CN111040888B - 一种具有强分散能力的水基清洗剂的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有强分散能力的水基清洗剂及其清洗方法，该清洗剂包括窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和非离子表面活性剂。本发明制备的清洗剂对松香或其它脂类化合物包裹的颗粒状污染物具有较强的清洗能力，且能有效的除去深孔、盲孔等难清洗的位置的污染物。且该清洗剂组分简单、稳定，不发生分层，不易挥发，不易分解，对焊点无腐蚀作用；原料来源广泛，低价易得，成本低；该清洗剂的废液处理成本低，不含硫、氯、苯、重金属等有毒物质，对人体和环境危害性小。清洗工艺易操作，无残留，洁净度高，焊点光亮。应用领域广泛，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电子工业清洗剂技术领域，具体涉及一种具有强分散能力的水基清洗剂及其清洗方法。
背景技术
PCB板(Printed Circuit Board)，中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，电子元器件的支撑体，电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。由于其印刷工艺，因而通常制得的PCB板上存在较多的非极性污染物、极性污染物、金属氧化物以及形态为颗粒状的污染物，同时这些污染物容易渗入到PCB板的深孔中。PCB板在其制备中通常采用松香作为助焊剂进行焊接，松香在将焊料上的氧化膜除掉之后，其生成的悬浮的渣会漂浮在焊料表面，因而PCB板上存在较多的松香残渣。
目前对于助焊剂的清洗主要分为油基清洗剂和水基清洗剂。油基清洗剂通常为碳氢清洗剂，一般包括碳氢化合物、醇类化合物、酯类化合物和醚类化合物，这种碳氢清洗剂虽然可以除去工件表面的非极性污染物和极性污染物，但对于一些存在于工件深孔、盲孔处的污染物则难以清除干净，同时其也难以处理颗粒状的污染物，并且此类清洗剂价格昂贵、挥发性强、容易燃烧、毒性较大、存在较大的安全隐患，部分金属还会与有机溶剂发生反应，生成有机化合物。而为了提高清除能力，目前有在油基清洗剂中添加氟碳类和卤代烃成份，但这类溶剂含致癌类物质，对人体伤害大，使用成本高，废液处理成本高。水基清洗剂主要借助多种表面活性剂加无机助洗剂于水中复配而得，虽然基本上都能满足清洗要求，但一方面，目前大多数清洗剂对钎料及助焊剂的种类依赖性强，清洗范围有限，稳定性差，易挥发且对人体健康有害。另一方面，大多数清洗剂制备方法繁琐，有的需要引进其他辅助设备，且清洗剂的成分复杂，对焊点会产生腐蚀，在清洗过程中会产生大量气泡。
因此，提供既可实现高效去污，又能符合节能减排、环保的发展要求的清洗剂，是目前清洗剂行业研究的难点和热点。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供了一种具有强分散能力的水基清洗剂及其清洗方法，解决现有清洗剂存在对松香是其它脂类化合物包裹的颗粒状污染物清洗效果不佳、易与焊点产生腐蚀、成本高和环境污染等问题。
为实现上述目的，本发明采用如下方案：一种具有强分散能力的水基清洗剂，包括窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和非离子表面活性剂；所述窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和非离子表面活性剂的总量不得低于所述清洗剂的5%。
作为优选的，所述非离子表面活性剂为椰子油脂肪酸二乙酰胺、聚山梨酸酯60和月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。所述非离子表面活性剂的质量占比不得窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和非离子表面活性剂总量的70%，无色至淡黄色透明粘稠液体，显碱性，低温时成为无色至淡黄色立方晶系晶体。
作为优选的，所述窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和非离子表面活性剂的质量比为1~7：1~3。优选为3:7。
作为优选的，所述清洗剂还包括缓蚀剂和消泡剂。
作为优选的，所述缓蚀剂为钼酸钠和/或苯并三氮唑。同时也可起到钝化作用。
作为优选的，所述消泡剂为聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂。这样，可有效解决清洁清洗时产生的泡沫，消泡快、抑泡时间长、使用成本低、可消除含水性体系的泡沫，对松香或是其它脂类化合物包裹的颗粒、水分等污垢有良好的分散作用。
作为优选的，所述清洗剂由以下重量百分比的原料组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚1%~7%；非离子表面活性剂4%~9%；缓蚀剂0.01%~0.25%；消泡剂0.1%~0.3%；余量为去离子水。
本发明还提供了一种上述高集成封装用水基清洗剂的清洗方法，包括以下步骤：按照原料组分配制清洗剂，然后将其密封并将所述清洗剂加热至25℃~40℃，再将待洗件置于清洗剂中浸泡20min~35min，将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机中清洗，清洗结束后用常温去离子水漂洗，再将其烘干即可。
作为优选的，所述超声清洗时间为10min~25min，超声清洗温度为35℃~60℃，超声波清洗机额定功率大于500W。
作为优选的，所述烘干温度为70℃~95℃，时间为0.5~1h。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用的水基清洗剂中，窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚具有更低的游离脂肪醇含量，更集中的环氧乙烷链分布，对于油质有良好的软化、溶解分散的能力，能快速润湿并渗透污渍，亦能有效乳化和悬浮污渍，结合非离子表面活性剂采用超声清洗可将待清洗产品的深孔、盲孔中的污染物清洗干净。同时，窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚与松香主要成分的三环二萜类树脂酸混合物中具有相似的环状结构，结构的相似性使其能很好地对松香或是其它脂类化合物包裹的颗粒、水分等污垢有良好的溶解作用。无硅消泡剂不仅可消除含水性体系的泡沫，以使超声清洗时清洗充分、彻底，并且对松香或是其它脂类化合物包裹的颗粒、水分等污垢有良好的分散作用。因此本发明清洗剂在上述组分相互协同作用下，对于清除油脂及灰尘并存的污垢极为有效，解决了现有清洗剂存在对松香或其它脂类化合物包裹的颗粒状污染物清洗效果不佳的问题。
2、本发明制备的清洗剂对松香或其它脂类化合物包裹的颗粒状污染物具有较强的清洗能力，且能有效的除去深孔、盲孔等难清洗的位置的污染物。即使在非常低的浓度下也具有极佳的清洁效果，为客户提升经济效益。且该清洗剂组分简单、稳定，不发生分层，不易挥发，不易分解，对焊点无腐蚀作用；原料来源广泛、简单，废液处理成本低，不含硫、氯、苯、重金属等有毒物质和溶剂，对人体和环境危害性小，成本低且有利于环保，其生产过程容易实现低成本、高效益。
3、采用本发明清洗剂有较好的清洗效果，制备简单，清洗工艺易操作，洗后电路板表面无松香或其它脂类化合物包裹的颗粒状污染物，无残留，洁净度高，焊点光亮。清洗过程中低泡、低挥发性、不会产生有毒气体等，适用于自动化喷淋清洗和超声波清洗。可用于电子元器件的日常清洗。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种具有强分散能力的水基清洗剂由如下重量百分比的组分组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙酰胺的总质量占比为5%，其中窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙酰胺的质量比为1:1；苯并三氮唑0.01%；聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂0.1%；余量为去离子水。
利用精密天平按照所述的水基清洗剂所含的成分和含量比例分别量取各成分原料放入反应釜，在常温常压下（可根据需要加温到35℃左右）持续搅拌至完全混合后停止搅拌，即得到所述水基清洗剂。
其制备方法包括以下步骤：
1）将配制好的水基清洗剂密封放置，并将其水浴加热至25℃；
2）将待洗件电路板置于清洗剂中浸泡35min，再将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机，清洗时间为25min，清洗温度为35℃，超声波额定功率大于500W。
3）清洗完成后可用常温去离子水漂洗（可根据需要加热到30℃左右）3~5次，每次漂洗时间不低于1min。
4）完成以上步骤后，将漂洗完成的清洗件置于干烘烤箱1h后取出，烘烤温度70℃，清洗完成。
实施例2
一种具有强分散能力的水基清洗剂由如下重量百分比的组分组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙酰胺的总质量占比为6%，其中窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙酰胺的质量比为1:2；钼酸钠和苯并三氮唑混合物0.05%；聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂0.12%；余量为去离子水。
利用精密天平按照所述的水基清洗剂所含的成分和含量比例分别量取各成分原料放入反应釜，在常温常压下（可根据需要加温到35℃左右）持续搅拌至完全混合后停止搅拌，即得到所述水基清洗剂。
其制备方法包括以下步骤：
1）将配制好的水基清洗剂密封放置，并将其水浴加热至30℃；
2）将待洗件电路板置于清洗剂中浸泡25min，再将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机，清洗时间为15min，清洗温度为40℃,超声波额定功率大于500W。
3）清洗完成后可用常温去离子水漂洗（可根据需要加热到30℃左右）3~5次，每次漂洗时间不低于1min。
4）完成以上步骤后，将漂洗完成的清洗件置于干烘烤箱0.5h后取出，烘烤温度75℃，清洗完成。
实施例3
一种具有强分散能力的水基清洗剂由如下重量百分比的组分组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙酰胺的总质量占比为7.5%，其中窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙酰胺的质量比为2:3；钼酸钠0.08%；聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂0.15%；余量为去离子水。
利用精密天平按照所述的水基清洗剂所含的成分和含量比例分别量取各成分原料放入反应釜，在常温常压下（可根据需要加温到35℃左右）持续搅拌至完全混合后停止搅拌，即得到所述水基清洗剂。
其制备方法包括以下步骤：
1）将配制好的水基清洗剂密封放置，并将其水浴加热至40℃；
2）将待洗件电路板置于清洗剂中浸泡20min，再将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机，清洗时间为10min，清洗温度为60℃,超声波额定功率大于500W。
3）清洗完成后可用常温去离子水漂洗（可根据需要加热到30℃左右）3~5次，每次漂洗时间不低于1min。
4）完成以上步骤后，将漂洗完成的清洗件置于干烘烤箱0.5h后取出，烘烤温度95℃，清洗完成。
实施例4
一种具有强分散能力的水基清洗剂由如下重量百分比的组分组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和聚山梨酸酯60的总质量占比为8%，其中窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和聚山梨酸酯60的质量比为3:1；苯并三氮唑0.1%；聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂0.18%；余量为去离子水。
利用精密天平按照所述的水基清洗剂所含的成分和含量比例分别量取各成分原料放入反应釜，在常温常压下（可根据需要加温到35℃左右）持续搅拌至完全混合后停止搅拌，即得到所述水基清洗剂。
其制备方法包括以下步骤：
1）将配制好的水基清洗剂密封放置，并将其水浴加热至40℃；
2）将待洗件电路板置于清洗剂中浸泡20min，再将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机，清洗时间为15min，清洗温度为60℃,超声波额定功率大于500W。
3）清洗完成后可用常温去离子水漂洗（可根据需要加热到30℃左右）3~5次，每次漂洗时间不低于1min。
4）完成以上步骤后，将漂洗完成的清洗件置于干烘烤箱0.5h后取出，烘烤温度80℃，清洗完成。
实施例5
一种具有强分散能力的水基清洗剂由如下重量百分比的组分组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚、聚山梨酸酯60和月桂醇聚氧乙烯醚的总质量占比为8.5%，其中窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚与聚山梨酸酯60和月桂醇聚氧乙烯醚的质量比为3:2；钼酸钠0.15%；聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂0.2%；余量为去离子水。
利用精密天平按照所述的水基清洗剂所含的成分和含量比例分别量取各成分原料放入反应釜，在常温常压下（可根据需要加温到35℃左右）持续搅拌至完全混合后停止搅拌，即得到所述水基清洗剂。
其制备方法包括以下步骤：
1）将配制好的水基清洗剂密封放置，并将其水浴加热至40℃；
2）将待洗件电路板置于清洗剂中浸泡35min，再将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机，清洗时间为25min，清洗温度为60℃,超声波额定功率大于500W。
3）清洗完成后可用常温去离子水漂洗（可根据需要加热到30℃左右）3~5次，每次漂洗时间不低于1min。
4）完成以上步骤后，将漂洗完成的清洗件置于干烘烤箱0.5h后取出，烘烤温度85℃，清洗完成。
实施例6
一种具有强分散能力的水基清洗剂由如下重量百分比的组分组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙酰胺的总质量占比为9%，其中窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙酰胺的质量比为4:3；钼酸钠0.18%；聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂0.22%；余量为去离子水。
利用精密天平按照所述的水基清洗剂所含的成分和含量比例分别量取各成分原料放入反应釜，在常温常压下（可根据需要加温到35℃左右）持续搅拌至完全混合后停止搅拌，即得到所述水基清洗剂。
其制备方法包括以下步骤：
1）将配制好的水基清洗剂密封放置，并将其水浴加热至40℃；
2）将待洗件电路板置于清洗剂中浸泡20min，再将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机，清洗时间为15min，清洗温度为50℃,超声波额定功率大于500W。
3）清洗完成后可用常温去离子水漂洗（可根据需要加热到30℃左右）3~5次，每次漂洗时间不低于1min。
4）完成以上步骤后，将漂洗完成的清洗件置于干烘烤箱0.5h后取出，烘烤温度95℃，清洗完成。
实施例7
一种具有强分散能力的水基清洗剂由如下重量百分比的组分组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和聚山梨酸酯60的总质量占比为10%，其中窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和聚山梨酸酯60的质量比为5:2；钼酸钠0.25%；聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂0.25%；余量为去离子水。
利用精密天平按照所述的水基清洗剂所含的成分和含量比例分别量取各成分原料放入反应釜，在常温常压下（可根据需要加温到35℃左右）持续搅拌至完全混合后停止搅拌，即得到所述水基清洗剂。
其制备方法包括以下步骤：
1）将配制好的水基清洗剂密封放置，并将其水浴加热至35℃；
2）将待洗件电路板置于清洗剂中浸泡25min，再将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机，清洗时间为25min，清洗温度为55℃,超声波额定功率大于500W。
3）清洗完成后可用常温去离子水漂洗（可根据需要加热到30℃左右）3~5次，每次漂洗时间不低于1min。
4）完成以上步骤后，将漂洗完成的清洗件置于干烘烤箱0.5h后取出，烘烤温度80℃，清洗完成。
实施例8
一种具有强分散能力的水基清洗剂由如下重量百分比的组分组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和聚山梨酸酯60的总质量占比为10.5%，其中窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚和聚山梨酸酯60的质量比为7:3；钼酸钠0.25%；聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂0.3%；余量为去离子水。
利用精密天平按照所述的水基清洗剂所含的成分和含量比例分别量取各成分原料放入反应釜，在常温常压下（可根据需要加温到35℃左右）持续搅拌至完全混合后停止搅拌，即得到所述水基清洗剂。
其制备方法包括以下步骤：
1）将配制好的水基清洗剂密封放置，并将其水浴加热至40℃；
2）将待洗件电路板置于清洗剂中浸泡20min，再将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机，清洗时间为15min，清洗温度为55℃，超声波额定功率大于500W。
3）清洗完成后可用常温去离子水漂洗（可根据需要加热到30℃左右）3~5次，每次漂洗时间不低于1min。
4）完成以上步骤后，将漂洗完成的清洗件置于干烘烤箱0.5h后取出，烘烤温度85℃，清洗完成。
经实施例1~8的清洗剂清洗后的电路板在放大镜下观察，观察结果为：电路板表面无松香或其它脂类化合物包裹的颗粒状污染物，无残留，洁净度高，焊点光亮，且焊点无腐蚀。
综上，使用以上实施案例配制成的清洗剂配合清洗工艺能够有效的去除助焊剂残留以及其它污染物，洗后表面无残留，焊点光亮，该水基清洗剂材料易得，市场批发价格低，制备简单，清洗工艺易操作；适用于酸、碱性残留物的清洗，低浓度下适合高压喷射清洗；对松香或是其它脂类化合物包裹的颗粒、水分等污垢有良好的分散作用，也可替代溶剂型脱脂剂；不限于一种清洗方法，兼容性好；清洗过程中低泡、无挥发性、无毒；适用于喷淋清洗和超声波清洗，且市场上已有相应设备,配合此清洗剂的使用,其清洗效果显著。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种具有强分散能力的水基清洗剂的应用，其特征在于，所述清洗剂由以下重量百分比的原料组成：窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚1%~7%；非离子表面活性剂4%~9%；缓蚀剂0.01%~0.25%；消泡剂0.1%~0.3%；余量为去离子水；所述非离子表面活性剂为椰子油脂肪酸二乙酰胺、聚山梨酸酯60和月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；
其应用于清洗电路板的方法，包括以下步骤：按照原料组分配制清洗剂，然后将其密封并将所述清洗剂加热至25℃~40℃，再将待洗件置于清洗剂中浸泡20min~35min，将完成浸泡后的待洗件放入超声波清洗机中清洗，清洗结束后用常温去离子水漂洗，再将其烘干即可。
2.根据权利要求1所述具有强分散能力的水基清洗剂的应用，其特征在于，所述缓蚀剂为钼酸钠和/或苯并三氮唑。
3.根据权利要求1所述具有强分散能力的水基清洗剂的应用，其特征在于，所述消泡剂为聚醚和多种活性助剂精制而成的无硅消泡剂。
4.根据权利要求1所述具有强分散能力的水基清洗剂的应用，其特征在于，所述超声清洗时间为10min~25min，超声清洗温度为35℃~60℃，超声波清洗机额定功率大于500W。
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