CN103184116A

CN103184116A - 用于清除回流焊工艺之后的残余焊剂的清洁剂配方以及使用所述清洁剂的清洁方法

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Publication number: CN103184116A
Application number: CN2011104631324A
Authority: CN
Inventors: 李钟基; 李豪烈; 裴秀贞; 裴在钦; 李东机
Original assignee: AK Chemtech Co Ltd
Current assignee: AK Chemtech Co Ltd
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2013-07-03

Abstract

一种清洁剂组合物，用于清除在电动/电子零件的制备工艺中或者SMT(表面贴装技术)，或SMD(表面贴装装置)工艺中，在回流焊操作之后的残余焊剂。更具体地说，所述清洁剂组合物含有亲水溶剂、表面活性剂、添加剂和水。用于清除在电动/电子零件的制备工艺中或者SMT/SMD工艺中，在回流焊操作之后的残余焊剂的清洁剂组合物显示非常高的洗涤性和低泡沫性。因此，很容易应用于各种清洁方法中，例如喷雾清洗、浸泡式清洗和超声波清洗。

Description

用于清除回流焊工艺之后的残余焊剂的清洁剂配方以及使用所述清洁剂的清洁方法

背景技术

(a)技术领域

本发明涉及一种清洁剂组合物，所述清洁剂组合物用于清除在电动/电子零件的制备工艺中或者表面贴装技术(SMT)，或表面贴装装置(SMD)工艺中，在回流焊(reflow)操作之后的残余焊剂(flux)。更具体地说，本发明涉及含有亲水溶剂、表面活性剂、添加剂和水的清洁剂组合物。

(b)背景技术

近来，随着技术的快速发展，已关注代替在电动/电子零件领域、SMT、SMD中使用的焊剂或者具有焊剂的焊料膏中的有害物质，如铅(Pb)或氯(Cl)。而且，在回流焊操作之后需要清洁基底的部件的生产持续逐渐增加。

在上述领域中使用的清洁剂包括含有氯(Cl)的1，1，1-TCE、CFC-113、MC、PCE和TCE，这些物质具有优良的溶解性以至于可以清除污染物，这些污染物是由于在回流焊操作中，在180-240℃高温下产生的，从而强烈粘合到基底上。这些清洁剂由于具有良好的洗涤性、挥发性和不可燃性，已经在工业领域中长时间使用。

但是，这些清洁剂显示与基底的相容性低，以及消耗臭氧物质，它们的使用在全世界已经受到严格的限制。所以，需要逐步改变为使用对于环境更友好的清洁剂。

在清洁剂中，已知MC、PCE、TCE清洁剂是致癌物质，所以已进行深入研究以研发安全的清洁剂来代替这些有害物质。

可替代的清洁剂可以大致分为基于醇的清洁剂、基于烃的清洁剂、含水清洁剂和半含水清洁剂。

基于醇的清洁剂和基于烃的清洁剂不含水且与基于氯的清洁剂具有近似的干燥性。所以，它们可以应用常规的清洁剂体系，不需要很多的系统性变化。

但是，它们具有相对低的洗涤性，进而经常残留残余焊剂或在使用后变白，且不适合于清洁热固化焊剂。而且，它们的闪点低会着火，需要防爆体系，从而带来附加成本。同时，一些化学物质，如IPA，被描述为挥发性有机化合物(VOC)，并且它们对于清洁装置需要补救措施或者在其使用上有限制。

大多数含水清洁剂不包括清除臭氧的物质和致癌物质，因此作为环境友好的清洁剂而被关注。特别是，包括KOH、NaOH、无机助洗剂等的碱性清洁剂，可以有效清洁焊剂。但是，由于它们的碱性，会对电动/电子部件材料中的金属材料(如金、银、铜、铝和锌)产生腐蚀，因此对于其可作用的清洁范围产生限制。

半含水清洁剂由于具有高溶解性，所以具有相对高的洗涤性，以及因此考虑作为可代替的清洁剂以代替消耗臭氧的物质和致癌物质。但是，如果清洁剂主要含有油、特别是具有14-20个碳原子的油，由于清洁剂组合物的连续相是油，在漂洗过程中，清洁剂与水显示低的可混合性，并形成粗滴乳状液。由于这个原因，据报道，这样的清洁剂与含水清洁剂相比具有低的漂洗性，在某些情况下，该清洁剂组合物在清洗后会残留在基底上。特别是，当清洁剂主要含有柠檬油时，它们显示与水的低混溶性，降低漂洗过程中的漂洗性，残留污染物。而且，它们具有强的特殊气味，所以由于气味它们很难应用于该领域中。

上述在背景技术部分披露的信息仅是用于增加对于本发明背景技术的理解，所以其含有一些信息，所述信息并不构成现有技术，所述现有技术是指对于本领域技术人员来说是已知的信息。

发明内容

所以，本发明的目的是提供一种可替代的清洁剂以解决上述问题，并发现一种对于清除焊剂非常有效的清洁剂组合物，所述清洁剂组合物包括(a)含有以下列通式1或2所表示的化合物或其混合物的亲水溶剂，(b)含有以下列通式3表示的化合物的表面活性剂，(c)添加剂和(d)水。基于此发现，他们完成了本发明。

[通式1]

C_mH_2m+1-O-(CH₂CH₂O)_n-OH

[通式2]

C_xH_2x+1-O-(CH₂CH(CH₃)O)_y-OH

[通式3]

R-O-(CH₂CH₂O)_k-(CH₂CH(CH₃)O)_l-H

所以，本发明提供一种清洁剂代替常规的基于氯的清洁剂，用于清除在电动/电子零件的制备过程中或者SMT/SMD工艺中的回流焊操作之后的残余焊剂，其中所述组合物显示高漂洗性，不产生残留污染物且在清洗后不产生气泡，且由于其高闪点能降低危险或者火灾。

一方面，本发明提供一种用于清除焊剂的清洁剂组合物，包括：(a)60-90wt％的含有下述通式1或2所表示的化合物或其混合物的亲水溶剂；(b)0.1-10wt％含有下述通式3所表示的化合物的表面活性剂；(c)0.1-5wt％的添加剂；和(d)1-30wt％的水，

[通式1]

C_mH_2m+1-O-(CH₂CH₂O)_n-OH

[通式2]

C_xH_2x+1-O-(CH₂CH(CH₃)O)_y-OH

[通式3]

R-O-(CH₂CH₂O)_k-(CH₂CH(CH₃)O)_l-H

其中在通式1中，m表示1-4的整数，且n表示1-5的整数，

在通式2中，x表示1-4的整数，且y表示1-3的整数，和

在通式3中，R表示C1-C15的烷基，k表示3-15的整数，l表示3-15的整数，和k/l的比率为0.5-2。

在下文中讨论本发明的其他方面和实施例。

在下文中讨论本发明的上述和其他特征。

本发明用于清除焊剂的清洁剂组合物对于在电动/电子零件的制备过程中或者SMT/SMD工艺中的回流焊操作之后的残余焊剂显示非常高的洗涤性，和低泡沫性。所以，很容易应用于各种清洁方法，例如喷雾清洗、浸泡式清洗和超声波清洗。

附图说明

在下面仅作为举例，将参考特定的实施例以及附图来详细描述本发明的上述和其他特征，其不限制本发明的范围，其中：

图1表示在使用实施例1的组合物之前/之后的基底的照片。

应当理解的是附图不需要按照实际比例，仅表示在本发明基本原则下举例性说明其各种优选特征的简化表示。在本文公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定的尺寸、方向、位置和形状，部分决定于特定目的的申请和使用环境。

在图中，在附图的几个图中，参考数字号码指本发明的相同或者相似部件。

具体实施方式

在下文中详细描述本发明的各种具体实施方式，以附图和下面的描述来说明实施例。尽管本发明采用实施例进行描述，可以理解的是本发明不局限于那些实施例。相反，本发明的目的是不仅包括实施例，而且包括各种改变、改性、等价或其他实施方式，如所附权利要求所限定的都包括在本发明的精神和范围内。

实施例

下面的实施例用来说明本发明，但不限制本发明。

在下文中，将更加详细描述本发明。

本发明提供一种用于清除焊剂的清洁剂组合物，其包括(a)含有以下列通式1或2所表示的化合物或其混合物的亲水溶剂，(b)含有以下列通式3表示的化合物的表面活性剂，(c)添加剂和(d)水。

[通式1]

C_mH_2m+1-O-(CH₂CH₂O)_n-OH

[通式2]

C_xH_2x+1-O-(CH₂CH(CH₃)O)_y-OH、

[通式3]

R-O-(CH₂CH₂O)_k-(CH₂CH(CH₃)O)_l-H

首先，描述用于清除焊剂的本发明清洁剂组合物的一种主要组分，亲水溶剂。作为亲水溶剂，需要选择一种对于焊剂具有高溶解性的溶剂，其具有弱的气味，且对于环境和人类身体具有高度安全性。优选，使用以下述通式1或2表示的化合物或其混合物。

[通式1]

C_mH_2m+1-O-(CH₂CH₂O)_n-OH

[通式2]

C_xH_2x+1-O-(CH₂CH(CH₃)O)_y-OH

在通式1中，m表示1-4的整数，且n表示1-5的整数，

在通式2中，x表示1-4的整数，且y表示1-3的整数。

以通式1表示的化合物的代表性的例子包括：乙二醇溶剂，如乙二醇单甲醚、二甘醇单甲醚、三甘醇单甲醚、聚乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单丁醚、三甘醇单异丁醚或者二甘醇单异丁醚或其任意混合物。以通式2表示的化合物的代表性的例子包括：丙二醇溶剂，例如丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲醚、丙二醇单丙醚、二丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、二丙二醇单丁醚，或其任意混合物。更优选的，可使用以通式1表示的化合物和以通式2表示的化合物的混合物。而且，除了所述化合物，也可以进一步包含以下溶剂作为亲水溶剂，如乙二醇单己醚、乙二醇单烯丙基醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇二甲基醚、二甘醇二甲醚。以组合物的总重量计，亲水溶剂的用量为60-90wt％，优选70-80wt％。

在下文中，描述表面活性剂，其为本发明的清洁剂组合物的一种主要组分。作为表面活性剂，优选使用非离子表面活性剂，因为其具有低泡沫性，不会在基底上形成不需要的离子物质的残留物。在清洁工艺中，非离子表面活性剂承担增加清洁剂在基底和污染物之间的穿透性的作用，防止从基底上分离，从而防止通过在漂洗过程中形成胶束而再次粘结到基底上。作为非离子表面活性剂，使用以下面通式3所表示的化合物，其中烷基是以环氧乙烷(ethylene oxide)和环氧丙烷(propylene oxide)的形式添加。

[通式3]

R-O-(CH₂CH₂O)_k-(CH₂CH(CH₃)O)_l-H

在本发明中，除了通式3所表示的化合物之外，表面活性剂可以进一步包括，聚氧化烯烷基酚醚、聚氧化烯芳基酚醚、聚氧化烯脂肪酸酯、聚氧化烯山梨聚糖脂肪酸酯、聚氧化烯烷基胺、山梨聚糖脂肪酸酯、烷基醇胺、芳基醇胺或其任意的混合物。

在本发明中，以组合物的总重量计，使用的表面活性剂的量为0.1-10wt％，优选1-5wt％。

在下文中，将描述本发明清洁剂组合物的重要组分之一，添加剂。添加剂的作用是改进清洁剂的洗涤性能，抑制基底的腐蚀，防止污染物再次粘附到基底上。

作为添加剂，可以使用选自以下的一种，或者两种或者更多种的混合物，包括：焦磷酸钾、碳酸钙、碳酸钠、硅酸钠、葡萄糖酸钠、4Na-EDTA、柠檬酸、水杨酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、焦磷酸、多磷酸盐、苯并三唑、山梨糖醇、葡萄糖、羧基苯并三唑、甲苯基三唑(tolytrizole)、二乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺和二异丙醇胺。以组合物的总重量计，添加剂的用量为0.1-5wt％，优选0.5-3wt％。

而且，以组合物的总重量计，在本发明的清洁剂组合物中水的用量是1-30wt％，优选2-20wt％。

本发明的清洁剂具有物理性质，如表面张力为28-30达因/厘米(25℃)，粘度为4-7cP(25℃)和比重0.94-0.98(25℃)。

本发明的清洁剂组合物可以通过常规混合方法制备。优选的，首先将添加剂与水混合，将混合物与亲水溶剂混合，最终，将所得的混合物与表面活性剂混合。但是，本发明清洁剂组合物的制备方法不局限于此。混合的顺序可以任意，或者可以一次混合一部分或者所有组分。

本发明清洁剂组合物可以用于清洁在电动/电子零件的制备工艺中或者SMT/SMD工艺中，在回流焊之后的残余焊剂，可以应用于各种清洁方法中，例如，简单的浸泡式清洗、超声波清洗、喷雾清洗、振动清洗、鼓泡清洗。而且，通过调整清洗时间、清洗温度、漂洗时间和漂洗温度、可以改变最适宜的清洗条件。

试验实施例

在下文中，将参考实施例更加详细描述本发明。但是，下面的实施例并不限制本发明的保护范围。

实施例1-11和对比例1-5

基底和污染物的制备：

制备施用了环氧树脂的尺寸为7.0×2.0×0.2cm³的PCB(印刷电路板)作为基底。在基底上，使用金属模具在预先设定的模式下印刷焊料膏，然后在230℃下，在加热炉中焊接2分钟。然后，在室温放置1小时，在干燥器中储存1个多小时，将样品作为试验样品使用。

清洁方法：

在测量筒中放入50ml按照下述表2和表3所示的组合物比率制备的清洁剂组合物，将基底在恒温器中(60℃)，简单浸渍在清洁剂组合物中2分钟，以便进行清洗。然后，拿出基底，简单浸渍到装有50ml纯水(60℃)的测量筒中2分钟以便进行漂洗操作。漂洗重复3次。然后，拿出基底，保持烘箱内部的温度在70℃，在烘箱中干燥5分钟。然后，检测清洁剂组合物的洗涤性。

清洁剂组合物的性能测试方法：

在清洁剂的性能测试中，依据基底的种类或特性以及污染物的种类或特性，可以使用各种方法。在本发明中，依据下述表1所示的标准，测试清洁剂组合物的性能，结果示于下述的表2和3中。

[表1]

[表2]

[表3]

※在表2和3中，A、B和C是通式3所表示的化合物，其中R表示C12的烷基，以及A、B和C分别具有k/l的比率为0.5，1.0和2.5。

如表2和3所示，本发明的清洗剂组合物，即实施例1-11的组合物，具有极好的相稳定性和洗涤性，和很好的泡沫性。特别是在简单的浸泡中显示高洗涤性。所以，进而可以确定在喷雾清洗和超声波清洁中，可以缩短清洗时间。

相对于实施例来说，对比例1的组合物显示出低洗涤性。其原因认为是组合物具有相对低含量的亲水溶剂，对于污染物的低溶解能力。在含有亲水溶剂的组合物中，从对比例2来说，降低低的相稳定性，在清洗剂组合物中亲水层与疏水层分离。在对比例3的组合物中，在表面活性剂化合物中的环氧乙烷基团的含量显著增加，而泡沫相对增加，并且清洗之后，清洁剂残留物在基底上残留。对于对比例4来说，由于添加剂的含量显著增加，洗涤性很好，但是沉淀物残留在清洁组合物中。最后，在不含有添加剂的组合物中，对比例5，洗涤性明显降低，观察到在清洗之后，在基底上残留大量污染物。

图1显示使用依据实施例1的组合物清洗基底之前/之后的照片，其中，清洗之前，在基底上观察到残留焊剂，但是清洗之后，污染物如残留焊剂被清除了。

所以，可以确定本发明用于清除焊剂的清洁剂组合物具有高洗涤性和相稳定性，以及不产生泡沫。

参考具体实施方案详细描述了本发明。但是，对于本领域技术人员来说，可以估计到在这些具体实施方案的基础上可以进行改变，而不会背离本发明的原则和精神，不会背离所附权利要求限定的保护范围及其等价物。

Claims

1.一种用于清除焊剂的清洁剂组合物，包括：

(a)60-90wt％的含有下述通式1或2所表示的化合物或其混合物的亲水溶剂；

(b)0.1-10wt％的含有下述通式3所表示的化合物的表面活性剂；

(c)0.1-5wt％的添加剂；和

(d)1-30wt％的水，

[通式1]

C_mH_2m+1-O-(CH₂CH₂O)_n-OH

[通式2]

C_xH_2x+1-O-(CH₂CH(CH₃)O)_y-OH

[通式3]

R-O-(CH₂CH₂O)_k-(CH₂CH(CH₃)O)_l-H

其中在通式1中，m表示1-4的整数，且n表示1-5的整数，

在通式2中，x表示1-4的整数，且y表示1-3的整数，和

2.如权利要求1所述的清洁剂组合物，其中以通式1表示的化合物选自：乙二醇单甲醚、二甘醇单甲醚、三甘醇单甲醚、聚乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单丁醚、三甘醇单异丁醚和二甘醇单异丁醚。

3.如权利要求1所述的清洁剂组合物，其中以通式2表示的化合物选自：丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲醚、丙二醇单丙醚、二丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚和二丙二醇单丁醚。

4.如权利要求1所述的清洁剂组合物，其中(a)亲水溶剂进一步包括选自以下组分中的一种，或者两种或者更多种的混合物：乙二醇单己醚、乙二醇单烯丙基醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇二甲醚和二甘醇二甲醚。

5.如权利要求1所述的清洁剂组合物，其中(b)表面活性剂进一步包括选自以下组分中的一种、或者两种或者更多种的混合物：聚氧化烯烷基酚醚、聚氧化烯芳基酚醚、聚氧化烯脂肪酸酯、聚氧化烯山梨聚糖脂肪酸酯、聚氧化烯烷基胺、山梨聚糖脂肪酸酯、烷基醇胺和芳基醇胺。

6.如权利要求1所述的清洁剂组合物，其中(c)添加剂进一步包括选自以下组分中的一种、或者两种或者更多种的混合物：焦磷酸钾、碳酸钙、碳酸钠、硅酸钠、葡萄糖酸钠、4Na-EDTA、柠檬酸、水杨酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、焦磷酸、多磷酸盐、苯并三唑、山梨糖醇、葡萄糖、羧基苯并三唑、甲苯基三唑、二乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺和二异丙醇胺。

7.使用如权利要求1-6中任意之一的清洁剂组合物清洁和除去回流焊之后的残留焊剂的方法。

8.如权利要求7的方法，其中使用简单浸渍清洗、超声波清洗或者喷雾清洗来清洗基底。