TW460623B - Composition and method for stripping solder and tin from printed circuit boards - Google Patents

Description

46〇623 A7 B7 五、發明説明（' ·)) 發明範圍 本發明一般係關於自印刷電路板除去焊劑和錫膜。更 特別地，朱發明係關於一種在使得環繞的積層具有增進之 絕緣性的同時，自印刷電路，板的銅底質上除去焊劑和錫膜 及位於下方的錫一銅合金用之新穎及經改良的方法及組合 物。 發明背景 典型的印刷電路板在絕緣載體上有銅導電圖案。錫焊 劑施用於銅底質上（基本上以電鍍法施用）。標準的焊劑 膜通常是0 . 0 0 0 3英吋厚，標準錫膜的厚度約等於或 略小於此厚度。錫/焊劑膜施用於板上之後，在銅和膜之 間形成銅一錫合金薄膜。此銅一錫合金薄膜基本上是 0.000002至0.000004英吋厚。此銅一錫 合金厚度隨時間而提高。 至於此申請專利說明書和申請專利範圍中所用者，所 謂的焊劑包括各種低熔點合金和用於電焊連接及用於銅腐 鈾或遮蔽或阻斷的元件。這些塗料主要包含各種錫一鉛合 金，亦可包括含銀、銻、鎘、銦和他種金屬的合金。使用 各種方法（包括化學電鍍、化學澱積、化學置換和浸泡在 金屬中）製得這樣的膜。 在製程中，自銅底質上除去錫或焊膜。以前通常以兩 種類型的組合物來去除焊劑和錫。以前最常用的組合物係 以含有過氧化氫和氟的酸溶液爲基礎。近年來，以含有鐵 離子的硝酸溶液爲基礎的調配物被廣泛使用。 紙ϋϋΆ中國國家標率(_[呢）八4規格（210'乂297公嫠） -----------;!'、裝------- 訂----------^ii (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夾標率局員工消費合作社印製 -4- 460623 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 A7 B7 五、發明説明（2 ) 不希望使用以前技藝中的過氧化物一氟溶液，因爲在 剝除時會有放熱反應’此會將溶液加熱至使不穩定的過氧 化物分解妓使得溶液無法使用的溫度。因此，使用時須冷 卻此溶液。同時，過氧化物一氟溶液的操作速率比硝酸溶 液來得慢。 硝酸溶液消除了與過氧化物一氟有關的問題。以前以 硝酸爲基礎的溶液包含二溶液系統。第一種酸溶液含有硝 酸以去除錫或焊劑。第二種酸溶液含有氯化鐵、過硫化銨 、硫酸和過氧化氫之混合物或酸性過氧化物一氟混合物， 以溶解錫一銅合金。 此外，此用於單一浸液和噴霧硝酸/鐵去除的基礎組 合物和方法在以前的專利案中有詳細的描述。例如，U S Pat N 〇 . 4 ’ 7 1 3，1 4 4的組合物利用硝酸、 鐵和fl女基擴酸之組合’其迅速除去錫/焊劑膜和錫一銅合 金，同時維持銅表面明亮、閃爍和均勻。 電信工業中的印刷電路板在印刷電路板之間之間必須 有絕緣性極高的材料，以免電子訊號與仳鄰的電路遭遇。 因絕緣性低而造成電子訊號與仳鄰的電路遭遇的情況會使 得使用電話時聽到他人談話內容的情況。 銅去除或腐蝕不完全及在去除錫或焊劑之後尙有各種 金屬物種或他種污染物留在印刷電路板時/會使得絕緣性 相當低。目前的硝酸/鐵溶液之調配物無法使得印刷電路 板間有最大的絕緣性。 據此，本發明的目的是要提出一種新穎且經改.良的去 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )M規格（210X297公釐） I 11¾. --- I: . - ! - - - - - -- -1 1 —! --— --- ! —，··」'^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夾標準局貝工消費合作社印t 46〇623 A7 _______B7_ 五、發明説明（3 ) ^ — 除用袓合物，及去除錫或焊劑的方法，此方法提高印刷電 路板的絕緣性。 由下面的描述會完全瞭解本發明的此和其他目的、優 點、特徵和結果。 發明槪述 本發明的主要目的是要提出一種用以自印刷電路板的 銅底質上去除錫或焊劑及位於下方的錫一銅合金用之溶解 金屬的液體。 本發明的另一目的是要提出一種去除組合物及提供絕 緣性獲得改善之印刷電路板之去除錫或焊劑的方法。 本發明的/另一目的是要提出一種水溶液，其可直接噴 在電路板上而自印刷電路板的銅底質上去除錫或焊劑及位 於下方的錫一銅合金。 簡言之，用以自印刷電路板的銅底質上去除錫或焊劑 及位於下方的錫一銅合金之本發明的組合物包括其量足以 溶解焊劑的硝酸、其量足以溶解錫一銅合金的鐵離子及其 量可實質改善印刷電路板之絕緣性的鹵素離子。更特定言 之’本發明之液體組合物基本上包含5至5 0體積％的 69重量％硝酸水溶液、1至50體積％的45重量％硝 酸鐵、0.1重量％至飽和的鹵素離子，^者是水。 較佳實施例之描沭 本發明之組合物的基本成份是含硝酸、硝酸鐵和鹵素 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公釐）-6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -n m. ·

• .n· I *n» ml ^^^1 In ^in Km \*n JK _ /!..·' 0¾. J 460623 經濟部中央標率局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 離子來源的水溶液。 已經知道硝酸會溶解錫或焊劑。也已經知道硝酸鐵會 溶解銅和釋一銅合金。此外。已經知道酸性過氧化物一氟 錫和/或焊劑去除劑所提供，的絕緣性優於以硝酸爲基礎的 錫和/或焊劑去除劑。不知道在單一調配物中合倂硝酸.、 硝酸鐵和鹵素離子的作用會製造出能夠強化印刷電路板之 絕緣性之以硝酸爲基礎的去除溶液。其組成如前段所述者 製造出所欲結果中的所欲反應以達到所欲的去除結果。 此溶解金屬的液體基本上含括其量足以溶解錫和/或 焊劑的硝酸、其量足以溶解錫一銅合金的硝酸鐵及其量足 以去除印刷電路板上的金屬和其他污染物的鹵素離子，藉 此實質改善印刷電路板的絕緣性。 實際應用上，硝酸濃度必須限定上限値以免損及印刷 電路板底質及使用錫或焊劑溶液的設備。亦發現到實際上 不須使用超過約5 0體積％的6 9重量％硝酸。濃度大幅 低於4 0體積％便能得到有用的錫/焊劑去除溶液。 用於焊劑去除操作時’硝酸濃度限定於下限値，由焊 劑總量’指定體積的焊劑去除溶液在用完之前就會被去除 。若未考慮這些因素，硝酸含量可低至5體積％的6 9重 量％的硝酸或以下，並仍能有效地去除銅上的錫和/或焊 劑。 彳 雖然如此，在測定去除焊劑速率時，硝酸濃度是一重 要因素。例如：因經濟考量要求於8 0 T於一分鐘內去除 約0 . 0 0 0 3英吋厚經電鍍的焊劑時，硝酸濃度應至少 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '—裝 n -訂 J ":/·.^n * 經濟部中央標準局員4消費合作社印-製 460623 A7 ____...__B7 五、發明説明（5 ) — " 約1 0體積％的6 9重量％硝酸，硝酸鐵濃度是約5體積 %的4 5重量％硝酸鐵。欲去除的金屬孔隙度、金屬厚度 和其於板it的位置、板的年齡都是會影響淸潔此板所須時 間的因素。. 1 7體積％的4 5%硝酸鐵和約1 5至20體積％的 6 9重量％硝酸於室溫或略高於室溫會得到能夠於約 1 . 5分鐘之內去除0 . 〇〇 〇3英吋電鍍焊劑膜及去除 錫一銅合金層的溶液。濃度較低的硝酸鐵去除焊劑和去除 金屬內層所須時間較長，較高濃度可以將時間縮短至1 5 至2 ◦秒鐘。 此專利申請案之組合物是硝酸鐵、硝酸和鹵素離子之 水溶液。 硝酸鐵可以Fe (NO) 3+9 Η 2〇晶體形式及含 4 5重量％無水Fe (Ν〇3) 3的水溶液形式自市面上取 得。目標組合物中的硝酸鐵濃度可以克F e ( Ν Ο ) 3 + 9H2〇/升、Fe (NO) 3+9H2〇 重量 ％、克 Fe (N〇3) 3 /升、Fe (N〇3) 3重量％或45% F e ( N 0 3 ) 3水溶液的體積％表示。爲加以簡化，硝酸 鐵濃度以4 5 % F e ( N 0 3 ) 3水溶液的體積％表示。' 硝酸可以6 9重量％HN〇3水溶液形式自市面上取得 。爲便於操作，硝酸含量最好是以6 9 % ^酸溶液的體積 %表不。 鹵素離子以含水酸和鹽及各種粉末及片鹽形式售於市 面上。 '•Ϊ、紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ规格（210X297公釐） . - 8 - (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 1'訂 經濟部中夾標準局員工消費合作牡印製 46〇623 A7 B7 ~ "· " " ' ' - 五、發明説明（6 ) 下列實例和所附申請專利範圍中，硝酸量以6 9 %硝 酸表示，硝酸鐵的量以4 5 %硝酸鐵表示。因爲這些材料 售於市面止並可以這樣的濃度使用，所以使用此特別的組 合。但是，嫻於此技藝之人士知道必要時可以使用其他濃 度（包括無水狀態），組合物量可以因爲其他濃度而轉變 成其他量。 去除劑的這三種官能性組份之較佳範圍是： 硝酸一約5至5 0體積％的6 9 %硝酸水溶液， 硝酸鐵一約1至5 0體積％的4 5 %硝酸鐵水溶液， 及 鹵素離子一約0.1重量％至飽和，餘者是水。 更佳的範圍是： 硝酸一約1 0至3 5體積％的6 9 %硝酸水溶液， 硝酸鐵一約5至2 5體積％的4 5%硝酸鐵水溶液’ 及 鹵素離子一約0.1重量％至10重量％’餘者是水 0 此較佳的特定組成範圍是： 硝酸一約1 5至3 0體積％的6 9%硝酸水溶液’ 硝酸鐵一約1 5至2 0體積％的4 5 %硝酸鐵水溶液 ί ，及. 鹵素離子一約0·5重量％至5重量％’餘者是水。 組合物的特定例子及它們的操作示於下面的實例中° 各個實例是三種官能性組份的至少二者與少量胺基磺酸（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本莧) ID it ID · •裝-- nd ml I In— n^— m I— tn ml It 紙張尺.度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） -9 - 460623 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費告作社印製 五、發明説明（7 ) 抑制銅黏結）及水的水溶液。抑制銅黏結的替代方案爲嫻 於此技藝之人士所習知。各實例中’組合物藉由於8 0 °F 至9 0 T浸泡搖動的印刷電路板而施用。 試驗程序 以浸泡一腐蝕鍍有焊劑、以Bellcore spec#成像的印刷 電路板樣品來進行試驗。浸泡一腐蝕之後，樣品板以去離 子水淸洗並於1 7 5 °F乾燥5分鐘。樣品板於3 5 °C、. 8 5 %相對濕度的Tenny Tenny Jr溫度/濕度室中2 4時。 使用Bellcore spec#以能夠測定1 0 E + 1 2歐姆的電阻計 測試印刷電路板間的電阻性。平均各個樣品所測得的絕緣 値。 製得實例用的基礎溶液。此基礎溶液包含：1 9 . 5 %的67%硝酸、15 . 9%的45%硝酸鐵和10克/ 升胺基磺酸。各實例（除了實例1 )中，在1升基礎溶液 中添加鹵素化合物。此外，在實例3中使用額外的胺基磺 酸，顯示胺基磺酸對於所得電阻性沒有正面影響。 實例調配物和所得電阻値： 實例1 試驗基礎溶液，電阻値結果：1 . 1 5$ E + 1 0。 實例2 在基礎溶液中添加5 0克/升二氟化鈉。電阻値結果 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,裝---1

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2丨〇 χ 297公簸）._ Q 4 β〇623 經濟部中央揉率局員工消費合作社印製 A7 ______ B7五、發明説明（8 ) ~~~ ~ :6 . 9 1 E + 1 1。結論：二氟化鈉明顯提高電阻値。 實例3 1 在基礎溶液中添加5 0克/升二氟化鈉和4 〇克/升 '胺基磺酸。電阻値結果：5 . 9 6 E + 1 1。結論：胺基 磺酸對於電阻値沒有明顯影響。 實例4 在基礎溶液中添加4 6克/升二氟化銨。電阻値結果 :9 · 5 5 E + 1 1。結論：二氟化銨明顯提高電阻値。 實例5 在基礎溶液中添加5 9，7 5克/升氟化錢。電阻値 結果：8 . 8 0 E + 1 1。結論··氟化銨鈉明顯提高電阻 値。 實例6 在基礎溶液中添加6 3克/升二氟化鉀。電阻値結果 :9 . 4 0 E + 1 1。結論：二氟化鉀明顯提高電阻値。 實例I 在基礎溶液中添加6 8克/升氟化鈉。電阻値結果： 8 . 4 6 E + 1 1。結論：氟化鈉明顯提高電阻値。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 ./.k ^紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4规格（2丨0 X 297公簸） .11 - 五、發明説明？ 實例8 ,<L· 補充 在基礎溶液中添加4 6克/升氟化鉀。電阻値結果： -------------1^.-- .(請先閲讀背面之注意事項再H>本頁) 1 . 71E + 1 1 °結論：氟化鉀明顯提高電阻値。 實例9 在基礎溶液中添加6 8毫升/升4 8重量％含水氫氟 酸。電阻値結果：9 . 9 5 E + 1 1。結論：氫氟酸明顯 提高電阻値。 實例1 0 訂 在基礎溶液中添加6 6毫升/升6 0重量％六氟磷酸 。電阻値結果：8 · 13E + 1 1。結論：六氟磷酸明顯 提高電阻値。 實例1 1 -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在基礎溶液中添加1 5 2毫升/升2 0° Baume氫氯 酸。電阻値結果：7 . 0 4 E + 1 1。結論：氫氯酸明顯 提高電阻値/ '前述實例中，在硝酸和去除溶液中添加鹵素離子化合 物，明顯提高印刷電路板的電阻値。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）· 12 -

Claims (1)

1. ABCD

   4 60623 六、申請專利範圍 、 附件一 a : (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第8 7 11 5 2 8 0號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 1 民國90年8月修正 1 · 一種供自印刷電路板的銅底質上去除錫或焊劑及 位於下方的錫一銅合金用之組合物’其實質上由下述成份 組成的： 硝酸水溶液； 硝酸鐵水_液； 飽和的氟離子；及氨基磺酸， 其中，該硝酸水溶液佔該組合物的5至5 0體積％ ’ 該硝酸鐵水溶液佔該組合物的1至5 0體積％ ’ 該氟離子佔該組合物的〇 . 1至1 〇重量％ ’及 氨基磺酸的存在量爲10至50克/升。 λ · 2 .如申請專利範圍第1項之組合物，其中’氟離子 包含氫氟酸、二氟!化納、二氟化錢、二氟化鉀、氟化鈉和 氟化鉀中之至少一者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 .如申請專利範圍第1項之組合物，其中’該硝酸 水溶液包含6 9重量％硝酸，該硝酸鐵水溶液包含4 5重 量％硝酸鐵。 4 ·如申請專利範圍第1項之組合物，其中，該硝酸 水溶液包含6 9重量％硝酸，該硝酸鐵水溶液包含4 5重 量％硝酸鐵。 5 .如申請專利範圍第4項之組合物’其中’氟離子 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐.） -1 - 六、申請專利範圍 包含氫氟酸、二氟化鈉、二氟化銨、二氟化鉀、氟化鈉和 氟化鉀中之至少一者。 6 .如申請專利範圍第1項之組合物，其中’該硝酸 水溶液佔該組合物的1至3 5體積％ M g7j<丨容 '液{占 該組合物的5至2 5.體積％ ° 7 .如申請專利範圍第6項之組合物，其中’該氟離 子佔該組合物的0 . 1至1 〇重量％。 8 .如申請專利範圍第7項之組合物’其中’該硝酸 水溶液包含6 §重量％硝酸’該硝酸鐵水溶 '液包含4 5重 量％硝酸鐵。 9 .如申請專利範圍第8項之組合物，其中，氟離子 包含氫氟酸、二氟化鈉、二氟化錢、二氟化鉀、氟化鈉和 氟化鉀中之至少一者。 1 〇 .如申請專利範圍第1項之組合物’其中’該硝 酸水溶液佔該組合物的1 5至3 0體積％ ’該硝酸鐵水溶 液佔該組合物的1 5至2 0體積％。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之組合物，其中，該 硝酸水溶液包含6 9重量％硝酸，該硝酸鐵水溶液包含 4 5重量％硝酸鐵。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之組合物，其中，氟 離子包含氫氟酸、二氟化鈉、二氟化銨、二氟化鉀、氟化 鈉和氟化鉀中之至少一者。 1 3 . —種用以自印刷電路板的銅底質上迅速去除錫 或焊劑之至少一者及位於下方的錫一銅合金用之方法，其 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -2 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460623 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 特徵爲其步驟包含： 形成包含硝酸水溶液、硝酸鐵水溶液、氟離子及氨基 磺酸之組合物；及 將此組合物施用在印刷電路板上。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中，該形 成組合物的步驟包含自氫氟酸、二氟化鈉、二氟化銨、二 氟化鉀、氟化鈉和氟化鉀中選擇氟離子。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中，該形 成組合物的步驂包含·· 形成其量是以該組合物計之5至5 0體積％的硝酸水 溶液； 形成其量是以該組合物計之1至5 0體積％的硝酸鐵 水溶液； 形成其量是以該合倂的硝酸和硝酸鐵溶液計之〇 . 1 至1 0重量％的氟離子。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，該形 成組合物的步驟包含： 形成濃度爲6 9重量％硝酸的硝酸水溶液；及 形成濃度爲4 5重量％硝酸鐵的硝酸鐵水溶液。 1 7 ·如申請專利範圍第1 3項之方法，其中氨基磺 酸的存在量爲1 0至5 0克/升。 (，請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. •V5 i IA 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐.） -3 - 五、發明説明？ 實例8 ,<L· 補充 在基礎溶液中添加4 6克/升氟化鉀。電阻値結果： -------------1^.-- .(請先閲讀背面之注意事項再H>本頁) 1 . 71E + 1 1 °結論：氟化鉀明顯提高電阻値。 實例9 在基礎溶液中添加6 8毫升/升4 8重量％含水氫氟 酸。電阻値結果：9 . 9 5 E + 1 1。結論：氫氟酸明顯 提高電阻値。 實例1 0 訂 在基礎溶液中添加6 6毫升/升6 0重量％六氟磷酸 。電阻値結果：8 · 13E + 1 1。結論：六氟磷酸明顯 提高電阻値。 實例1 1 -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在基礎溶液中添加1 5 2毫升/升2 0° Baume氫氯 酸。電阻値結果：7 . 0 4 E + 1 1。結論：氫氯酸明顯 提高電阻値/ '前述實例中，在硝酸和去除溶液中添加鹵素離子化合 物，明顯提高印刷電路板的電阻値。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）· 12 - ABCD

   4 60623 六、申請專利範圍 、 附件一 a : (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第8 7 11 5 2 8 0號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 1 民國90年8月修正 1 · 一種供自印刷電路板的銅底質上去除錫或焊劑及 位於下方的錫一銅合金用之組合物’其實質上由下述成份 組成的： 硝酸水溶液； 硝酸鐵水_液； 飽和的氟離子；及氨基磺酸， 其中，該硝酸水溶液佔該組合物的5至5 0體積％ ’ 該硝酸鐵水溶液佔該組合物的1至5 0體積％ ’ 該氟離子佔該組合物的〇 . 1至1 〇重量％ ’及 氨基磺酸的存在量爲10至50克/升。 λ · 2 .如申請專利範圍第1項之組合物，其中’氟離子 包含氫氟酸、二氟!化納、二氟化錢、二氟化鉀、氟化鈉和 氟化鉀中之至少一者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 .如申請專利範圍第1項之組合物，其中’該硝酸 水溶液包含6 9重量％硝酸，該硝酸鐵水溶液包含4 5重 量％硝酸鐵。 4 ·如申請專利範圍第1項之組合物，其中，該硝酸 水溶液包含6 9重量％硝酸，該硝酸鐵水溶液包含4 5重 量％硝酸鐵。 5 .如申請專利範圍第4項之組合物’其中’氟離子 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐.） -1 -