DE69030423T2 - Verfahren zur Reinigung von Lötflussmitteln auf Kolophoniumbasis - Google Patents
Verfahren zur Reinigung von Lötflussmitteln auf KolophoniumbasisInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren zur Entfernung von Lötflußmitteln auf Kolophonium-Basis und spezieller ein Reinigungsverfahren zur Entfernung von Lötflußmitteln auf Kolophonium-Basis für den Zusammenbau.
- Ein Lötflußmittel auf Kolophoniuin-Basis wird bei der Herstellung von Modulen für gedruckte Schaltungen, Leiterplatten oder dgl. verwendet. Im allgemeinen wird das Löten durchgeführt, um die Vereinigung zwischen dem Substrat und den Sockelstiften zu fördern und eine Oxidation an Kontaktpunkten zu verhindern, die die elektrische Leitfähigkeit beeinträchtigt. Flußmittel auf Kolophonium-Basis werden verwendet, um das Löten wie gewünscht zu bewerkstelligen. Nach dem Löten wird ein Reinigungsmittel verwendet, um nur das Flußmittel selektiv und vollständig zu entfernen. Wenn das Reinigungsmittel nicht in der Lage ist, das Flußmittel vollständig zu entfernen, beeinträchtigt das verbleibende Flußmittel die Lötung auf nachteilige Weise, was die Nachteile der Leiterkorrosion, Verringerung der elektrischen Isolierungseigenschaften von Plattenoberflächen oder schließlich den Zusammenbruch von Schaltungen ergibt. Um derartige mögliche Nachteile zu beseitigen, wird das rückständige Flußmittel, insbesondere der darin vorhandene Aktivator, gewhnlich durch ein geeignetes Reinigungsmittel entfernt.
- Halogenierte Kohlenwasserstoff lösungsmittel, wie Trichlorethylen, Trichlortrifluorethan und ähnliche Flone sind bisher als Reinigungsmittel zur Entfernung von Flußmitteln auf Kolophonium-Basis verwendet worden. Jedoch sind strikte Regulationen für die Kontrolle derartiger halogenierter Kohlenwasserstoff lösungsmittel festgesetzt worden, um die Umweltverschmutzungsproblerne, wie die Entleerung der Ozonschicht, zu lösen oder zu verringern. Derzeit besteht ein dringender Bedarf von Seiten der Elektromaschinen-Industrie für die Entwicklung von Reinigungsmitteln für Flußmittel als Ersatz für Flone.
- In den letzten Jahren sind verschiedene halogenfreie Reinigungsmittel für Flußmittel entwickelt worden, aber es ist kein Reinigungsmittel bereitgestellt worden, das vollständig alle Eigenschaftserfordernisse für Reinigungsmittel, einschließlich Reinigungseigenschaft, Umwelt-annehmbarer Toxizitätsgrade, Geruchs und Entflammbarkeit, erfüllt.
- Die US-A-4640719 offenbart Zusammensetzungen zur Entfernung von Kolophonium-Lötflußmitteln, die eine Terpenverbindung und gegebenenfalls bis zu ungefähr 40 Gew.-% eines Terpen-emulgierenden Tensids, wie beispielsweise eines linearen oder verzweigtkettigen alkoholischen Ethoxylats oder Ethoxysulfats, umfassen.
- Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Reinigungsverfahren zur Entfernung von Flußmitteln auf Kolophonium-Basis bereitzustellen, welches eine ausgezeichnete Reinigungswirkung aufweist und im wesentlichen zufriedenstellend bezüglich Eigenschaften ist, die die Umgebungs-Qualitätsstandards mit Bezug auf Toxizität, Geruch und Nicht-Entzündbarkeit erfüllen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Reinigungsverfahren zur Entfernung eines Flußmittels auf Kolophonium-Basis auf einer Leiterplatte bereitgestellt, wobei das Verfahren das Inkontaktbringen eines Reinigungsmittels mit dem Flußmittel umfaßt, wobei das Reinigungsmittel im wesentlichen aus einem Tensid besteht, das durch die Formel
- R-O-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-H (I)
- dargestellt wird, in der R eine gerad- oder verzweigtkettige Alkyloder Alkenylgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen ist und n eine ganze Zahl von 2 bis 12 ist, als solchem oder in Form einer wäßrigen Lösung.
- Während das Tensid der Formel (I) zur Verwendung hierin eine bekannte Verbindung ist, ist es überraschend unerwartet, daß dieses spezielle Tensid allein als Reinigungsmittel für Flußmittel auf Kolophonium-Basis verwendet werden kann.
- Das nicht-ionische Tensid der Formel (I) zur Verwendung als alleiniger aktiver Bestandteil im Reinigungsmittel der Erfindung ist ein Additionsprodukt des entsprechenden Alkohols (R-OH) und von ungefähr 2 bis ungefähr 12 Mol Ethylenoxid. In der Formel (I) ist R eine gerad- oder verzweigtkettige Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 5 bis 18, vorzugsweise 10 bis 16 (insbesondere 10 bis 14) Kohlenstoffatomen, und n ist eine ganze Zahl von 2 bis 12, vorzugsweise 3 bis 9. Dementsprechend sind die entsprechenden Alkohole (R-OH) diejenigen, in denen R eine gerad- oder verzweigtkettige Alkyloder Alkenylgruppe (insbesondere geradkettige Alkyl- oder Alkenylgruppe oder eine sekundäre Alkyl- oder Alkenylgruppe) mit 5 bis 18, vorzugsweise 10 bis 16 Kohlenstoffatomen ist.
- Spezielle Beispiele für das nicht-ionische Tenside der Formel (I) sind Pentylalkohol-Ethylenoxid-Addukt, Hexylalkohol-Ethylenoxid- Addukt, Heptylalkohol-Ethylenoxid-Addukt, Octylalkohol-Ethylenoxid- Addukt, Nonylalkohol-Ethylenoxid-Addukt, Decylalkohol-Ethylenoxid- Addukt, Laurylalkohol-Ethylenoxid-Addukt, Oleylalkohol-Ethylenoxid- Addukt, Stearylalkohol-Ethylenoxid-Addukt und dgl., ein Addukt von Ethylenoxid und dem entsprechenden verzweigtkettigen primären oder sekundären Alkohol, der ein Isomer von jedem der oben beispielhaft aufgeführten Alkohole ist, usw. In den vorangehenden Addukten ist die durchschnittliche Zahl an adddierten Mol Ethylenoxid ungefähr 2 bis ungefähr 12. Diese Tenside sind einzeln verwendbar, oder mindestens zwei davon können in einer geeigneten Kombination verwendet werden.
- Im Hinblick auf die Reinigungseigenschatt, Viskosität und Löslichkeit in Wasser sind bevorzugte nicht-ionische Tenside unter den oben beispielhaft aufgeführten Alkohol-Ethylenoxid-Addukte, in denen die Alkyl- oder Alkenyleinheit des Alkohols eine gerad- oder verzweigtkettige Gruppe mit 10 bis 16 Kohlenstoffatomen ist und die durchschnittliche Zahl an addierten Mol Ethylenoxid ungefähr 2 bis ungefähr 12, vorzugsweise ungefähr 3 bis ungefähr 9, beträgt.
- Wenn die Gruppe R in der Formel (I) weniger als 5 Kohlenstoffatome aufweist, neigt die Reinigungseigenschaft dazu, abzunehmen, wohingegen das Reinigungsmittel mit einer Gruppe R mit über 18 Kohlenstoffatomen dazu tendiert, in Wasser eine geringere Löslichkeit zu haben, was entsprechend Schwierigkeiten bei der Entfernung desselben durch Waschen mit Wasser mit sich bringt. Der Wert n von weniger als 2, z.B. 1, bringt die Tendenz mit sich, eine verringerte Wasserlöslichkeit und dementsprechend eine unzureichende Entfernung beim Waschen mit Wasser zur Folge zu haben. Ein Wert n von mehr als 12 bringt die Tendenz mit sich, die Viskosität des Reinigungsmittels zu steigern.
- Die obigen nicht-ionischen Tenside der Formel (I), die alle bekannt sind, sind im Handel erhältlich oder können leicht aus Alkohol (R-H) und Ethylenoxid durch ein Verfahren hergestellt werden, das beispielsweise in "Gosei Kaimen Kasseizai (Synthetische Tenside)" mit dem Autor Hiroshi Horiguchi, veröffentlicht durch Sankyo Shuppan am 1. April 1960, Seiten 336-341, offenbart ist.
- Das Reinigungsmittel der Erfindung wird zur Entfernung von Flußmitteln auf Kolophonium-Basis, insbesondere denjenigen für den Zusammenbau, verwendet. Flußmittel, die durch das Reinigungsmittel der Erfindung entfernt werden, umfassen inaktive Kolophonium-Flußmittel, die im wesentlichen aus Kolophonium bestehen, modifiziertes Kolophonium oder eine ähnliche Kolophoniumverbindung und aktive Kolophonium-Flußmittel, die im wesentlichen aus einer derartigen Kolophonium-Verbindung und einem Aktivator, wie Triethanolaminhydrochlond, Triethylentetraminhydrochlorid usw., bestehen. Eine signifikante Wirkung wird durch das Reinigungsmittel der Erfindung insbesondere erzeugt, wenn es zur Entfernung von aktiven Flußmitteln für den Zusammenbau verwendet wird.
- Das Reinigungsmittel der Erfindung kann durch die folgenden Verfahren mit dem Kolophonium-Flußmittel auf einem Substrat in Kontakt gebracht werden. Das Tensid der Formel (I) als Reinigungsmittel der Erfindung wird, wie es ist, oder in Form einer wäßrigen Lösung mit einer Konzentration des aktiven Bestandteils der Formel (I) im Bereich von mehr als ungefähr 50 Gew.-%, aber weniger als 100 Gew.- %, verwendet. Wenn erforderlich, kann das Reinigungsmittel der Erfindung Additive, wie Entschäumungsmittel, Antikorrosionsmittel oder dgl. enthalten. Ein derartiges Additiv wird, falls es verwendet wird, in einer Menge von ungefähr 0,1 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das Gewicht des Reinigungsmittels der Erfindung, zugesetzt. Das Substrat kann direkt in das Tensid der Formel (I) als solches oder in die wäßrige Lösung desselben eingetaucht werden. Alternativ kann das Tensid der Formel (I) als solches oder als wäßrige Lösung desselben auf das Substrat gesprüht werden, um es damit zu spülen, oder es kann mit dem Flußmittel durch Aufstreichen mittels mechanischer Mittel in Kontakt gebracht werden. Aus diesen Verfahren wird ein geeignetes Verfahren ausgewählt.
- Das Reinigungsmittel der Erfindung wird unter Bedingungen aufgebracht, die geeignet gemäß der Konzentration des Tensids der Formel (I) in dem zu verwendenden Reinigungsmittel, der Art und Menge eines zu entfernenden Flußmittels, der Oberfläche oder Form des Substrats und dgl. festgelegt werden. Gewöhnlich wird das Reinigungsmittel der Erfindung mit dem Flußmittel bei einer Temperatur und über eine Zeitspanne in Kontakt gebracht, die zur Entfernung des Flußmittels wirksam sind. Die Temperatur zur Reinigung liegt gewöhnlich im Bereich von Raumtemperatur bis ungefähr 80ºC und beträgt vorzugsweise ungefähr 50ºC. Zur Entfernung eines Flußmittels durch das Tauchverfahren bei beispielsweise ungefähr 50ºC wird ein Substrat, das ein Flußmittel trägt, ungefähr 1 bis ungefähr 5 Minuten in das Reinigungsmittel der Erfindung eingetaucht, wodurch das Flußmittel wirksam entfernt werden kann. Das Eintauchen bei einer höheren Temperatur kann natürlich die Zeitspanne zur Reinigung verringern und kann die Reinigungswirkung verbessern.
- Nach dem Reinigungsvorgang wird dann das Substrat in einem Endschritt mit Wasser gewaschen, wodurch der Tensidteil, der auf dem Substrat verbleibt, vollständig weggewaschen wird. Ein derartiges Spülen führt zu einem hohen Reinheitsgrad.
- Ein derartiges Spülen kann auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden, wie beispielsweise durch Eintauchen in fließendes Wasser, Eintauchen in Wasser unter Anwendung von Ultraschallwellen, Aufsprühen von Wasser oder dgl. Das Spülen wird bei einer Temperatur und über eine Zeitspanne durchgeführt, die wirksam sind, das Reinigungsmittel zu entfernen und dadurch einen hohen Sauberkeitsgrad zu erreichen. Das Spülen wird gewöhnlich bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis ungefähr 70ºC durchgeführt. Wenn das Spülen durch Duschen oder Eintauchen durchgeführt wird, beträgt die Zeit, die für die Vollständigkeit des Spülens erforderlich ist, gewöhnlich ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 5 Minuten. Auf jeden Fall wird das Spülen fortgesetzt, bis das Substrat für einen speziellen Zweck sauber genug wird.
- Das Reinigungsmittel der Erfindung kann eine Flußmittel-entfernende Wirkung aufweisen, die größer ist oder mindenstens so groß ist wie die herkömmlicher Reinigungsmittel vom halogenierten Kohlenwasserstoff-Typ, und es kann für ein hohes Maß an Flußmittelentfernung sorgen.
- Die vorliegende Erfindung kann zusätzlich die folgenden Vorteile bereitstellen.
- (1) Das Reinigungsmittel der Erfindung ist halogenfrei und bringt kein Problem der Ozonverringerung mit sich, wie es durch Reinigungsmittel vom Flon-Typ verursacht wird.
- (2) Das Reinigungsmittel der Erfindung weist einen hohen Flammpunkt auf, so daß eine im Handel erhältliche Reinigungsvorrichtung, die für ein Flon ausgelegt ist, wie sie ist oder geeignet modifiziert verwendet werden kann, was den Bedarf an einer speziell ausgelegten, explosionsgeschützten Reinigungsvorrichtung entfallen läßt.
- (3) Das Reinigungsmittel der Erfindung bringt im wesentlichen kein Ausströmen von Geruch mit sich, wodurch es in dieser Hinsicht zufriedenstellend ist.
- Gemäß der Erfindung werden ein halogenfreies Flußmittel-Reinigungsmittel, das eine herausragende Reinigungseigenschaft besitzt und bezüglich Eigenschaften voll zufriedenstellend ist, die Umgebungs- Qualitäts-Standards in bezug auf Umgebungsstörung, Entzündlichkeit, Geruch, usw. erfüllen, sowie ein Reinigungsverfahren bereitgestellt, das das Reinigungsmittel verwendet.
- Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in mehr Einzelheit in bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben, auf die der Bereich der Erfindung nicht beschränkt ist.
- Ein nicht-ionisches Tensid auf Polyethylenglykolalkylether-Basis, das ein Addukt von 1 Mol einer C&sub1;&sub0;- bis C&sub1;&sub2;-Alkoholmischung mit 3 Mol Ethylenoxid ist, wurde als Reinigungsmittel der Erfindung verwendet.
- Ein Flußmittel auf Kolophonium-Basis (aktives Flußmittel, das 0,15 Gew.-% Halogenide enthält, Handelsbezeichnung "Resin Flux #77-25", Produkt von LONCO Co., Ltd.) wurde auf die gesamte Oberfläche einer Leiterplatte aufgetragen, die aus einem mit Kupfer plattierten Laminat hergestellt war und darauf einen freigesetzten Schaltkreisteil und einen Nicht-Schaltkreis-Teil aufwies, der mit einem Lötresist beschichtet war, und dann 2 Minuten bei 130ºC getrocknet und 5 Sekunden bei 260ºC einem Löten unterzogen wurde, um eine Testplatte herzustellen.
- Die Testplatte wurde 1 Minute in das vorstehende Reinigungsmittel eingetaucht, das auf 50ºC eingestellt war, und das Maß der Entfernung des Flußmittels wurde mit dem unbewaffneten Auge inspiziert und gemäß den folgenden Kriterien bewertet. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
- A: Das Flußmittel war zu einem ausreichenden Maß entfernt.
- B: Eine kleine Menge des Flußmittels blieb unentfemt.
- C: Eine beträchtliche Menge des Flußmittels blieb unentfemt.
- Anschließend wurde die Testplatte mit Duschwasser gewaschen und 30 Sekunden bei Raumtemperatur getrocknet, und die Reinheit (Konzentration der verbleibenden Ionen) der Testplatte wurde gemäß MIL P28809 unter Verwendung eines Omega-Meters 600 SE (Handelsbezeichnung für ein Produkt von KENKO Co., Ltd.) bestimmt. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
- Das Maß der Entfernung von Flußmittel und die Sauberkeit der Testplatte wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bewertet, mit der Ausnahme der Abänderung der Art der Reinigungsmittel, wie in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
- Das Maß der Reinigung von Flußmittel und die Sauberkeit der Testplatte wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bewertet, mit der Ausnahme, daß eine Mischung verwendet wurde, die durch Mischen von 5 Teilen (Beispiel 10) Wasser mit 95 Teilen des Tensids oder durch Mischen von 50 Teilen (Beispiel 11) Wasser mit 50 Teilen des Tensids hergestellt worden war.
- Die wie in Beispiel 1 verwendete Testplatte wurde mit einer azeotropen Mischung von CFC (Chlorfluorkohlenstoff) 113 und Ethanol (Handelsbezeichnung: FREON TE, Produkt von Mitsui-Dupont Fluorochemical Co., Ltd.) zur Reinigung bei Raumtemperatur unter herkömmlicher Bedingung, die keinen Schritt für ein Spülen mit Wasser erfordert, behandelt. Dann wurde das Maß der Entfernung von Flußmittel und die Sauberkeit der Testplatte auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. TABELLE 1
- (Fußnote)
- * "EO" steht für Ethlenoxid
- 1) Mischung von Tensid (95 Teilen) und Wasser (5 Teilen)
- 2) Mischung von Tensid (50 Teilen) und Wasser (50 Teilen)
Claims (8)
1. Reinigungsverfahren zur Entfernung eines Flußmittels auf Kolophonium-
Basis auf einer Leiterpiatte durch Inkontaktbringen eines Reinigungsmittels
mit dem Flußmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsmittel im
wesentlichen aus einem Tensid besteht, das durch die Formel
R-O-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-H (I)
dargestellt wird, worin R eine geradkettige oder verzweigtkettige
Alkyloder Alkenylgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt und n eine
ganze Zahl von 2 bis 12 ist, als solchem oder in Form einer wäßrigen
Lösung.
2. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, in welchem R eine geradkettige
oder verzweigtkettige Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 10 bis 16
Kohlenstoffatomen ist.
3. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, in welchem n eine ganze Zahl von
3 bis 9 ist.
4. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, in welchem R eine geradkettige
oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 10 bis 14 Kohlenstoffatomen ist und
n eine ganze Zahl von 3 bis 9 ist.
5. Reinigungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 - 4, in welchem
das Reinigungsmittel das Tensid der Formel (I) in Form einer wäßrigen
Lösung mit einer Konzentration von mehr als etwa 50 Gewichts-% aber
weniger als 100 Gewichts-% enthält.
6. Reinigungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 - 5, in welchem
das Reinigungsmittel für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur mit dem
Flußmittel auf Kolophonium-Basis in Kontakt gebracht wird, die für die
Entfernung des Flußmittels wirksam ist.
7. Reinigungsverfahren nach Anspruch 6, in welchem das Reinigungsmittel
bei einer Temperatur von etwa 50ºC mit dem Flußmittel in Kontakt
gebracht wird.
8. Reinigungsverfahren nach irgendeinem der Anpsrüche 1 - 7,
welches weiter die Stufe des Waschens der Leiterpiatte mit Wasser
umfaßt.
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