CN111171974A - 一种常温水基pcb板清洗剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种常温水基PCB板清洗剂及制备方法，该常温水基PCB板清洗剂能够彻底清除松香和助焊剂等污垢，同时对工件无腐蚀，清洗后PCB板不变色，不会生锈，清洗剂可以直接排放，不会对环境造成污染，本发明实施例的PCB板清洗剂对各种表面活性剂、助剂、有机溶剂，缓蚀剂等的合理复配，通过降低表面张力，改善润湿渗透性能和乳化、溶解、增溶等性能，从而加强渗透能力和溶解能力，能够对夹缝和死角进行有效的清洗，对铝基板有良好的缓蚀效果，环保无污染，能有效清除印制线路板表面的松香、水溶性助焊剂和免清洗焊剂焊膏等有机、无机污染物。

Description

一种常温水基PCB板清洗剂及制备方法
技术领域
本发明属于印制电路板技术领域，具体涉及一种常温水基PCB板清洗剂及制备方法。
背景技术
随着现代电子产品快速地向短、小、轻、薄等方向发展及产品复杂程度的提高，在电子制造工艺过程中引入了越来越多的非极性污染物(松香、树脂和油)、极性污染物(助焊剂活性剂和盐等)及颗粒状污染物，如果这些污染物得不到及时有效的清除，会直接造成印制板和元器件表面漏电、短路、断路或形成腐蚀导致失效，必然会影响到工艺的顺利实施或产品的质量和可靠性。因此，在工艺实施的许多环节必须导入清洗工序，使用清洗剂及配套的清洗设备。而随着组装的高密度化、引脚的细间距化和导线间的电磁引力以及无铅化技术的导入，又大大的增加了清洗的难度。高端制造业对印制线路板的洁净度也提出了越来越高的要求，对清洗工艺的要求也越来越高。
目前线路板的清洗技术中，基本上仍都采用溶剂清洗(ODS)方法，虽然有报道研发了多种PCB板水基清洗剂，实际上已有的PCB板水基清洗剂仅适用于一般的电子线路板的清洗，且其使用成本昂贵，费用远远超出溶剂清洗(ODS)的成本，所以，水基清洗技术在PCB板的清洗工艺未能得到普遍推广，尤其是在高端、高规格精密制造业中的PCB板，仍未能采用水基清洗工艺。PCB装焊后的清洗效果直接关系到该产品的电气性能、工作寿命和可靠性，现有技术中，尚无一种可以常温下使用的高效PCB板水基清洗剂。
随着社会生产力的不断进步，制造业向高端智能制造迈进，符合产品精密化，高质量，高可靠性要求，以满足客户的安全要求，环境、环保、绿化、经济需求，符合日益严格的环保规范管控标准，现场作业人员的身体健康，工作场所的环境安全，废气、废液排放管控要求，提高产品质量、降低企业综合成本，采用高效、高规格、更加安全环保的水基PCB板清洗剂及清洗工艺是必然的趋势。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种常温水基PCB板清洗剂及制备方法，该清洗剂适用于有高度清洁要求的行业：如自动化智能机械、精密仪器制造、航空航天、军队军工、电子半导体、汽车电子、通讯基站、医疗器械、高铁轨道等。该清洗剂能够彻底清除PCB板表面的非极性污染物(松香、树脂和油)、极性污染物(助焊剂活性剂和盐等)及颗粒状污染物，对工件无腐蚀，清洗后PCB板不会变色，不会生锈。
根据本发明第一方面实施例的一种常温水基PCB板清洗剂，包括以下质量百分比计的制备原料：
助乳剂：5～20％，
植物源溶剂：5～10％，
表面活性剂：10～30％，
助剂：3～8％，
pH调节剂：0.1～0.5％，
余量为水。
pH调节剂为柠檬酸，氨基磺酸等中的一种或两种，优选氨基磺酸。
对助焊剂残留物清洗，主要是通过溶解作用完成的。印制电路板焊接后的残留物大致可分为三类：
第一类是颗粒性污染物：灰尘、棉绒和焊锡球。焊锡球是一种焊接缺陷，如果设备的振动使大量小焊锡球聚集到一个部位上，便可能引起电短路。焊锡球是可以通过清洗去除的。
第二类是非极性污染物：松香树脂、石蜡及波峰焊上使用的抗氧化油，还有操作者遗留下的化妆品或洗手剂。
第三类是极性沾污物：卤化物、酸和盐。
不论是松香还是有机酸以及它们的锡盐或铅盐，清洗剂都对它们有一定的溶解度，可以通过从电路板面向清洗剂里转移这一过程完成残留物的去除，本发明实施例清洗剂的关键是通过对各种表面活性剂、助剂、有机溶剂，缓蚀剂等的合理复配，降低表面张力，改善润湿渗透性能和乳化、溶解、增溶等性能，从而加强渗透能力和溶解能力，解决焊剂残留物成分复杂，清洗难度较大的问题。
针对松香，助焊剂的成分，本发明实施例制备了具有良好润湿、渗透、溶解，乳化、分散等性能的高效清洗剂，配以机械搅拌和超声波清洗，可以加快清洗速度，达到快速、彻底的清洗效果。
根据本发明实施例的一种常温水基PCB板清洗剂，至少具有如下技术效果：
1、对不同类型的污染物有超强的溶解能力，清洗后不留残迹和斑痕；
2、与被清洗的基板及元器件不产生溶解、反应及腐蚀；
3、在清洗工艺过程中物理化学性质稳定、易于回收处理，零排放或近零排放；
4、能胜任高精、高密(元件间距小于0.2mm)等高新元器件的高洁净清洗要求；
5、本技术的独特之处主要是结合了溶剂和表面活性剂的优点，同时摒弃了它们的缺点，其极性和非极性成分的有机结合，可以轻松地去除清洗对象上面的各种各样的有机和无机残留污物。
本发明实施例的高效常温水基PCB板清洗剂，以水基表面活性剂为主，辅以对金属有缓蚀效果的组分以及溶剂等多功能清洗剂，具有对松香、助焊剂污垢的溶解剥离能力以及对油污和灰尘的清洗力。能够彻底清除松香和助焊剂等污垢，同时对工件无腐蚀，清洗后PCB板不变色，不会生锈。此外，本发明实施例的清洗剂清洗寿命长，可以回收利用，不会对环境造成污染。
本发明实施例的PCB板清洗剂的一个重要的组分为油酸和醇胺以及萜类溶剂。根据相似相溶原理，松香的主要成分为树脂酸、松脂酸酐和中性物等组成。油酸的醇胺化合物的油酸基可以吸附、溶解这些基团，而醇胺基为亲水基团，可将松香垢从基体中剥离出来。单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺分别与油酸按一定比例反应后的产物进行松香垢溶解研究的结果：油酸与三乙醇胺的摩尔比为1：2的化合物溶解性能最好，其溶解能力接近90％。另外，松节油，D-柠檬烯等萜类溶剂对松香等油性有机物的溶解性能特别强，且完全来源于植物，安全环保。
本发明实施例的PCB板清洗剂对各种表面活性剂、助剂、有机溶剂，缓蚀剂等的合理复配，通过降低表面张力，改善润湿渗透性能和乳化、溶解、增溶等性能，从而加强渗透能力和溶解能力，能够对夹缝和死角进行有效的清洗，对铝基板有良好的缓蚀效果，环保无污染，能有效清除印制线路板表面的松香、水溶性助焊剂和免清洗焊剂焊膏等有机、无机污染物。清洗一致性好，清洗质量可靠，清洗效率高。适用于大批量的印制板组装件的焊后清洗。使用成本低。解决了焊剂残留物成分复杂，清洗难度较大的问题。
本发明实施例的常温水基PCB板清洗剂，可在常温下进行清洗，不需加温，减少了能源消耗。
为此，本发明研发了一款高效、安全、环保、能胜任高精、高密(元件间距小于0.2mm)等高新元器件的高洁净清洗要求的水基清洗剂及清洗工艺，
根据本发明的一些实施例，所述助乳剂为石油磺酸钠、乙二醇、乙醇、丙二醇、甘油和聚甘油酯中的一种或两种的混合。
根据本发明的一些实施例，所述植物源溶剂为松节油、D-柠檬烯、α-蒎烯和小桐子油甲酯中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂按质量比为(1～3)：1的复配表面活性剂。
根据本发明的一些实施例，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐、油酸二乙醇胺盐、油酸三乙醇胺盐和十二烷基硫酸乙醇胺盐中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述阴离子表面活性剂为油酸三乙醇胺、油酸钾和十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述非离子表面活性剂为HLB值在10～14之间的窄分布的高级醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸烷醇酰胺和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺等中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述非离子表面活性剂为椰子油脂肪酸二乙醇胺酰胺(1：2)和窄分布的AEO-9、NP-10、6501、6502、6503中的一种或几种。
表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂按特定的比例进行复配的混合物，其中，阴离子型表面活性剂能使非离子表面活性剂的浊点有较宽的范围，能形成混合胶团；非离子表面活性剂分子“插入”胶团中，使后来的阴离子表面活性剂离子头间斥力减弱，再加上两种表面活性剂疏水链之间的相互作用，更易生成胶团，使混合液体的胶束浓度下降，且表面张力也下降，表面活性增高。
根据本发明的一些实施例，所述助剂包括以下质量百分比计的组分：
十二碳二元酸：3～8％，
三元酸：10～15％，
三乙醇胺：10～20％，
二乙醇胺：30～50％，
硅溶胶：0.5～2％，
甲基苯三唑：0.5～2％，
余量为水。
助剂是创造性地将多种表面活性剂和改性硅溶胶优化复配而成的特种混合物，它会在金属界面上形成一层纳米硅的微观结构，这种结构具有抗水及排斥油污的作用。它将清洗和低留痕技术除油去污、低留痕、抗再沾污等特性集于一身，实验证明，加了这种特殊混合物的体系处理的产品与未加这种特殊混合物的体系处理后的产品，具有明显的差别，加入了特殊混合物的体系产品处理后的界面，向上喷水，水能够很快的收缩，喷油污，油污很快掉下来，不容易粘附，而未加特殊混合物的体系产品处理后的界面，粘水和粘油污的能力都比较强。故这种混合物能够在电路板表面形成保护膜，防雾，抗再沾污，隔绝空气，防止大气中水及其他分子腐蚀电路板，抗氧化，防短路，方便下一步制作工艺进行。
根据本发明的一些实施例，所述pH调节剂为柠檬酸和氨基磺酸中的至少一种。
根据本发明第二方面实施例的一种常温水基PCB板清洗剂的制备方法，所述制备方法为：将水加入容器中，按配比加入助乳剂、植物源溶剂、表面活性剂、助剂和pH调节剂，混匀即得。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本例提供了一种常温水基PCB板清洗剂，包括以下质量百分比计的制备原料：
助乳剂：5～20％，
植物源溶剂：5～10％，
表面活性剂：10～30％，
助剂：3～8％，
pH调节剂：0.1～0.5％，
余量为水。
pH调节剂为柠檬酸，氨基磺酸等中的一种或两种，优选氨基磺酸。
助乳剂为石油磺酸钠、乙二醇、乙醇、丙二醇、甘油和聚甘油酯中的一种或两种的混合。
植物源溶剂为松节油、D-柠檬烯、α-蒎烯和小桐子油甲酯中的至少一种。
表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂按质量比为(1～3)：1的复配表面活性剂。
阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐、油酸二乙醇胺盐、油酸三乙醇胺盐和十二烷基硫酸乙醇胺盐中的至少一种。阴离子表面活性剂还可以为高级脂肪酸皂或AES。
非离子表面活性剂为HLB值在10～14之间的高级醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸烷醇酰胺和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺等中的至少一种。
助剂包括以下质量百分比计的组分：
十二碳二元酸：3～8％，
三元酸：10～15％，
三乙醇胺：10～20％，
二乙醇胺：30～50％，
硅溶胶：0.5～2％，
余量为水。
实施例2
本例提供了一种常温水基PCB板清洗剂的制备方法，具体为：将水加入容器中，按配比加入助乳剂、植物源溶剂、表面活性剂、助剂和pH调节剂，混匀即得。
实施例3
本例根据实施例2的制备方法和实施例1提供的配方，制备了一种常温水基PCB板清洗剂，具体包括以下质量百分比计的制备原料：
助乳剂精制石油磺酸钠：10％，助乳剂乙醇：5％，植物源溶剂松节油：5％，植物源溶剂D-柠檬烯：5％，阴离子表面活性剂油酸三乙醇胺盐：5％，阴离子表面活性剂油酸钾：1％，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐：2％，非离子表面活性剂6502：8％，非离子表面活性剂异丙醇酰胺：5％，pH调节剂氨基磺酸：0.2％，助剂：6％，去离子水：47.8％。
制备方法为：
将去离子水、松节油、D-柠檬烯、6502、精制石油磺酸钠和乙醇混合，在700～1000rpm搅拌下，搅拌20min，加入其它剩余成分，继续搅拌15～20min，即得。
其中，助剂包括以下质量百分比计的制备原料：
十二碳二元酸：8％，三元酸：12％，二乙醇胺：40％，三乙醇胺：18％，硅溶胶(0～10nm)：1％，甲基苯三唑：1％，水：20％。
助剂的制备方法是：将十二碳二元酸8份、三元酸12份、二乙醇胺40份和水20份加热至60～70℃，搅拌20～30min后，再加入硅溶胶(0～10nm)1份、甲基苯三唑1份、三乙醇胺18份，常温搅拌40～50min，即得。
对比例1
本例参考实施例2的制备方法和实施例1提供的配方，制备了一种常温水基PCB板清洗剂，本例与实施例3的区别在于，本例的清洗剂制备原料中不含阴离子表面活性剂油酸钾、油酸三乙醇胺盐和十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐。具体包括以下质量百分比计的制备原料：
助乳剂精制石油磺酸钠：10％，助乳剂乙醇：5％，植物源溶剂松节油：5％，植物源溶剂D-柠檬烯：5％，非离子表面活性剂6502：8％，非离子表面活性剂异丙醇酰胺：5％，pH调节剂氨基磺酸：0.2％，助剂：6％，去离子水：58.8％。
对比例2
本例参考实施例2的制备方法和实施例1提供的配方，制备了一种常温水基PCB板清洗剂，本例与实施例3的区别在于，本例的清洗剂制备原料中植物源溶剂不含植物源溶剂松节油和D-柠檬烯，具体包括以下质量百分比计的制备原料：
助乳剂精制石油磺酸钠：10％，助乳剂乙醇：5％，阴离子表面活性剂油酸三乙醇胺盐：5％，阴离子表面活性剂油酸钾：1％，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐：2％，非离子表面活性剂6502：8％，非离子表面活性剂异丙醇酰胺：5％，pH调节剂氨基磺酸：0.2％，助剂：6％，去离子水：52.8％。
对比例3
本例参考实施例2的制备方法和实施例1提供的配方，制备了一种常温水基PCB板清洗剂，本例与实施例3的区别在于，本例的清洗剂制备原料中不含助剂，具体包括以下质量百分比计的制备原料：
助乳剂精制石油磺酸钠：10％，助乳剂乙醇：5％，植物源溶剂松节油：5％，植物源溶剂D-柠檬烯：5％，阴离子表面活性剂油酸三乙醇胺盐：5％，阴离子表面活性剂油酸钾：1％，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐：2％，非离子表面活性剂6502：8％，非离子表面活性剂异丙醇酰胺：5％，pH调节剂氨基磺酸：0.2％，去离子水：53.8％。
检测例
分别采用实施例3和对比例1～3制备的清洗剂，对相同污染程度的PCB板进行清洗，记录了清洗剂的去垢效果等性能，结果如表1所示。
表1清洗剂性能测试结果
Figure BDA0002365833020000081
Figure BDA0002365833020000091

Claims (9)

1.一种常温水基PCB板清洗剂，其特征在于，包括以下质量百分比计的制备原料：
助乳剂：5～20％，
植物源溶剂：5～10％，
表面活性剂：10～30％，
助剂：3～8％，
pH调节剂：0.1～0.5％，
余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种常温水基PCB板清洗剂，其特征在于，所述助乳剂为石油磺酸钠、乙二醇、乙醇、丙二醇和甘油中的一种或两种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种常温水基PCB板清洗剂，其特征在于，所述植物源溶剂为松节油、D-柠檬烯、α-蒎烯和小桐子油甲酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种常温水基PCB板清洗剂，其特征在于，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂按质量比为(1～3)：1的复配表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的一种常温水基PCB板清洗剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐、油酸二乙醇胺盐、油酸三乙醇胺盐和十二烷基硫酸乙醇胺盐中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的一种常温水基PCB板清洗剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为HLB值在10～14之间的高级醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸烷醇酰胺和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种常温水基PCB板清洗剂，其特征在于，所述助剂包括以下质量百分比计的组分：
十二碳二元酸：3～8％，
三元酸：10～15％，
三乙醇胺：10～20％，
二乙醇胺：30～50％，
硅溶胶：0.5～2％，
甲基苯三唑：0.5～2％，
余量为水。
8.根据权利要求1所述的一种常温水基PCB板清洗剂，其特征在于，所述pH调节剂为柠檬酸和氨基磺酸中的至少一种。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种常温水基PCB板清洗剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将水加入容器中，按配比加入助乳剂、植物源溶剂、表面活性剂、助剂和pH调节剂，混匀即得。
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