Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zusammensetzung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mit der die Metallschicht besonders schonend vom Kupfersubstrat gelöst werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Zusammensetzung der angegebenen Art gelöst, die weiterhin Anthranilsäure enthält.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 9 hervor.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nach den Patentansprüchen 10 bis 12.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung dient zum Ablösen von Zinn, Blei oder Zinn-Bleilegierungsniederschlägen von den Oberflächen von Kupfer oder Kupferlegierungssubstraten, auf denen diese Niederschläge zuvor z. B. durch galvanische Abscheidung gebildet wurden. Eine spezielle Verwendung der Erfindung, auf die diese jedoch nicht beschränkt ist, besteht in dem Ablösen eines Lötmittelfilmes von einem Kupfersubstrat auf einer Leiterplatte und zusätzlich, wo dieser existiert, in der Entfernung eines intermetallischen Zinn-Kupfer-Legierungsfilmes an der Grenze Lötmittel-Kupfersubstrat. Die Erfindung soll im folgenden unter Bezug auf ihre Verwendung zur Ablösung von Lötmittelfilmen beschrieben werden.

In der Zusammensetzung ist Salpetersäure in einer ausreichenden Menge enthalten, um das Lötmittel aufzulösen. Im Handel ist Salpetersäure als 69%ige (Gew.-%) wäßrige Lösung mit einer spezifischen Dichte von 1.42 erhältlich. Zum besseren Verständnis sei darauf hingewiesen, daß alle im folgenden hierin für Salpetersäure angegebenen Volumenkonzentrationen sich auf 69 Gew.-% Volumenkonzentrationen einer wäßrigen Lösung von Salpetersäure beziehen. Typischerweise beträgt der Anteil der Salpetersäure, wie er in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorgesehen wird, nicht weniger als 100 ml/l, da niedrigere Konzentrationen das Lötmittel mit einer Geschwindigkeit entfernen, die für kommerzielle Zwecke zu niedrig ist. Die obere Grenze für die Salpetersäurekonzentration in der Zusammensetzung beträgt typischerweise um 300 ml/l, da bei höheren Konzentrationen der geringfügige Anstieg der erzielten Lötmittelentfernungsgeschwindigkeit durch andere Erwägungen zunichte gemacht wird, wie die Kosten und das gesteigerte Risiko in Verbindung mit der Benutzung einer korrodierenden Substanz. Vorzugsweise beträgt die Konzentration von Salpetersäure in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zwischen 150 bis 250 ml/l, gemessen als 69%ige wäßrige Salpetersäurelösung, wobei ganz besonders eine Konzentration oberhalb von 200 ml/l vorgezogen wird.

Eisen-(III)-Nitrat läßt sich im Handel in der Form des Hydrates Fe(NO₃)₃ · 9H₂O erwerben. Alle im folgenden angegebenen Eisen- (III)-Nitratkonzentrationen sind Konzentrationen des Nonahydrates. In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist Eisen- (III)-Nitrat in einem Anteil enthalten, der ausreicht, die Zinn-Kupferlegierungsschicht aufzulösen, die sich auf dem Kupfersubstrat der Leiterplatte befindet. Typischerweise wird das Eisen-(III)-Nitrat-Nonahydrat in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit einer Konzentration von 30 bis 140 g/l eingesetzt, da bei Konzentrationen unterhalb von etwa 30 g/l die Ablösungsgeschwindigkeit des Zinn-Kupferlegierungsfilms von dem Kupfersubstrat zu langsam für kommerzielle Zwecke wird. Zusätzlich lassen sich keine sinnvollen Vorteile erzielen, wenn man eine Konzentration von Eisen-(III)-Nitrat einsetzt, die höher als etwa 140 g/l ist.

Vorzugsweise beträgt die Eisen-(III)-Nitratkonzentration in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zwischen 50 und 100 g/l; es wurde festgestellt, daß sich innerhalb dieses Bereiches ein gutes Gleichgewicht zwischen einem hohen Angriffsgrad auf den Zinn-Kupferlegierungsfilm und einem geringen Angriffsgrad auf das Kupfersubstrat einstellte. Am meisten vorzuziehen ist, wenn die Konzentration an Eisen- (III)-Nitrat in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung etwa 80 g/l beträgt.

Lötmittel, die sich durch Anwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ablösen lassen, umfassen zahlreiche Zinn-Bleilegierungslötmittel, im wesentlichen reine Bleilötmittel und auch im wesentlichen reine Zinnlötmittel. Solche Lötmittel werden üblicherweise zur Bildung von Widerstandsfilmen auf Kupfersubstraten von Leiterplatten verwendet. Die Entfernung des Lötmittels durch die Salpetersäure in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bewirkt eine Reaktion zwischen der Salpetersäure und den Metallen Zinn und Blei des Lötmittels. Nach Auflösung des Lötmittelfilms durch die Salpetersäure wird der freigelegte intermetallische Zinn-Kupferlegierungsfilm angegriffen und durch das Eisennitrat in der Zusammensetzung entfernt, wodurch die Oberfläche des Kupfersubstrates freigelegt wird. Selbstverständlich ist diese Kupferfläche empfindlich gegenüber einem chemischen Angriff durch sowohl die Salpetersäure als auch das Eisen-(III)-Nitrat in der Zusammensetzung. Jedoch durch Einfügen von Anthranilsäure (d. h. o-Aminobenzoesäure) in die Zusammensetzung läßt sich das chemische Angriffsvermögen auf die freigelegte Kupferfläche reduzieren.

Anthranilsäure sollte in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit einem solchen Anteil enthalten sein, daß jedes Ätzen der blanken Kupferfläche verhindert wird. Typischerweise liegt Anthranilsäure in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in einer Konzentration in einem Bereich von 1 bis 30 g/l, vorzugsweise in dem Bereich von 5 bis 20 g/l, vor. Es wurde festgestellt, daß sich ein guter inhibierender Effekt mit einer Anthranilsäurekonzentration von 10 g/l erzielen läßt.

Die Zusammensetzung kann weitere Materialien enthalten, die nicht wesentlich die Aktivität verringern. So ist es z. B. möglich, einen oder mehrere übliche Inhibitoren, die ein Anlaufen verhindern, wie z. B. Benzotriazole oder Tolyltriazole einzuarbeiten, um eine saubere und strahlende Oberflächenbeschaffenheit der Fläche des freigelegten Kupfersubstrates nach dem Ablösen zu erzielen. Es ist weiterhin möglich, ein Tensid oder eine benetzende Substanz vorzusehen, um die Benetzungseigenschaft der Zusammensetzung zu erhöhen. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß sich unerwartete Vorteile erzielen lassen, wenn ein Anteil von jeweils zwei unterschiedlichen Tensiden in der Zusammensetzung vorgesehen wird. Hierbei läßt sich kein signifikant anderes Resultat erzielen, wenn entweder nur ein Anteil von Kokosamin oder nur einer eines nichtionischen ethoxylierten Fettalkoholes in die erfindungsgemäße Zusammensetzung eingefügt wird. Wenn jedoch beide Tensidtypen eingearbeitet sind, wird die schließlich erreichte Kupferoberfläche nach dem Ablösen klar und glänzend und die Inhibition des chemischen Angriffes auf die Kupferfläche durch die Salpetersäure/das Eisen-(III)-Nitrat in der Zusammensetzung verbessert. Keiner dieser Vorteile wurde erzielt, wenn nur eine der oberflächenaktiven Substanzen in der Ablösezusammensetzung anwesend war.

Ein geeignetes Kokosamintensid und ein geeignetes nichtionisches polyethoxyliertes Fettalkoholtensid sind im Handel erhältlich. Typischerweise wird das Kokosamintensid bei einer Konzentration in einem Bereich von 0,1 bis 5,0 g/l, vorzugsweise von 0,2 bis 0,75 g/l, eingesetzt. Das Fellalkohol-Tensid wird generell bei Konzentrationen in einem Bereich von 0,1 bis 5,0 g/l, vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 g/l, eingesetzt. Vorzugsweise wird jedes der beiden Tenside der wäßrigen Lösung von Salpetersäure, Eisen-(III)-Nitrat und Anthranilsäure einzeln in Form einer Methanollösung zugesetzt.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführung hat die erfindungsgemäße Zusammensetzung die folgende Formulierung:

hydratisiertes Eisen-(III)-Nitrat 80 g/l Anthranilsäure 10 g/l Salpetersäure (69%) 200 ml/l nichtionisches polyethoxyliertes Fettalkoholtensid 0,64 g/l Kokosamintensid 0,37 g/l Wasser auf 1 Liter auffüllen

Es wurde weiterhin festgestellt, daß sich gute Resultate mit einem Ethylenoxid/Propylenoxid-Copolymertensid und/oder mit einem Phosphatester erzielen lassen. Vorzugsweise ist sowohl der Phosphatester als auch das Ethylenoxid/Propylenoxid-Copolymer anwesend.

Eine geeignete Mischung von Phosphatester und Ethylenoxid/ Propylenoxid-Copolymer wird typischerweise in einer Konzentration in einem Bereich von 0,5 bis 10 g/l, vorzugsweise von 1 bis 5 g/l, eingesetzt. Da diese Mischung wasserlöslicher als die oben angegebenen Tenside ist, muß sie nicht in Methanol aufgelöst werden, sondern kann direkt der wäßrigen Zusammensetzung zugesetzt werden.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung hat die erfindungsgemäße Zusammensetzung folgende Formulierung:

hydratisiertes Eisen-(III)-Nitrat (Fe(NO&sub3;)&sub3; · 9H&sub2;O) 140 g/l Anthranilsäure 10 g/l Salpetersäure (69%) 300 ml/l Mischung von Phosphatester und Ethylenoxid/Propylenoxid-Copolymer 3 g/l Wasser auf 1 Liter auffüllen

In einer typischen handelsüblichen Vorrichtung wurden die mit der Ablösezusammensetzung zu behandelnden Leiterplatten mit der Ablösezusammensetzung in Kontakt gebracht, z. B. durch Eintauchen oder Besprühen. Der Kontakt wurde über einen Zeitraum aufrechterhalten, der eine vollständige Entfernung des Lötmittelfilmes und des intermetallischen Zinn-Kupferlegierungsfilmes erlaubte. Die Ablöselösung, die, um wirksam zu sein, zur Zeit der Benutzung nicht aufgeheizt werden mußte, hatte typischerweise eine Temperatur in einem Bereich von 10 bis 50°C, noch typischer von 20 bis 25°C. Die Kontaktzeit zwischen der Ablöse-Lösung und der zu behandelnden Leiterplatte hängt logischerweise von der Dicke des zu entfernenden Lötmittelfilmes und Zinn-Kupferlegierungsfilmes ab. Generell betrug die Kontaktzeit zwischen etwa 0,5 und 3 Minuten, noch üblicher war eine Zeit von etwa 1 Minute.