오르화물을 함유하는 산성 용액에 기초해 있었다. 최근에는 철이온을 함유하는 질산 용액을 기본으로 한 공식이 널리 일반적으로 사용되고 있다.

종래 기술의 과산화-플루오르화물 용액은 불안정한 과산화물을 분해하는 온도에서 용액을 가열하여 제거하는 동안 발열 작용을 하기 때문에 사용이 불가능한 용액을 만들어 바람직하지 못하다. 그러므로, 용액은 사용하는 동안 냉각되어야 한다. 또한, 과산화-플루오르화물 용액은 질산 용액보다 더 천천히 작용한다.

질산 용액은 과산화-플루오르화물 용액과 관련된 문제점을 제거한다. 초기의 질산계 용액은 2-용액 시스템을 포함한다. 제1 산성 용액은 주석이나 땜납을 제거하기 위해 질산을 포함한다. 제2 산성 용액은 주석-구리 합금을 용해하기 위해 염화철, 암모니움 과황산염, 황산 및 과산화수소 또는 산성의 과산화수소-플루오르화물 혼합물을 포함한다.

또한, 단일 전해조와 스프레이 질산/철 제거에 대한 기본 조성물 및 방법은 종래의 특허에서 상세히 설명되어 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 4,713,144호에 개시된 조성물은 주석/땜납 막과 주석-구리 합금 모두를 신속하게 제거하는 질산, 철산 및 술팜산의 혼합물을 사용하여 구리 표면을 일정하게 밝게 빛나게 한다

전기 통신 산업에서 사용되는 인쇄 회로는 인쇄 기판 사이에서 전기 신호가 인접한 회로에 크로스오버되는 것을 방지하도록 매우 높은 저항 절연 물질을 구비해야만 한다. 저절연 저항으로 인해 발생할 수 있는 인접한 회로에서의 전기 신호의 크로스오버는 다른 것들, 즉 전화를 사용할 때 다른 사람의 전화 대화를 들을 수 있는 기능을 유발할 수 있다.

주석이나 땜납 제거 후에, 인쇄 회로 기판상에 다양한 금속 종류나 다른 오염물이 잔류하거나 구리 제거 또는 에칭이 불완전하면 절연 저항이 비교적 낮아진다. 현재의 질산/철 용액은 인쇄 회로 트레이스 사이의 절연 저항을 최대화하도록 공식화되어 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 새롭게 개선된 제거 조성물과 인쇄 회로 기판에 증대된 절연 저항을 제공하는 주석이나 땜납을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적, 이점, 특성 및 결과는 이하의 설명에서 명백히 알 수 있을 것이다.

본 발명의 주요한 목적은 주석이나 땜납 및 그 아래의 주석-구리 합금을 인쇄 회로 기판의 구리 기판으로부터 제거하는 금속-용해제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 인쇄 회로 기판에 증대된 절연 저항을 제공하는 주석이나 땜납을 제거하는 방법 및 제거 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 주석이나 땜납 및 그 아래의 주석-구리 합금을 인쇄 회로 기판의 구리 기판으로부터 제거하도록 회로 기판상에 직접 분사될 수 있는 용액을 제공하는 것이다.

요약하면, 주석과 땜납 및 그 아래의 주석-구리 합금을 인쇄 회로 기판의 구리 기판으로부터 제거하는 본 발명의 조성물은 땜납을 용해하기에 충분한 양의 질산, 주석-구리 합금을 용해하기에 충분한 양의 철이온 및 인쇄 회로 기판의 절연 저항을 충분히 개선할 수 있는 양의 할로겐화물 이온의 수용액을 포함한다. 특히, 본 발명의 액체의 조성물은 69중량%의 질산 수용액의 약 5∼50용적%, 45중량%의 질산철의 약 1∼50용적%, 포화상태에서의 0.1중량% 할로겐화물 이온 및 나머지 물로 구성된다.

본 발명의 조성물은 필수적인 성분으로서 질산, 질산철 및 할로겐화물 이온의 소스를 포함한 용액이다.

질산이 주석이나 땜납을 분해할 수 있다는 것은 공지된 사실이다. 질산철이 구리와 주석-구리 합금을 분해할 수 있다는 것도 공지된 사실이다. 또한, 과산화-플루오르화물 주석 및/또는 땜납 스트리퍼가 질산계 주석 및/또는 땜납 스트리퍼보다 더 높은 개선된 절연 저항을 제공한다는 것도 공지된 사실이다. 질산, 질산철 및 할로겐화물 이온을 단일식으로 결합하는 작용이 증대된 절연 저항을 인쇄 회로에 제공할 수 있는 질산계 제거 용액을 생성한다는 사실은 공지되어 있지 않다. 이하에서 설명된 범위내의 발명의 조성물은 소정의 제거 결과를 이루도록 바람직한 순서로 소정의 반응을 한다.

금속-용해제는 주석 및/또는 땜납을 용해하기에 충분한 양의 질산, 주석-구리 합금을 용해하기에 충분한 양의 질산철 및 회로 기판으로부터 금속과 다른 오염균을 제거하기에 충분한 양의 할로겐화물 이온 소스의 용액으로 구성되어 인쇄 회로 절연 저항을 대체적으로 개선시킨다.

실제적인 목적으로는, 질산의 농도는 인쇄 회로 기판과 주석이나 땜납 제거 용액이 사용되는 장치를 손상시킬 가능성을 피하기 위해 최고치에서 제한되어야만 한다. 69중량% 질산의 약 50용적%보다 더 높은 질산의 농도를 초과할 실제적인 필요성은 없다. 40용적%보다 더 적은 농도는 유용한 주석/땜납 제거 용액을 생성한다.

질산의 농도는 땜납 제거 작용을 충당할 수 있는 시간과, 소비되기 전에 정해진 용적의 땜납 제거 용액을 제거하는데 예상 가능한 전체의 땜납량에 의해 최저치로 제한된다. 상기 시간과 전체의 땜납량이 모두 중요하지 않으면, 질산 용량은 69중량% 질산의 5용적%만큼 낮거나 적을 수 있고 구리로부터 주석 및/또는 땜납을 효과적으로 제거할 수 있다.

그럼에도 불구하고, 질산의 농도는 땜납이 제거되는 비율을 결정하는 중요한 요소이다. 예를 들어, 약 0.0003인치의 두께로 전기 도금된 땜납이 80℉에서 1분 이하의 시간안에 일정하게 제거되는 실질적인 비율을 필요로 하면, 질산 농도는 질산철 농도가 45중량% 질산철의 약 5용적%인 것이 제공된 69중량% 질산의 적어도 약 10용적%이어야 한다. 제거될 금속의 유공성(有孔性), 금속의 두께, 기판상의 위치 및 기판의 나이는 기판을 클리닝하기 위해 필요한 시간에 영향을 미치는 모든 요소이다.

실온이나 실온보다 약간 높은 온도에서 69중량% 질산의 약 15∼20용적%의 범위내의 질산에 17용적%의 45%의 질산철의 농도는 전기 도금된 땜납의 약 0.0003인치의 얇은 막을 제거하고 약 30초내에 삽입 금속의 주석-구리 합금층을 제거하는 용액을 생성한다. 저농도의 질산철은 땜납을 제거하고 삽입 금속층을 제거하는데 많은 시간을 필요로 하는 반면에, 고농도는 시간을 15∼20초로 감소시킬 수 있다.

특허 출원에서 관찰된 조성물은 질산철, 질산 및 할로겐화물 이온의 수용액이다.

질산철은 일반적으로 Fe(NO₃)+9H₂O의 결정체로서 및 45중량%의 무수(無水)의 Fe(NO₃)₃를 함유하는 수용액으로서 얻어질 수 있다. 조성물내의 질산철의 농도는 Fe(NO₃)₃+9H₂O의 리터당 그램으로, Fe(NO₃)₃+9H₂O의 중량%로, 무수의 Fe(NO₃)₃의 리터당 그램으로, 무수의 Fe(NO₃)₃의 중량% 또는 45%의 Fe(NO₃)₃수용액의 용적%로 표현될 수 있다. 즉, 45%의 Fe(NO₃)₃의 수용액의 용적%로서 질산철 농도를 표현하는 것이 바람직하다.

질산은 HNO₃의 69중량%의 수용액으로 이용 가능하다. 즉, 질산 함유량은 69%의 질산용액 용적%에 의해 퍼센트로 나타내는 것이 가장 적합하다.

할로겐화물 이온은 일반적으로 다양한 산성과 염기성의 용액과 다양한 분말과 결정성 염기로 판매된다.

다음의 실시예와 특허 청구 범위에서, 질산량은 69%의 질산에 의해 나타내고, 질산철의 양은 45%의 질산철에 의해 나타낸다. 특정 조성물은 이러한 물질이 일반적으로 이러한 농도로 사용되어 판매되기 때문에 사용되어 왔다. 그러나, 무수의 상태를 포함하는 다른 농도가 적절하면 사용될 수 있고 조성물에 대해 설명된 수치는 다른 농도에 대한 다른 수치로 전환할 수 있다는 것을 종래의 기술의 당업자는 알 수 있을 것이다.

스트리퍼의 세 가지 기능 성분의 바람직한 범위는 다음과 같다.

질산-69% 질산 수용액의 약 5∼50용적%

질산철-45% 질산철 수용액의 약 1∼50용적%

할로겐화물 이온- 나머지의 물과 포화 상태에서 약 0.1중량%

더 바람직한 범위는

질산-69% 질산 수용액의 약 10∼35용적%

질산철-45% 질산철 수용액의 약 5∼25용적%

할로겐화물 이온- 나머지의 물과 10중량%에서 약 0.1%

바람직한 특정 조성물 범위는

질산-69% 질산 수용액의 약 15∼30용적%

질산철-45% 질산철 수용액의 약 15∼20용적%

할로겐화물 이온- 나머지의 물과 5중량%에서 약 0.5%

조성물과 이들 작용의 특정 실시예는 다음의 실시예에서 설명된다. 각 실시예는 구리 침범을 억제하기 위한 적은 양의 술팜산에 따라 세 가지 기능 성분 중 적어도 두 개의 수용액과 나머지 물로 구성된다. 구리 침범 억제의 다른 형태는 종래 기술에 공지된다. 각 실시예에서 80℉∼90℉의 온도에서 인쇄 회로 기판을 조성물에 담근다.

테스트 과정

테스트는 Bellcore spec #로 이미지화된 땜납 판금된 인쇄 회로 기판의 담금-에칭 샘플에 의해 실행된다. 담금-에칭후, 샘플 기판은 탈이온수로 헹구어지고 175℉에서 5분동안 건조된다. 샘플 기판은 24시간동안 Tenny Tenny Jr. 온도/습도 챔버에서 35℃와 85%의 상대 습도에 영향을 받기 쉽다. 저항은 10E+12Ω을 측정 가능한 저항계에 의해 Bellcore spec #를 사용하는 인쇄 회로 사이에서 테스트된다. 결과적인 절연 저항 측정은 각 실시예에서 평균화된다.

각 실시예에 대한 염기 용액이 준비된다. 염기 용액은 67% 질산의 19.5%, 45%의 질산철의 15.9% 및 10그램/리터의 술팜산으로 구성된다. 각 실시예(실시예 1을 제외한)에서, 할로겐화물 화합물은 염기 용액의 1리터에 추가된다. 또한, 여분의 술팜산은 술팜산이 저항 결과에 부가적인 효과를 생성하지 않는다는 것을 설명하는 실시예 3에 추가된다.

실시예 공식 & 최종 저항

실시예 1

염기성 용액을 테스트하였다. 저항값: 1.15E+10

실시예 2

50g/L 2플루오르화 나트륨을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 6.91E+11. 결론: 2플루오르화 나트륨은 저항에서 현저한 증가를 제공한다.

실시예 3

50g/L 2플루오르화 나트륨과 40g/L의 술팜산을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 5.96E+11. 결론: 술팜산은 저항에 어떠한 영향도 주지 않는다.

실시예 4

46g/L 2플루오르화 암모늄을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 9.55E+11. 결론: 2플루오르화 암모늄은 저항에 현저한 증가를 제공한다.

실시예 5

59.75g/L 플루오르화 암모늄을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 8.80E+11. 결론: 플루오르화 암모늄은 저항에 현저한 증가를 제공한다.

실시예 6

63g/L 2플루오르화 칼륨을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 9.40E+11. 결론: 2플루오르화 칼륨은 저항에 현저한 증가를 제공한다.

실시예 7

68g/L 플루오르화 나트륨을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 8.46E+11. 결론: 플루오르화 나트륨은 저항에 현저한 증가를 제공한다.

실시예 8

46g/L 플루오르화 칼륨을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 1.71E+11. 결론: 플루오르화 칼륨은 저항에 현저한 증가를 제공한다.

실시예 9

48중량%의 수용성 플루오르화 수소산의 68mls/L을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 9.95E+11. 결론: 플루오르화 수소산은 저항에 현저한 증가를 제공한다.

실시예 10

60중량%의 수용성 6플루오르화인산의 66mls/L을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 8.13E+11. 결론: 6플루오르화인산은 저항에 현저한 증가를 제공한다.

실시예 11

20°의 보메 염화 수소산의 152mls/L을 염기성 용액에 첨가하였다. 저항값: 7.04E+11. 결론: 염화 수소산은 저항에 현저한 증가를 제공한다.

상기 각 실시예에서, 질산 스트리퍼 용액에 첨가된 할로겐화물 이온 화합물은 인쇄 회로의 현저한 저항 증가를 제공하였다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 새롭게 개선된 제거 조성물과 인쇄 회로 기판에 증대된 절연 저항을 제공하는 주석이나 땜납을 제거하는 방법을 제공한다.

Claims

주석이나 땜납과 그 하부의 주석-구리 합금을 인쇄 회로 기판의 구리 기판으로부터 제거하는 조성물에 있어서,

질산 수용액과;

질산철 수용액과;

포화 상태의 할로겐화물 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 할로겐화물 이온은 플루오르화 수소산, 염화 수소산, 2플루오르화 나트륨, 2플루오르화 암모늄, 2플루오르화 칼륨, 플루오르화 나트륨 및 플루오르화 칼륨 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 질산 수용액은 69중량%의 질산 농도를 포함하고, 상기 질산철 수용액은 45중량%의 질산철 농도를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 질산 수용액은 약 5∼50용적%의 상기 조성물의 범위를 포함하고, 상기 질산철 수용액은 약 1∼50용적%의 상기 조성물의 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제4항에 있어서, 상기 할로겐화물 이온은 상기 조성물의 0.1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제5항에 있어서, 상기 질산 수용액은 69중량%의 질산 농도를 포함하고, 상기 질산철 수용액은 45중량%의 질산철 농도를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제6항에 있어서, 상기 할로겐화물 이온은 플루오르화 수소산, 염화 수소산, 2플루오르화 나트륨, 2플루오르화 암모늄, 2플루오르화 칼륨, 플루오르화 나트륨 및 플루오르화 칼륨 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 질산 수용액은 약 1∼35용적%의 상기 조성물의 범위를 포함하고, 상기 질산철 수용액은 약 5∼25용적%의 상기 조성물의 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제8항에 있어서, 상기 할로겐화물 이온은 약 0.1∼10중량%의 상기 조성물의 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제9항에 있어서, 상기 질산 수용액은 69중량%의 질산 농도를 포함하고, 상기 질산철 수용액은 45중량%의 질산철 농도를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제10항에 있어서, 상기 할로겐화물 이온은 플루오르화 수소산, 염화 수소산, 2플루오르화 나트륨, 2플루오르화 암모늄, 2플루오르화 칼륨, 플루오르화 나트륨 및 플루오르화 칼륨 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 질산 수용액은 약 15∼30용적%의 상기 조성물의 범위를 포함하고, 상기 질산철 수용액은 약 15∼20용적%의 상기 조성물의 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제12항에 있어서, 상기 질산 수용액은 69중량%의 질산 농도를 포함하고, 상기 질산철 수용액은 45중량%의 질산철 농도를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제13항에 있어서, 상기 할로겐화물 이온은 플루오르화 수소산, 염화 수소산, 2플루오르화 나트륨, 2플루오르화 암모늄, 2플루오르화 칼륨, 플루오르화 나트륨 및 플루오르화 칼륨 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
주석이나 땜납 및 그 하부의 주석-구리 합금을 인쇄 회로 기판의 구리 기판으로부터 제거하는 금속 용해 액체 조성물에 있어서,

주석 및 땜납중 적어도 하나를 용해하기에 충분한 양의 질산 수용액과;

주석-구리 합금을 용해하기에 충분한 양의 질산철 수용액과;

인쇄 회로 기판 사이의 저항을 개선시키기에 충분한 양의 할로겐화물 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 용해 액체 조성물.
제15항에 있어서, 상기 할로겐화물 이온은 플루오르화 수소산, 염화 수소산, 2플루오르화 나트륨, 2플루오르화 암모늄, 2플루오르화 칼륨, 플루오르화 나트륨 및 플루오르화 칼륨 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 용해 액체 조성물.
주석이나 땜납 및 그 하부의 주석-구리 합금 중 적어도 하나를 인쇄 회로 기판의 구리 기판으로부터 신속히 제거하는 방법에 있어서,

질산 수용액, 질산철 수용액 및 할로겐화물 이온을 포함하는 조성물을 제공하는 단계와;

인쇄 회로 기판에 조성물을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서, 상기 조성물을 제공하는 단계는 플루오르화 수소산, 염화 수소산, 2플루오르화 나트륨, 2플루오르화 암모늄, 2플루오르화 칼륨, 플루오르화 나트륨 및 플루오르화 칼륨을 포함하는 군으로부터 할로겐화물 이온을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서, 상기 조성물을 제공하는 단계는 약 5∼50용적%의 상기 조성물의 범위에서 질산 수용액을 제공하는 단계와;

약 1∼50용적%의 상기 조성물의 범위에서 질산철 수용액을 제공하는 단계와;

약 0.1∼10중량%의 상기 결합된 질산과 질산철 용액의 범위에서 할로겐화물 이온을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 조성물을 제공하는 단계는 69중량%의 질산 농도로 질산 수용액을 제공하는 단계와;

45중량%의 질산철 농도로 질산철 수용액을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.