專利名稱：一種含二價銅化合物的溶解錫和錫合金的溶液的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種溶解錫和錫合金的溶液。
背景技術：
溶解錫和錫合金的溶液廣泛應用于許多領域，如印刷線路板(退錫工序)、金屬清洗及表面處理、電鍍(退鍍)、濕法冶金等行業，其共同點是通過化學或電化學腐蝕來溶解錫或(和)錫合金以實現錫或(和)錫合金的去除，在印刷線路板行業(PCB)中它慣稱為退錫液、退錫水、剝錫水或剝錫液。關于印刷線路板行業中使用的退錫水，商業產品中主要有氟化物型和硝酸型兩種，目前使用的以硝酸型為主，其配方特點是含硝酸濃度高，退錫水中一般含工業硝酸(65％--68％)的比例在350克/升以上，許多PCB藥品供應廠商甚至使退錫水中工業硝酸(65％--68％)的比例達到450克/升或更高，其負面影響已經顯現1)退錫過程劇烈，發熱嚴重，產生大量氮氧化物等有害氣體；2)產生沉淀物，堵塞噴嘴，退錫不凈；3)對基材銅的過蝕(工業上慣稱為咬銅)厲害；4)殘余硝酸濃度高，廢退錫水中的硝酸濃度高達20％，廢退錫水的達標處理費用很高；5)退錫水無法實現循環再生，PCB行業在退錫工序實現清潔生產的希望為零。
發明內容
本發明的目的是提供一種全新的溶解錫和錫合金的溶液，該溶液配方中以含水溶性二價銅化合物作為基本(必要)組份為特征，以區別于以往的溶解錫和錫合金的溶液(如高濃度硝酸型退錫水)的配方.在應用性能上，本發明涉及的溶解錫和錫合金的溶液有如下特點1)硝酸根濃度很低或不含硝酸根，溶解錫和錫合金的過程平穩，發熱不嚴重，不產生或僅產生很少量的氮氧化物等有害氣體；2)不產生沉淀物，溶錫干凈；3)對基材銅的溶解(工業上慣稱為咬銅)較慢即對基材的保護較好；4)當將本技術應用于PCB行業時易于使退錫水實現循環再生，使退錫工序實現清潔生產。
按本發明的第一個方面，本發明涉及的溶解錫和錫合金的溶液具有如下特征(1)溶解錫和錫合金的溶液主配方具有如下通式S＝＝L+T+P其中的L為可與錫形成穩定的水溶性化合物的分子或離子，又稱穩定劑；P是能將錫或錫合金由零價變為較高的價態以實現其溶解的分子或離子，又稱促進劑；T是將溶液中一價銅及時轉化為二價銅并穩定它的物質，以協助將錫或錫合金由零價變為較高的價態，又稱轉化劑。必要時還可加入其它組份如穩定pH的緩沖物質，調整溶液氧化還原電位的調節劑，對基材進行保護的物質如銅緩蝕劑等。
(2)其中所說的錫合金是錫與其它金屬形成的合金如銅錫合金等，而溶解錫和錫合金的溶液尤指印刷線路板(PCB)行業在退錫工序使用的溶液，也叫退錫水等。
(3)其中所說的促進劑P為水溶性二價銅化合物，且作為基本(必要)組份存在于本發明涉及的溶解錫和錫合金的溶液配方中。這是本發明與以往的溶解錫和錫合金的溶液的根本區別。
(4)所說的促進劑P可以是水溶性二價銅鹽，也可以是其它水溶性二價銅化合物如由二價銅Cu(II)和配體組成的絡合物(絡離子)等。所說的二價銅鹽由二價銅離子和陰離子組成，而陰離子可多種多樣，如氯離子、硫酸根、硝酸根、有機磺酸根(RSO3-)等。而由二價銅Cu(II)和配體組成的絡合物(絡離子)也可多種多樣，如CuCl3-、CuCl42-、CuY2-(Y＝乙二胺四乙酸根陰離子)、Cu(NH3)32+、Cu(NH3)22+、Cu(NH3)42+等。實際使用中可以只用一種水溶性二價銅化合物，也可以用由二種或多種水溶性二價銅化合物組成的混合物。
(5)其中所說的促進劑P的作用是將錫或錫合金由零價態變為較高的價態以實現錫或(和)錫合金的溶解。它在錫和錫合金的溶解過程中的作用可分為1)防止錫和錫合金的表面鈍化，2)促進錫和錫合金溶解過程的化學和電化學腐蝕，3)放出可穩定溶液中錫的物質，4)作為傳遞電子的物質，一方面對錫和錫合金進行氧化而自身由二價變為低價態，另一方面從溶液中的其它物質獲得電子再變為二價，如此循環則完成了錫和錫合金的溶解過程，5)使溶解錫和錫合金的過程平穩.常見的促進劑P有硫酸銅、烷基磺酸銅、氨基羧酸銅、氨基磺酸銅、硝酸銅、氯化銅、由二價銅Cu(II)與氨或其它配體形成的絡合物等。
(6)其中所說的促進劑P的用量范圍(以銅計)為含銅0.1-150克/升，優選范圍(以銅計)為5-100克/升；當錫合金的溶解過程中可產生出二價銅時(如印刷線路板行業退錫工序中銅錫合金層的去除)，P的用量可適當減少。
按本發明的第二個方面，本發明涉及的溶解錫和錫合金的溶液主配方中的L和T具有如下特征其中所說的轉化劑T是能將溶液中一價銅及時轉化為二價銅并穩定它的物質，以協助將錫或錫合金由零價變為較高的價態。轉化劑T的主要作用是使低價態銅轉變為二價銅，以協助水溶性二價銅化合物去氧化錫或錫合金；常見的轉化劑T如氧(氣)、氯(氣)、過氧化物、氯酸鹽、硝酸、含硝基的水溶性有機物(如硝基苯磺酸)等，實際使用中可用一種轉化劑也可用多種轉化劑的混合物；轉化劑T的用量范圍為0.01-200克/升，優選范圍為0.5-100克/升。
其中所說的穩定劑L為可與錫形成穩定的水溶性錫化合物的分子或離子，如氫氧根、硝酸根、氯離子、硫酸根、有機羧酸、氨基羧酸、氨基磺酸、有機磺酸等，實際使用中可用一種穩定劑也可用多種穩定劑的混合物；L的用量范圍為0.1-400克/升，優選范圍為20-150克/升。
其中所說的錫和錫合金的溶解過程可采用常規的噴淋(SPRAY)也可用浸浴工藝，溶解過程的溫度可以是室溫也可以是其它溫度，溶解過程可以在中性，也可以在堿性或酸性介質中進行。
實施例1配制由25克氯化銅，70克硝酸銅，雙氧水4.5克，間硝基苯磺酸50克，甲基磺酸350克，苯并三氮唑0.5克和去離子水500克組成的錫合金溶解液1000克，用鍍有10微米厚錫的覆銅板作被處理材料，在室溫下的噴淋效果為錫的去除時間為1.5分，銅錫合金層的去除時間為0.5分，反應過程平穩，處理后板面潔凈光亮，退錫過程無氮氧化物昌出。
實施例2配制由35克氯化銅，氯酸銨14.5克，氨基磺酸150克，甲酚磺酸300克，甲基苯并三氮唑0.5克和去離子水500克組成的錫合金溶解液1000克，用純錫板(1.0毫米厚)作被處理材料，在室溫下進行浸泡并不斷充氣攪拌溶液，同時振動錫板，測得錫的去除速度為6微米/分。
實施例3配制由100克氯化銅，氨水100克，間硝基苯磺酸銨50克，乙二胺250克，硝酸銨50克，氯化銨50克和去離子水400克組成的堿性錫合金溶解液1000克，用純錫板(1.0毫米厚)作被處理材料，在60℃下進行噴淋并不斷充氣攪拌溶液，測得錫的去除速度為3.5微米/分。
權利要求
1.本發明涉及一種溶解錫和錫合金的溶液，其特征在于(1)溶解錫和錫合金的溶液主配方具有如下通式S＝L+T+P其中的L為可與錫形成穩定的水溶性化合物的分子或離子，又稱穩定劑；P是能將錫或錫合金由零價態變為較高的價態以實現其溶解的分子或離子，又稱促進劑；T是能將溶液中一價銅及時轉化為二價銅并穩定它的物質，以協助錫或錫合金的溶解，又稱轉化劑。(2)促進劑P為水溶性二價銅化合物，且作為基本(必要)組份存在于本發明涉及的溶解錫和錫合金的溶液配方中。(3)必要時上述溶解錫和錫合金的溶液中還可加入其它組份如穩定pH、調整溶液氧化還原電位、對基材進行保護的物質等。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于溶解錫和錫合金的溶液尤指印刷線路板(PCB)行業在退錫工序使用的溶液，也叫退錫水。
3.按照權利要求1和2的方法，其特征在于作為基本(必要)組份存在的促進劑P為水溶性二價銅化合物，它可以是二價銅鹽，也可以是其它二價銅化合物如由二價銅Cu(II)和配體組成的絡合物(絡離子)等。所說的二價銅鹽由二價銅離子和陰離子組成，而陰離子可多種多樣，如氯離子、硫酸根、硝酸根、有機磺酸根(RSO3)等。而由二價銅Cu(II)和配體組成的絡合物(絡離子)也可多種多樣，如CuCl3-、Cu(NH3)m2+等(m＝2，3，4)。實際使用中可以只用一種水溶性二價銅化合物，也可以用由二種或多種水溶性二價銅化合物組成的混合物；促進劑P的作用是將錫和錫合金由零價態變為較高的價態以實現錫和錫合金的溶解。促進劑P的用量范圍(以銅計)為含銅0.1-150克/升，優選范圍為5-100克/升。
4.按照權利要求1、2和3的方法，其特征在于轉化劑T是將溶液中一價銅及時轉化為二價銅的物質，以協助錫和錫合金的溶解。常見的轉化劑T有氧(氣)、過氧化物、氯酸鹽、硝酸等，實際使用中可用一種氧化劑也可用多種氧化劑的混合物；轉化劑T的用量范圍為0.01-200克/升，優選范圍為0.5-100克/升。
5.按照權利要求1、2和3的方法，其特征在于穩定劑L為可與錫形成穩定的水溶性錫化合物的分子或離子，如氫氧根、硝酸根、氯離子、硫酸根、有機羧酸、氨基羧酸、氨基磺酸、有機磺酸等，實際使用中可用一種穩定劑也可用多種穩定劑的混合物；穩定劑L的用量范圍為0.1-400克/升，優選范圍為20-350克/升。
全文摘要
本發明涉及一種溶解錫和錫合金的溶液，這種溶液的配方中以含水溶性二價銅化合物作為基本組份為特征，另含可與錫形成穩定的水溶性化合物的物質即穩定劑，以及可將溶液中一價銅及時轉化為二價銅的轉化劑；該溶液在溶解錫和錫合金的過程中有如下特點溶解錫和錫合金的過程平穩，發熱不嚴重，氮氧化物等有害氣體產生很少；不產生沉淀物，溶錫干凈；對基材的保護較好。
文檔編號H05K3/06GK1920098SQ20051003204
公開日2007年2月28日 申請日期2005年8月23日 優先權日2005年8月23日
發明者李德良 申請人:李德良