銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，該工藝包括以下步驟：在化學(xué)鍍錫槽邊連接一個(gè)樹(shù)脂吸附塔；化學(xué)鍍錫溶液從化學(xué)鍍錫槽中抽到樹(shù)脂吸附塔內(nèi)，且將陽(yáng)離子樹(shù)脂加入到樹(shù)脂吸附塔內(nèi)；陽(yáng)離子樹(shù)脂在一定溫度下將化學(xué)鍍錫溶液中的四價(jià)錫吸附；吸附后得到的凈化鍍液再流回化學(xué)鍍錫槽中，此時(shí)凈化鍍液中四價(jià)錫的濃度可以下降的范圍在5?30g/L之間。本發(fā)明在樹(shù)脂吸附塔內(nèi)采用陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附的方式來(lái)去除四價(jià)錫，不需要頻繁的換槽、不會(huì)有二價(jià)錫的損失，其效果明顯，而且成本低廉；若是四價(jià)錫的濃度上限30g/L，可以連續(xù)循環(huán)吸附，直至四價(jià)錫降低到要求范圍后，關(guān)閉循環(huán)吸附，如此以來(lái)可以降低鍍液中的四價(jià)錫，而不會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)二價(jià)錫的現(xiàn)象。
【專利說(shuō)明】
銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]印制線路板、芯片等是以電子元件連接為主的互連件，它是通過(guò)自身提供的線路和焊接部位，焊裝上各種元器件從而成為具有一定功能的電子部件。在可提供的焊接工藝中有化學(xué)鍍/電鍍鎳金、0SP、噴錫、化學(xué)鍍錫等工藝，其中化學(xué)鍍錫占印制線路板可焊接涂層市場(chǎng)的15-25%的市場(chǎng)份額。
[0003]化學(xué)鍍錫是通過(guò)在銅或銅合金之上置換錫鍍覆來(lái)進(jìn)行的。當(dāng)在銅或銅合金鍍層上進(jìn)行置換錫鍍覆時(shí)，被置換的銅變?yōu)殂~離子并且溶解于鍍液中；在鍍錫進(jìn)行的同時(shí)，由于空氣的混入，會(huì)導(dǎo)致可用的二價(jià)錫被氧化成四價(jià)錫，四價(jià)錫的不斷增長(zhǎng)會(huì)影響鍍層的質(zhì)量。
[0004]在國(guó)內(nèi)，化學(xué)鍍液中四價(jià)錫升高后，達(dá)到客戶的要求上限，一般采取換槽的方式處理，這樣做的成本較高，對(duì)于水平沉錫來(lái)講，其混入的空氣量較大，四價(jià)錫濃度升高速度很快，頻繁的換槽導(dǎo)致成本太高，且會(huì)影響生產(chǎn)企業(yè)的進(jìn)度，市場(chǎng)難以接受；
國(guó)內(nèi)的水平化錫大多使用國(guó)外的產(chǎn)品，其中大部分使用專利《US 2004/0245108 Al》的描述的方式來(lái)處理，其使用電解還原法來(lái)還原再生四價(jià)錫，通過(guò)電解，在陰極會(huì)大量的釋放氫氣，利用氫氣的還原性將四價(jià)錫還原成二價(jià)錫，以達(dá)到控制鍍液中四價(jià)錫的濃度作用，但是其缺點(diǎn)也非常明顯，在電解的過(guò)程中，同樣會(huì)出現(xiàn)二價(jià)錫被電解成錫金屬而附著在陰極表面，鍍液中的錫濃度大幅降低，需要不斷的補(bǔ)充錫離子進(jìn)入鍍液，維持化學(xué)鍍錫正常進(jìn)行，如此以來(lái)，會(huì)存在大量錫浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，該工藝通過(guò)陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附的方式來(lái)去除四價(jià)錫，不需要頻繁的換槽、不會(huì)有二價(jià)錫的損失，其效果明顯，而且成本低廉。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，包括以下步驟:
步驟I，在化學(xué)鍍錫槽邊連接一個(gè)樹(shù)脂吸附塔；
步驟2，化學(xué)鍍錫溶液從化學(xué)鍍錫槽中抽到樹(shù)脂吸附塔內(nèi)，且將陽(yáng)離子樹(shù)脂加入到樹(shù)脂吸附塔內(nèi)；
步驟3，陽(yáng)離子樹(shù)脂在一定溫度下將化學(xué)鍍錫溶液中的四價(jià)錫吸附；
步驟4，吸附后得到的凈化鍍液再流回化學(xué)鍍錫槽中，此時(shí)凈化鍍液中四價(jià)錫的濃度可以下降的范圍是在5-30g/L之間。
[0007]其中，所述步驟3中陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附的具體方法為:將化學(xué)鍍錫溶液在樹(shù)脂吸附塔中循環(huán)，四價(jià)錫離子從化學(xué)鍍錫溶液主體向樹(shù)脂顆粒表面擴(kuò)散，穿過(guò)樹(shù)脂顆粒表面液膜，在顆粒內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)孔中擴(kuò)散;直至達(dá)到起交換作用的離子和與樹(shù)脂母體聯(lián)結(jié)的固定離子組成活性基團(tuán)位置，與陽(yáng)離子樹(shù)脂中的可交換離子發(fā)生交換反應(yīng)，在此過(guò)程中四價(jià)錫被陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附，從而達(dá)到在化學(xué)鍍錫溶液中去除四價(jià)錫。
[0008]其中，所述步驟2中化學(xué)鍍錫溶液的體積與陽(yáng)離子樹(shù)脂的重量比例為1:0.05-1;優(yōu)選的比例為1: 0.1 -0.5;所述步驟3中的溫度為5-85 °C ；優(yōu)選為15-65 °C。
[0009]其中，所述步驟2中化學(xué)鍍錫槽中化學(xué)鍍錫溶液的溫度在15_75°C。
[0010]其中，所述陽(yáng)離子樹(shù)脂為弱酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂或強(qiáng)酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂。
[0011]其中，銅基材為印制線路板的覆銅層、電鍍銅層或晶圓級(jí)封裝的真空鍍銅層中的任意一種。
[0012]其中，對(duì)于500L的化學(xué)鍍錫溶液，搭配10kg的陽(yáng)離子樹(shù)脂，在75°C的條件下，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附塔的吸附，四價(jià)錫可以由18g/L下降到10g/L，可以有效的降低四價(jià)錫濃度。
[0013]其中，對(duì)于1000L的化學(xué)鍍錫溶液，搭配10kg陽(yáng)離子樹(shù)脂，在55°C的條件下，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附塔的吸附，四價(jià)錫可以由20g/L下降到14g/L，可以有效的降低四價(jià)錫濃度。
[0014]其中，對(duì)于1500L的化學(xué)鍍錫溶液，搭配300kg的陽(yáng)離子樹(shù)脂，在60°C的條件下，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附塔的吸附，四價(jià)錫可以由25g/L下降到12g/L，可以有效的降低四價(jià)錫濃度。
[0015]其中，對(duì)于1500L的化學(xué)鍍錫溶液，搭配10kg的陽(yáng)離子樹(shù)脂，在30°C的條件下，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附塔的吸附，四價(jià)錫可以由25g/L下降到16g/L，可以有效的降低四價(jià)錫濃度。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，具有如下優(yōu)勢(shì):
1)在樹(shù)脂吸附塔內(nèi)采用陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附的方式來(lái)去除四價(jià)錫，不需要頻繁的換槽、不會(huì)有二價(jià)錫的損失，其效果明顯，而且成本低廉;若是四價(jià)錫的濃度上限30g/L，可以連續(xù)循環(huán)吸附，直至四價(jià)錫降低到要求范圍后，關(guān)閉循環(huán)吸附，如此以來(lái)可以降低鍍液中的四價(jià)錫，而不會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)二價(jià)錫的現(xiàn)象；
2)該工藝處理簡(jiǎn)單，依照目前的工藝，二價(jià)錫還原后生成錫金屬還要停產(chǎn)清理四價(jià)錫還原器，耽擱生產(chǎn)，該工藝則不存在此情況；
3)該工藝在化學(xué)鍍錫槽邊連接一個(gè)樹(shù)脂吸附塔，因此不需要換槽，成本低廉，且維護(hù)操作簡(jiǎn)單；
4)該工藝中使用的陽(yáng)離子樹(shù)脂可通過(guò)再生處理后，可重復(fù)循環(huán)使用，從而降低整個(gè)化學(xué)鍍錫的生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝的流程圖；
圖2為四價(jià)錫被陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附的過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
[0019]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，包括以下步驟: 步驟SI，在化學(xué)鍍錫槽邊連接一個(gè)樹(shù)脂吸附塔；
步驟S2，化學(xué)鍍錫溶液從化學(xué)鍍錫槽中抽到樹(shù)脂吸附塔內(nèi)，且將陽(yáng)離子樹(shù)脂加入到樹(shù)脂吸附塔內(nèi)；
步驟S3，陽(yáng)離子樹(shù)脂在一定溫度下將化學(xué)鍍錫溶液中的四價(jià)錫吸附；
步驟S4，吸附后得到的凈化鍍液再流回化學(xué)鍍錫槽中，此時(shí)凈化鍍液中四價(jià)錫的濃度可以下降的范圍是在5-30g/L之間。這說(shuō)明了通過(guò)陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附后，在化學(xué)鍍錫溶液中的四價(jià)錫的濃度可以下降5_30g/L，因此在化學(xué)鍍錫溶液中四價(jià)錫的濃度就很小了，因此不會(huì)對(duì)化學(xué)鍍錫溶液造成影響。
[0020]相較于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明提供的銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，具有如下優(yōu)勢(shì):
1)在樹(shù)脂吸附塔內(nèi)采用陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附的方式來(lái)去除四價(jià)錫，不需要頻繁的換槽、不會(huì)有二價(jià)錫的損失，其效果明顯，而且成本低廉;針對(duì)陽(yáng)離子樹(shù)脂對(duì)存在于溶液中的不同陽(yáng)離子吸附能力不同，一般而言，對(duì)高價(jià)離子的吸附能力大于對(duì)低價(jià)離子的吸附能力;根據(jù)客戶對(duì)四價(jià)錫的濃度要求，若是四價(jià)錫的濃度上限，比如說(shuō)30g/L，可以連續(xù)循環(huán)吸附，直至四價(jià)錫降低到要求范圍后，關(guān)閉循環(huán)吸附，如此以來(lái)可以降低鍍液中的四價(jià)錫，而不會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)二價(jià)錫的現(xiàn)象；
2)該工藝處理簡(jiǎn)單，依照目前的工藝，二價(jià)錫還原后生成錫金屬還要停產(chǎn)清理四價(jià)錫還原器，耽擱生產(chǎn)，該工藝則不存在此情況；
3)該工藝在化學(xué)鍍錫槽邊連接一個(gè)樹(shù)脂吸附塔，因此不需要換槽，成本低廉，且維護(hù)操作簡(jiǎn)單；
4)該工藝中使用的陽(yáng)離子樹(shù)脂通過(guò)再生處理后，可重復(fù)循環(huán)使用，從而降低整個(gè)化學(xué)鍍錫的生產(chǎn)成本
在本實(shí)施例中，步驟S3中陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附的具體方法為:將化學(xué)鍍錫溶液在樹(shù)脂吸附塔中循環(huán)，四價(jià)錫離子從化學(xué)鍍錫溶液主體向樹(shù)脂顆粒表面擴(kuò)散，穿過(guò)樹(shù)脂顆粒表面液膜，在顆粒內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)孔中擴(kuò)散;直至達(dá)到起交換作用的離子和與樹(shù)脂母體聯(lián)結(jié)的固定離子組成活性基團(tuán)位置，與陽(yáng)離子樹(shù)脂中的可交換離子發(fā)生交換反應(yīng)，在此過(guò)程中四價(jià)錫被陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附，從而達(dá)到在化學(xué)鍍錫溶液中去除四價(jià)錫，這里可交換的離子有鈉離子、鉀離子等。以鈉離子為例，四價(jià)錫被陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附的過(guò)程如圖2所示；四價(jià)錫離子Sn4+向樹(shù)脂顆粒表面擴(kuò)散，且樹(shù)脂顆粒表面液膜，在顆粒內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)孔中擴(kuò)散至邊，直到組成活性基團(tuán)的邊界水膜位置時(shí)，Na+與Sn4+發(fā)生交換反應(yīng)，在這過(guò)程中Sn4+被吸附。當(dāng)然，陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附方式還可以是將樹(shù)脂在鍍液中進(jìn)行浸泡。其中優(yōu)選的是從樹(shù)脂吸附塔中循環(huán)吸附的方式進(jìn)行。
[0021]在本實(shí)施例中，步驟S2中化學(xué)鍍錫溶液的體積與陽(yáng)離子樹(shù)脂的重量比例為1:
0.05-1；優(yōu)選的比例為1:0.1-0.5;步驟3中的溫度為5-85°C ；優(yōu)選為15-65°C。在化學(xué)錫過(guò)程中，四價(jià)錫升高到一定程度后，比如說(shuō)達(dá)到20g/L，可以一邊進(jìn)行化學(xué)鍍，一邊將化學(xué)鍍錫溶液抽到樹(shù)脂吸附塔中，化學(xué)鍍錫溶液由樹(shù)脂吸附塔的上方進(jìn)入，由下方流回到化學(xué)鍍錫槽中。一般來(lái)講，化學(xué)鍍錫槽中的化學(xué)鍍錫溶液的體積和陽(yáng)離子樹(shù)脂的重量大約存在1:0.05-1之間的關(guān)系，陽(yáng)離子樹(shù)脂的比例越高，吸附的四價(jià)錫會(huì)越迅速，化學(xué)鍍錫溶液中殘留的四價(jià)錫會(huì)越少，去除的效果越好，但是陽(yáng)離子樹(shù)脂大多在生產(chǎn)線上會(huì)占用大量的空間，操作反而不方便，所以優(yōu)選的化學(xué)鍍錫溶液的體積與陽(yáng)離子樹(shù)脂的重量比例為1:0.1-0.5。由于化學(xué)鍍錫槽的溶液使用的溫度一般在常溫至85攝氏度，由于溫度太高可能會(huì)對(duì)陽(yáng)離子樹(shù)脂產(chǎn)生破壞，所以優(yōu)選15-75°C。
[0022]在本實(shí)施例中，陽(yáng)離子樹(shù)脂為弱酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂或強(qiáng)酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂。其中優(yōu)選的強(qiáng)酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂。銅基材為印制線路板的覆銅層、電鍍銅層或晶圓級(jí)封裝的真空鍍銅層中的任意一種。當(dāng)然還可以是其他類型的銅基材。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的工藝，提供以下幾個(gè)具體應(yīng)用例:
第一具體應(yīng)用例:對(duì)于500L的化學(xué)鍍錫溶液，搭配10kg的陽(yáng)離子樹(shù)脂，在75°C的條件下，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附塔的吸附，四價(jià)錫可以由18g//L下降到10g/L，下降了8g/L;可以有效的降低四價(jià)錫濃度。
[0024]第二具體應(yīng)用例:對(duì)于1000L的化學(xué)鍍錫溶液，搭配10kg陽(yáng)離子樹(shù)脂，在55°C的條件下，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附塔的吸附，四價(jià)錫可以由20g/L下降到14g/L，下降了6g/L;可以有效的降低四價(jià)錫濃度。
[0025]第三具體應(yīng)用例:對(duì)于1500L的化學(xué)鍍錫溶液，搭配300kg的陽(yáng)離子樹(shù)脂，在60°C的條件下，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附塔的吸附，四價(jià)錫可以由25g/L下降到12g/L，下降了 13g/L;可以有效的降低四價(jià)錫濃度。
[0026]第四具體應(yīng)用例:對(duì)于1500L的化學(xué)鍍錫溶液，搭配10kg的陽(yáng)離子樹(shù)脂，在30°C的條件下，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附塔的吸附，四價(jià)錫可以由25gA/f降到16g/L，下降了9g/L;可以有效的降低四價(jià)錫濃度。
[0027]第五具體應(yīng)用例:對(duì)于800L的化學(xué)鍍錫溶液，搭配400kg的陽(yáng)離子樹(shù)脂，在60°C的條件下，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂吸附塔的吸附，四價(jià)錫可以由25g/L下降到10g/L，下降了 15g/L，可以有效的降低四價(jià)錫濃度。
[0028]從上面的實(shí)施例可以看出，陽(yáng)離子樹(shù)脂的比例越高，吸附的四價(jià)錫會(huì)越迅速，化學(xué)鍍錫溶液中殘留的四價(jià)錫會(huì)越少，去除的效果越好;但是若是過(guò)高的話，反而效果更不好，因此，但是樹(shù)脂太多在生產(chǎn)線上會(huì)占用大量的空間，操作反而不方便，所以我們優(yōu)選的槽液的體積和樹(shù)脂的重量比例為1:0.1-0.5;優(yōu)選的化學(xué)鍍錫溶液的體積與陽(yáng)離子樹(shù)脂的重量比例為1: 0.1 -0.5。且四價(jià)錫下降的范圍值均落在5-30g/L之間。
[0029]陽(yáng)離子樹(shù)脂是樹(shù)脂的一種，指的是在離子交換分離法中，被交換的離子為陽(yáng)離子的樹(shù)脂。
[0030]以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，在化學(xué)鍍錫槽邊連接一個(gè)樹(shù)脂吸附塔； 步驟2，化學(xué)鍍錫溶液從化學(xué)鍍錫槽中抽到樹(shù)脂吸附塔內(nèi)，且將陽(yáng)離子樹(shù)脂加入到樹(shù)脂吸附塔內(nèi)； 步驟3，陽(yáng)離子樹(shù)脂在一定溫度下將化學(xué)鍍錫溶液中的四價(jià)錫吸附； 步驟4，吸附后得到的凈化鍍液再流回化學(xué)鍍錫槽中，此時(shí)凈化鍍液中四價(jià)錫的濃度可以下降的范圍是在5-30g/L之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，其特征在于，所述步驟3中陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附的具體方法為:將化學(xué)鍍錫溶液在樹(shù)脂吸附塔中循環(huán)，四價(jià)錫離子從化學(xué)鍍錫溶液主體向樹(shù)脂顆粒表面擴(kuò)散，穿過(guò)樹(shù)脂顆粒表面液膜，在顆粒內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)孔中擴(kuò)散;直至達(dá)到起交換作用的離子和與樹(shù)脂母體聯(lián)結(jié)的固定離子組成活性基團(tuán)位置，與陽(yáng)離子樹(shù)脂中的可交換離子發(fā)生交換反應(yīng)，在此過(guò)程中四價(jià)錫被陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附，從而達(dá)到在化學(xué)鍍錫溶液中去除四價(jià)錫。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，其特征在于，所述步驟2中化學(xué)鍍錫溶液的體積與陽(yáng)離子樹(shù)脂的重量比例為1:0.05-1;優(yōu)選的比例為1:0.Ι-Ο.5; 所述步驟3中的溫度為5-85 °C ；優(yōu)選為15-65 °C。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，其特征在于，所述步驟2中化學(xué)鍍錫槽中化學(xué)鍍錫溶液的溫度在15-75 0C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，其特征在于，所述陽(yáng)離子樹(shù)脂為弱酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂或強(qiáng)酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基材的化學(xué)錫鍍液中四價(jià)錫的去除工藝，其特征在于，銅基材為印制線路板的覆銅層、電鍍銅層或晶圓級(jí)封裝的真空鍍銅層中的任意一種。
【文檔編號(hào)】C23C18/52GK106011810SQ201610385054
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】姚玉, 王江鋒, 何志剛, 王輝, 汪文珍, 沈文寶
【申請(qǐng)人】深圳市創(chuàng)智成功科技有限公司