JP2009256393A - 非引火性洗浄組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】フロンや塩素系溶剤の代換え溶剤として使用されている臭素系溶剤は、フロンや塩素系溶剤に比較して分解しやすいことが特徴である。従来の臭素系の洗浄組成物は、防錆剤やニトロエタンなどの安定剤を用いて分解を防いでいたが、これらの洗浄剤をプリント基板の洗浄剤に用いると、絶縁抵抗の低下をもたらし、リーク不良などが発生することがあった。
【解決手段】臭素系の溶剤の安定剤として、n-プロピルブロマイド、メチレンブロマイド、ブロモクロロメタン、n-ブチルブモマイド、イソブチルブロマイド、sec-ブチルブロマイド、ter-ブチルブロマイドから選択される臭化物と炭素数４〜１０のアルケン系炭化水素またはアルキン系炭化水素を混合したものからなる非引火性洗浄組成物を用いる。
【選択図】なし

Description

本発明は、非引火性の洗浄組成物、特にプリント基板や電子部品などのフラックス洗浄や電子部品や機構部品の脱脂に用いる非引火性洗浄組成物に関するものである。

信頼性を重視する電子機器に用いるプリント基板や電子部品は、はんだ付け後にフラックス残渣が付着していると、長期間経過するうちに該フラックス残渣が吸湿したり、フラックス残渣にゴミやホコリ等が付着したりして、導体間の絶縁性を劣化させるばかりでなく、腐食生成物を発生させる等の悪影響を来すことになる。そのため、これらプリント基板や電子部品は、はんだ付け後に洗浄を行っていたものである。

また精密機械に使用される部品は、それを作製する途中の切削加工時に付着する切削油や塑性加工時に付着する潤滑剤等が残っていると、部品を精密機械に組み込んだ後で、錆が発生したり、摺動性が円滑とならないという不良の原因となる。そのため、精密機械用の部品も加工後に洗浄を行っていた。

従来、これらの電子部品や機械部品の洗浄には、フラックスや油をよく溶解するフロンや１，１，１−トリクロロエタン等の洗浄剤が用いられていた。しかしながら、フロンや１，１，１−トリクロロエタン等の洗浄剤は地球を取り巻くオゾン層を破壊し、地球に紫外線を多量に到達させて人類に皮膚癌や白内障を発生させたり、地下水を汚染させたりする原因となることから、１９８８年のモントリオール議定書でその使用が規制されるようになってきた。さらに、フロンや１，１，１−トリクロロエタンより分解し易く、オゾン破壊係数の低いメチレンクロライドなどの塩素系の溶剤が用いられてきたが、これらの揮発性有機溶剤は分解してCO₂を発生させ、地球温暖化の原因になるとして使用できなくなっている。このようにフロンや１，１，１−トリクロロエタン等が使用できなくなってきたことから、近時ではこれらに代わって代替フロンや代替エタン等という新しい洗浄剤が多数提案されるようになってきた。

規制されていない洗浄剤として、水と混ぜて使用するテルペン化合物などの準水系洗浄剤もあるが、プリント基板の乾燥には、IPAなどの有機溶剤を使用する必要があり、準水系洗浄剤の乾燥に用いるIPAはフロン12やメチレンクロライドなどに比較して乾燥性が遅く、洗浄後に染みが発生し易いので外観的に問題がある。

本出願人は、炭素数４以下、沸点１００℃以下、引火点１１℃以上のハロゲン系溶剤８５〜９９．９質量％と油化産業株式会社（出願時は日本油脂株式会社）のメタレックスなどの防錆剤が混合されている、自動はんだ付け装置に用いる保持爪洗浄剤を開示している。（特開平６−１２８５９１号公報）
また、炭素数４以下、沸点１００℃以下のハロゲン系溶剤と０．１〜１５質量％の油化産業株式会社のメタレックスなどの防錆剤、さらにアルコール系、炭化水素系、エーテル系などの沸点３５０℃以下で引火性のある有機溶剤を添加したフラックスの洗浄効果を高めた３元系の洗浄剤を開示している。（特開平７−２９２３９３号公報）
さらに本出願人ではないが、C_nH_2n+1Br、C_nH_2m-1Br（ｎは４以上、ｍは２以上）で表させる臭化炭化水素を含有する洗浄組成物に、ニトロアルカン、エーテル、エポキシド、アミン類からなる安定剤を添加した洗浄組成物が開示されている。（特開平７−１５０１９６号公報 ）
特開平６−１２８５９１号公報 特開平７−２９２３９３号公報 特開平７−１５０１９６号公報

特許文献１では、ハロゲン系溶剤がアルミニウムやマグネシュウムと反応して金属を腐食させる問題点を解決するために防錆剤を共存させているが、防錆剤として使用している油化産業株式会社製のメタレックスは、本来鉄鋼等の機械部品用の防錆剤のため、特許文献１のように自動はんだ付け装置のステンレス製の保持爪の洗浄では問題が発生しないが、プリント基板の洗浄に使用すると洗浄後の絶縁抵抗値が低下して、リーク不良が発生してしまう。特許文献２は、ハロゲン系溶剤がロジンなどの樹脂成分の溶解性は高いが活性剤成分などのイオン性の成分の洗浄性が低いため、イソプロピルアルコールなどの有機溶剤を特許文献１に添加した発明であるが、メタレックスなどの防錆剤を使用すると洗浄後のプリント基板の絶縁抵抗が下がるという問題点は解決されていない。この問題点は、出願時点では判明していなかったが、後で判明したため特許文献２の発明は審査請求を行わず、出願取下げをしている。

ハロゲン系溶剤がアルミニウムやマグネシュウムを侵して腐食させる問題を解決するために、ニトロアルカン、エーテル、エポキシド、アミン類から選択させる安定剤を添加したものが特許文献３の洗浄組成物であるが、筆頭に挙げているニトロメタン、ニトロエタン、ニトロプロパンなどのニトロアルカンの安定剤を使用する方法では、洗浄剤が酸性になりやすく、特許文献３でも洗浄後のプリント基板の絶縁抵抗が低くなり易い。さらに、ニトロアルカンの安定剤は、安定性に欠け、分解を起こしやすく、ニトロ化合物が分解を起こすとアルミニウムやマグネシュウムの腐食防止効果も減少してしまう。

本発明が解決しようとする問題点は、従来のハロゲン系洗浄剤が安定性に問題があり、プリント基板の洗浄に用いると絶縁抵抗の低下がおき易いことであり、本発明はそれらの問題点を解決したブロム系の洗浄剤を提供するものである。

本発明者らは、二重結合を有するアルケン系炭化水素および三重結合を有するアルキン系炭化水素は、ブロム系溶剤が分解したときに発生する臭素を二重結合および三重結合に取り込むことによって、安定剤としての機能を有することを見いだし本発明を完成させた。
本発明は、n-プロピルブロマイド、メチレンブロマイド、ブロモクロロメタン、n-ブチルブロマイド、イソブチルブロマイド、sec-ブチルブロマイド、ter-ブチルブロマイドから選択される臭化物と炭素数４〜１０のアルケン系炭化水素／およびまたはアルキン系炭化水素を混合したものからなる非引火性洗浄組成物である。

洗浄組成物に使用されるブロム系溶剤は、炭化水素のHをBrに置き換えた臭化炭化水素がプリント基板の洗浄に適している。このような臭化炭化水素は、一般的には安定しているが、強い極性を有しているので洗浄剤が吸湿して水分を含有するようになると電離して、アルカリ金属、アルカリ土金属、アルミニウムなどと反応を起こすようになり、それらが含まれている合金を腐食させてしまう。プリント基板の場合は、半導体や電解コンデンサーにはアルミが使用されているので、ブロム系の洗浄組成物と反応してそれらが腐食してしまう。本発明では、臭化炭化水素に混入させたアルケン系炭化水素およびアルキン系炭化水素が安定剤として働き、電離して分解した臭化炭化水素の臭素がアルケン系炭化水素の二重結合、アルキン系炭化水素の三重結合に付加反応を起こして臭素が入り込み、アルミなどの腐食の原因となる遊離臭素を発生させない。さらに臭化炭化水素は、不燃材としての効果を有するので、本発明の洗浄組成物は非引火性であるという特徴も持っている。

本発明の非引火性洗浄組成物は、プリント基板の洗浄に用いても洗浄後の絶縁抵抗値を低下させることがなく、アルミニウムやマグネシウムなどの合金を腐食させない信頼性の高い洗浄組成物であって、非引火性であるので消防法における危険物としての扱いも受けない優れたものである。

本発明に使用する臭化炭化水素は、炭素数が４以下の比較的低分子量の臭化炭化水素が好ましい。分子量が大きくなるとカウリブタノール値は大きくなり、フラックス成分中のロジンなどの樹脂成分の洗浄性は良好であるが、フラックス成分中の活性剤などのイオン性物質の洗浄性は悪くなる。そのため極性の強い臭化炭化水素の方がフラックス洗浄には適している。本発明のプリント基板のフラックスを除去するために適する炭素数が４以下の臭化炭化水素としては、n-プロピルブロマイド、メチレンブロマイド、ブロモクロロメタン、n-ブチルブロマイド、イソブチルブロマイド、sec-ブチルブロマイド、ter-ブチルブロマイドがあげられる。より好ましくは、n-プロピルブロマイドが最適である。

本発明の臭素系溶剤に添加するアルケン系炭化水素およびアルキン系炭化水素の安定剤は、炭素数が４〜１０のものが望ましい。炭素数が４未満の炭素数の低い炭化水素安定剤は、気体であり反応性は高いが、臭素と反応すると強い酸性を示す臭化炭化水素を形成する。これらの臭化炭化水素は容易に水分などの影響でイオンに分離し易く、プリント基板を洗浄後の絶縁抵抗値は悪くなってしまう。さらに気体であるので取り扱いがしにくい。そのため、本発明の臭素系溶剤に添加するアルケン系炭化水素およびアルキン系炭化水素の安定剤は、炭素数が４以上であることが必要である。
さらに、アルケン系炭化水素およびアルキン系炭化水素の安定剤の炭素数が１０を超えると、臭素との反応が低くなり、安定剤としての効果が弱まるので、臭素が分解しやすくプラスチックスやゴムなどの腐食性が強くなる。また、炭素数が１０を超えると沸点が高く、固体のものもあり、扱いにくい。そのため、本発明の臭素系溶剤に添加するアルケン系炭化水素およびアルキン系炭化水素の安定剤は、炭素数が１０以下であることが必要である。
本発明に適する臭素系溶剤に添加するアルケン系炭化水素およびアルキン系炭化水素の安定剤は、炭素数６〜７のものがより好ましく、最も好ましいのは、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−ヘキシン、１−ヘプテンを用いたときである。

本発明の洗浄組成物に、さらに低分子のアルコールやケトンなどの極性溶剤を添加すると、フラックス成分中の活性剤などのイオン性物質の洗浄性が向上する。この場合は、洗浄組成物に対して、３０部以下の添加が好ましい。３０部より多く添加すると、洗浄性が低下するばかりでなく、引火性が生じるので火気に対する注意も必要となる。より好ましくは、１０部の添加である。

表１に記載の配合量で調製し、良く混合して洗浄性組成物を作製した。３ヶ月間静置後の各配合の洗浄剤を用いて、プリント基板の洗浄後の絶縁抵抗試験、耐溶剤性試験を行った。絶縁抵抗試験、耐溶剤性試験の結果を表１に示す。

１．絶縁抵抗試験
JISZ 3197 8.5.3の方法に従い、絶縁抵抗試験を行った。
１．） JIS ２型の櫛形基板全面に千住金属工業製のポストフラックスES-1061SP-2を浸漬塗布する。
２．） Sn-3Ag-0.5Cu組成のはんだ合金を入れたはんだバスを２６０℃に加熱しておく。フラックスの溶剤が乾燥した後、試験基板を５秒間はんだバスに浸漬してはんだ付けを行う。試験基板は、放冷しておく。
３．） 実施例および比較例の洗浄組成物は、密閉された洗浄機に投入して、４０℃の設定で加温する。はんだ付け後の試験基板を各組成の洗浄機に投入して、２分間洗浄する。
４．） 試験基板を乾燥後、９０℃、９５％RHに設定した恒温恒湿槽に投入し、１０００時間後の絶縁抵抗を測定する。
JISZ 3197 8.5.3の試験方法において、絶縁抵抗値が１×１０⁸ Ω以上のものは信頼性に問題がないと判断できる。

２．耐溶剤性試験
JIS C0052の方法に従い、耐溶剤性試験を行った。
１．） アルミ電解コンデンサーのリードを切断して、４０℃の温度に設定された洗浄機に５分間投入する。
２．） 洗浄機から取り出して乾燥後、アルミ電解コンデンサーの外観を観察し、変化なしを○、腐食などの変化があるものを×とした。

本発明の洗浄組成物は、洗浄後の絶縁抵抗値も１×１０¹¹ Ω以上と高い値を示し、また電子部品の耐溶剤性試験も問題が無いことから、信頼性が高い洗浄組成物であることが解る

本発明の非引火性洗浄組成物は、プリント基板の洗浄に用いることができるだけでなく、はんだやアルミニウムなどを腐食させないのではんだボール、ワッシャー、ペレットなどのソルダプリフォームの洗浄や機構部品などの金属部品の洗浄にも使用可能である。

Claims (5)

1. n-プロピルブロマイド、メチレンブロマイド、ブロモクロロメタン、n-ブチルブロマイド、イソブチルブロマイド、sec-ブチルブロマイド、ter-ブチルブロマイドから選択される臭化物と炭素数４〜１０のアルケン系炭化水素／およびまたはアルキン系炭化水素を混合したものからなる非引火性洗浄組成物。
2. 前記、炭素数４〜１０のアルケン系炭化水素／およびまたはアルキン系炭化水素が０．１〜１０質量％、残部が臭化物であることを特徴とする請求項１に記載の非引火性洗浄組成物。
3. 前記、炭素数４〜１０のアルケン系炭化水素／およびまたはアルキン系炭化水素が、炭素数６のアルケン系炭化水素／およびまたはアルキン系炭化水素であることを特徴とする請求項１ないし２に記載の非引火性洗浄組成物。
4. 前記、炭素数６のアルケン系炭化水素／およびまたはアルキン系炭化水素が、１−ヘキセン、１−ヘキシンであることを特徴とする請求項１ないし３に記載の非引火性洗浄組成物。
5. 前記、非引火性洗浄組成物に、炭化水素系、アルコール系、エーテル系、エステル系、ケトン系の極性溶媒を、さらに３０部以下添加したことを特徴とする請求項１ないし４に記載の非引火性洗浄組成物。