DE1546079C - Azeotropes Losungsmittelgemisch, ms besondere zur Entfernung eines Harzfluß mittels von gedruckten Schaltungen - Google Patents

Description

In der Elektronikindustrie versieht man elektrische Schaltbretter vor dem Auflöten von elektronischen Elementen mit Harz- oder Kolophonium-Flußmitteln, die aber zur Erzielung der größtmöglichen Zuverlässigkeit der gedruckten Schaltungen nach dem Löten wieder entfernt werden müssen. Zu diesem. Zweck ist die Verwendung von Lösungsmitteln er- ' forderlich, die nicht nur hochwirksam sein, sondern die zu ihrer großtechnischen Anwendung auch stabil und nicht brennbar sein müssen und die die elektronischen Elemente .auf dem Schaltbrett nicht angreifen dürfen.

Für den genannten Zweck ist schon eine Reihe von Lösungsmitteln erprobt worden; sie haben sich jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer der genannten Erfordernisse als mehr oder weniger unbefriedigend erwiesen. So sind zwar hochchlorierte Lösungsmittel, wie CH₂Cl₂ und CHCl₃, außerordentlich wirksam, greifen aber die elektronischen Elemente auf dem Schaltbrett an und erfordern außerdem den Zusatz eines Stabilisators, um ihre Zersetzung zu verhindern. Um das gewünschte Lösungsvermögen bei gleichzeitiger Unschädlichkeit gegenüber den elektrischen Elementen zu erzielen, verwendete man ferner eine Anzahl nicht konstant siedender Gemische, die jedoch den Nachteil haben, daß die flüchtigere Komponente vorzugsweise verdampfen und ein Gemisch mit weniger erwünschten Eigenschaften, wie einer erhöhten Brennbarkeit, zurückbleiben kann. Diesen großen Nachteil konnte man jedoch durch die Verwendung einer Anzahl von binären Azeotropen (konstant siedenden Gemischen) überwinden. Jedoch ist das Lösungsvermögen dieser binären Azeotrope für die üblicherweise verwendeten Harz-Flußmittel nicht groß genug, so daß bei ihrer Verwendung entweder Rückstände auf den Schaltbrettern bleiben oder die Lösungsmittel trübe werden. Beispiele für derartige binäre Azeotrope sind das Gemisch aus 1,1,2-Trichlortrifluoräthan und Methylenchlorid vom Kp. 37° C/760 mm Hg (USA.-Patentschrift 2 999 817) und das Gemisch aus 1,1,2-Trichlortrifluoräthan und Methanol vom Kp. 39° C/760 mm Hg (USA.-Patentschrift 2999816).

Es wurde nun ein ternäres Azeotrop gefunden, das nicht nur nicht brennbar ist lind elektronische EIemente auf gedruckten Schaltbrettern nicht angreift, sondern auch ungewöhnlich gute Lösungseigenschaften für die Harz-Flußmittel besitzt, die üblicherweise bei der Herstellung derartiger Schaltbretter verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein azeotropes Lösungsmittelgemisch auf Basis von 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan und Methylenchlorid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es im wesentlichen aus etwa 33,1 Molprozent 1,1,2-TnChIOr-1,2,2-trifluoräthan, etwa 55,3!Molprozent Methylenchlorid und etwa 11,6 Molprozent Methylalkohol besteht.

Das azeotrope Gemisch gemäß der Erfindung siedet .bei etwa 34,1° C-bei 760 mm Hg. Es kann wiederholt zur Entfernung der genannten Harz-Flußmittel verwendet werden und hinterläßt nach dem Verdampfen keine wahrnehmbaren Rückstände. Darüber hinaus bleibt das Lösungsmittel selbst nach wiederholter Verwendung klar.

Die Komponenten des azeotropen Gemisches der Erfindung sind sämtlich im Handel erhältlich. Jede von ihnen muß in hinreichend großer Reinheit verwendet werden, damit die Siedepunktskonstanz nicht verlorengeht.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Etwa äquimolare Mengen 1,1,2-Trichlortrifluoräthan (CCl., FCClF₂) vom Kp 47,6° C, Methylenchlorid (CH.,C1.,) vom Kp. 40,1° C und Methanol (CH₃OH) vom Kp. 64,5° C wurden in einer 120 cm langen und 1,25 cm weiten Laboratoriumsdestille am Rückfluß erhitzt. Die Temperatur am Kopf der Destille betrug 33,7° C/753,6 mm Hg, entsprechend einer Temperatur von 34,1° C/760 mm Hg. Diese Temperatur liegt sowohl unterhalb des Siedepunktes jedes der drei genannten Komponenten als auch unterhalb der Siedepunkte der binären Azeotrope, die sich bekanntermaßen zwischen den genannten Komponenten ausbilden, wodurch die Bildung eines ternären Azeotropes angezeigt wurde, das sich von jedem vorher bekannten Gemisch, das die genannten Stoffe enthält, unterschied. Etwa 1000 g dieses Azeotropes vom Kp. 33,7° C bei einem Druck am Kopf der Destille von 753,6 mm Hg wurden gesammelt. Eine Probe wurde mit Hilfe der Gas-Flüssig-Chromatographie analysiert, wobei die Anwesenheit von CCl₂FCClF₂, CH₂Cl₂ und CH₃OH bestätigt wurde. Danach wurde das Azeotrop erneut destilliert, wobei keine Änderung des Siedepunktes oder der Zusammensetzung beobachtet wurde. Die genaue Zusammensetzung wurde danach durch Kalibrierung der Chromatogramme mit folgendem Ergebnis bestimmt:

CCl₂FCCIF₂ ......... 33,1 Molprozent 55,0Gewichtsprozent

-'CHXI₂ 55,3 Molprozent 47,7 Gewichtsprozent

CH₃OH 11,6 Molprozent 3,3 Gewichtsprozent

Das Azeotrop wurde nach dem »open cup flash 55 normten Versuchsergebnissen zu gelangen. Die Verpoi-nt test« (ASTM D 1310-59 T) auf Entflammbar- Suchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle zukeit geprüft; es erwies sich als nicht entflammbar. sammengestellt.

Beispiel 2

Das Lösungsvermögen des erfindungsgemäßen Azeotrops wurde im Vergleich zu dem Lösungsvermögen von anderen, ähnlichen Lösungsmitteln gemäß ASTM Test D 1133-61 durch Bestimmung der Kauri-Butanol-Werte (K-B-Werte) mit der einzigen Abweichung, daß statt 20 g 3 g der Kauri-Gummilösung als Bezugslösung verwendet wurden, ermittelt. Wegen der erwähnten Abweichung wurden alle erhaltenen Ergebnisse mit 6,66 multipliziert, um zu geTabelle I
Lösungsmittel

CCl₂FCClF₂

Binäres Azeotrop aus CCl₂FCClF₂ und

CH₃OH

Binäres Azeotrop aus CCl₂FCClF₂ und

CH₂Cl₂

K-B-Wert 31

CH₂Cl₂ 136

Ternäres Azeotrop aus CCl₂FCClF₂,
CH₂Cl₂ und CH₃OH 148

Aus den angegebenen K-B-Werten geht hervor, daß das erfindungsgemäße ternäre Azeotrop ein ungewöhnliches und unerwartet großes Lösungsvermögen besitzt. Das binäre Azeotrop aus CCl₂FCClF₂ und CH₂Cl₂ besitzt einen K-B-Wert von 86, der damit zwischen den Werten der Einzelkomponenten (31 bzw. 136) liegt; das binäre Azeotrop aus CCl₂FCClF₂ und CH₃OH, das mehr Methanol (6,4 Gewichtsprozent) als das erfindungsgemäße ternäre Azeotrop (3,3 Gewichtsprozent) enthält, besitzt einen K-B-Wert von 49, verglichen mit einem K-B-Wert von 31 für CCl₂FCClF₂; das ternäre Azeotrop CC1₂FCC1F₂/CH₂C1₂/CH₃OH, das, wie oben angegeben, weniger CH₃OH als das Azeotrop aus CCl₂FCClF₂ und CH₃OH und weniger CH₂Cl₂ (41,7 Gewichtsprozent) als das Azeotrop aus CCl₂FCClF₂ und CH₂Cl₂ (48 Gewichtsprozent CH₂Cl₂) enthält, besitzt jedoch einen K-B-Wert von 148, der sogar höher ist als der von reinem CH₂Cl₂. Somit ist ersichtlich, daß die Anwesenheit der geringen Menge an CH₃OH in dem ternären Azeotrop eine unerwartet große vorteilhafte Wirkung auf das Lösungsvermögen des Gemisches ausübt.

Das unerwartet große Lösungsvermögen des erfindungsgemäßen ternären Azeotrops wirkt sich bei dessen Verwendung als Reinigungsflüssigkeit für gedruckte elektrische Schaltungen dahingehend aus, daß es selbst nach wiederholter Verwendung große Mengen an gelöstem Harz-Flußmittel in Lösung hält und damit eine Trübung des Lösungsmittels sowie ίο eine Ausfällung des Harzes und eine erneute Bildung von dünnen Harzschichten auf den von den Flußmitteln befreiten Oberflächen verhindert.

Beispiel 3

Eine Anzahl Teststreifen aus rostfreiem Stahl wurde mit drei gebräuchlichen Harz-Flußmitteln bedeckt und in einem Ofen 5 Minuten auf 205⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen wurden die Streifen 60 Sekunden lang in eines von verschiedenen Testlösungsmitteln getaucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle II

Lösungsmittel

Bekanntes Harz-Flußmittel I Harz-Löthilfsmittel

Bekanntes
Harz-Flußmittel II

Bekanntes Harz-Flußmittel HI

Ternäres Azeotrop der Erfindung

Binäres Azeotrop aus CCl₂FCClF₂ und CH₂Cl₂

Binäres Azeotrop aus CCl₂FCClF₂ und CH₃OH

Flußmittelspuren sichtbar; kein sichtbarer Rückstand

Flußmittelspuren sichtbar; sichtbarer Rückstand

Unvollständige Entfernung des Flußmittels Flußmittelspuren sichtbar; kein sichtbarer
Rückstand

Flußmittelspuren sichtbar; sichtbarer
Rückstand

Unvollständige
Entfernung des
Flußmittels

Flußmittelspuren sichtbar; kein sichtbarer Rückstand

Flußmittelspuren sichtbar; sichtbarer Rückstand

Unvollständige Entfernung des Flußmittels

Sämtliche der genannten Harze werden gewöhnlieh bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen verwendet und sollen als Hauptbestandteil eine Art von Fichtengummiharz enthalten, das seinerseits Abietinsäure und verwandte Substanzen enthält.

Eine Anzahl 5 cm² großer, mit Glas verstärkter Schaltungstafeln aus Melamin wurden, wie oben für die Streifen aus rostfreiem Stahl beschrieben, mit Flußmitteln versehen, und danach wurde jedes Plättchen in eine von verschiedenen Proben verschiedener Lösungsmittel getaucht. Mit dem binären Azeotrop aus CC1₂FCC1F₂/CH₃OH wurde wie oben eine nur unvollständige Entfernung des Flußmittels erreicht. Das binäre Azeotrop aus CCl₂FCClF₂ und CH₂Cl₂ wurde schon nach der Reinigung von 5 Testplättchen trübe, und das in ihm gelöste Flußmittel flockte auf Grund seiner geringen Löslichkeit nach einigem Stehen aus. Im Gegensatz dazu blieb das ternäre Azeotrop aus CCl₂FCClF₂, CH₂Cl₂ und CH₃OH selbst nach Reinigung von 20 Plättchen klar und zeigte nach Stehenlassen keinerlei Ausflockungserscheinungen.

Keines der Lösungsmittel greift das Schaltungsbrett selbst oder die elektrischen Elemente auf ihm an.

Das ternäre Azeotrop aus CCl₂FCClF₂, CH₂Cl₂ und CH₃OH findet als Lösungsmittel in vielen technischen Bereichen weitere Anwendung zum Entfernen von Fetten und Ölen und kann ebenfalls als Wärmeaustauschmittel und als hydraulische Flüssigkeit verwendet werden.

Für besondere Zwecke können dem erfindungsgemäßen ternären Azeotrop verschiedene Zusatzmittel beigemischt werden, beispielsweise Schmiermittel, Detergentien usw.; ferner kann man von der genauen azeotropen Zusammensetzung in erträglichen Grenzen abweichen, ohne den konstanten Siedepunkt und die Lösungseigenschaften des azeotropen Gemisches ungünstig zu beeinflussen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Azeotropes Lösungsmittelgemisch auf Basis von l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluoräthan und Methylenchlorid, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus etwa 33,1 Molprozent l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluoräthan, etwa 55,3 Molprozent Methylenchlorid und etwa 11,6 Molprozent Methylalkohol besteht.

2. Verwendung eines azeotropen Gemisches nach Anspruch 1 zur Entfernung eines Harz-Flußmittels von einer gedruckten Schalttafel.