JPH06504817A - 汚染物除去方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 汚染物除去方法およびシステム この発明は、広く、固体状基体から汚染物を除去するための方法およびシステム に関する。特には、この発明は、過酸化水素組成物のような酸化剤を用いる、ハ ンダフラックスおよびイオン種のような汚染物を除去するための方法およびシス テムに関する。

２、背景技術の説明 金属パーツを互いに連結させるために、プリント回路基板、集積回路、および種 々の電子部材および装置の組み立てにハンダが用いられる。ハンダ自身は、イン ジウム、錫および鉛のような合金を含む。金属表面にハンダを適用する前に、表 面をフラックスで処理して金属連結を妨げ得るる酸化物および他の汚染物を除去 し、ハンダ付工程でのそれらの再形成を防止する。これらのフラックスは、典型 的には、松やにから抽出した天然ロジンのような有機物質、カルボン酸、アミン およびアミドのような有機酸、または無機酸もしくは塩のような無機物質である 。最も一般的に用いられるフラックスは、酸ロジンフラックスである。ここで、 １０ジンフラツクス”という用語は、ロジン、すなわちマツ属の種の分泌物から ターペンタインを蒸留した後の樹脂を含み、かつアビエチン酸およびその無水物 を含むフラックス材料を意味する。典型的には、少量の他の酸をロジンフラック スに添加してこれを活性化し、そのような組成物を“酸ロジンフラックス”また は“ロジン活性化フラックス”と呼ぶ。ハンダ付操作が終了した後には、フラッ クス残留物の他に過剰のフラックスがハンダ付表面に残り、これらの残留物は樹 脂様、ワックス様、腐蝕性および導電性である。これらフラックス残留物および 過剰のフラックスは、腐蝕およびその結果として生じる電気絶縁の損失に繋がる 、それらとハンダ付したパーツとの反応を防止するために、次の処理工程の前に 除去しなければならない。特に、アジピン酸またはハロゲン由来のもののような イオン種のいかなるものも電気的に導体であり、除去されない場合には、電子回 路の性能を低下させる。これらの種は、有機フラックス残留物によって担持され る。

現在広く用いられている脱フラツクス剤は、１，１．１−トリクロロエタンおよ びフレオン（塩素およびフッ素を含むポリハロゲン化炭化水素に対するＥ、１． 　ＤｕｇｏＩＩｔ　ｄｅ　Ｎｅｍｏｕｒｓの商品名）のようなハロゲン化炭化水 素である。これらの有機物質は有効な脱フラツクス溶剤ではあるが、それらは、 オゾンの消耗により環境に悪影響を与えるという重大な不利益性を有している。

最近の環境立法は、これらの物質の生産を数年以内に厳しく制限し、最終的には 排除することを指示している。

これらの物質が用いられる場合には、例え少量であっても、空気および水の排出 を防ぐために、移送、保管、使用および処分のための高価な管理システム並びに 環境保護装置を用いなければならない。加えて、廃棄溶媒は、これらの物質への エネルギー集約的な再生操作を必要とする。

実用となる脱フラツクス溶剤である多くの水性洗浄剤が利用可能である；しかし ながら、これらの全ては、厳密な洗浄および高信頼性電子組立て体脱フラックス 溶剤の適合要求を満たしていないことが見出されている。これは、許容空間の狭 い組立て体に特に関係する。加えて、その結果得られる有機物含有（ｏｒｇａｎ ｉｃ−Ｉａｄｅ＋＋　）水性溶媒は、廃棄前にさらに処理する必要がある。

このように、電子産業界においては、環境へのいがなる悪影響をも同時に回避し ながらフラックス残留物および汚染物を効率よく除去する溶媒に対する緊急の必 要性が存在する。

そのような溶媒はまた、他の基体からの他の汚染物の除去にも有用である。これ らの要求は、いずれもこの特許譲請人に譲渡されている、共に継続中の１９９１ 年５月７日出願の特許出願ＳＮ　０７／７００．３５３および共に継続中０１９ ９０年９月２７日出願の特許出願ＳＮ　０７１５８３．９１１に記載される組成 物および方法によって満たされる。最後の２つの特許出願に記載される発明によ ると、第１に組成物が提供される。この組成物は、（ａ）前記組成物の約３ない し５重量％の過酸化水素；（ｂ）前記組成物のｐＨを少なくとも１０．５にする に十分な量のアルカリ金属水酸化物；（Ｃ）前記組成物の約０．１ないし０１重 量％の選択された湿潤剤であって、この湿潤剤が前記過酸化水素およびアルカリ 金属水酸化物とは反応しないもの；および（ｄ）組成物のバランスとしての精製 水を含有する。表面上に有機汚染物を有する固体状基体を上述の組成物に暴露す ると、有機汚染物が基体から除去され、無毒で危険性のない生成物に変換される 。このように、この処理により環境への悪影響が回避される。この組成物および 方法はそれらの目的についてはうまく働くが、効率をより高＜シ、コストを減少 させるために、それらにさらに変更および改良を加えることが望ましい。

発明の要約 この発明の一般的な目的は、過酸化水素組成物のような選択された酸化剤を用い て選択された固体状基体から汚染物を除去する新規かつ改良された方法およびシ ステムを提供することにある。この方法およびシステムは、環境に対する悪影響 を回避する。この方法およびシステムは、従来の処理の重大な不利益性を解消し つつそれらの利点を保持するか、もしくはそれらの利点をさらに増長する。

この発明の上記一般的な目的は、 （ａ）選択された酸化剤のための選択された液体反応媒体を含む初期反応浴を提 供し、 （ｂ）選択された酸化剤を初期反応浴に秤量添加（ｍｅｔｅｒ　）して最終反応 浴を形成させ、この最終反応浴に、最終反応浴中に有効なレベルの酸化剤が提供 されるに十分な所定の速度で選択された酸化剤を秤量添加し、ここで、選択され た酸化剤は、汚染物と反応して基体に悪影響を与えることなく基体から汚染物を 除去する物質を含み、および（ｃ）前記汚染物を有する基体を、基体から汚染物 を均一にかつ制御された方式で除去するに要する時間にまで拡張された期間、最 終反応浴中の酸化剤を有効なレベルに維持するように秤量された酸化剤を含む最 終反応浴に暴露する；ことにより達成される。基体を暴露する間、最終反応浴は 任意に加熱される。さらなる選択として、初期および最終反応浴を空気または酸 素を用いて所定の速度で散布することができ、この散布は暴露工程の間維持され る。好ましい態様においては、酸化剤は過酸化水素を含み、初期反応浴は、（１ ）最終反応浴のｐＨを１０．５ないし１４．０にするに十分な量のアルカリ性化 合物； （２）アルカリ性化合物および過酸化水素の存在下で安定な、選択された湿潤剤 ；および （３）脱イオン水； を含有する。

上述の反応を達成するためのシステムは、（り上述の工程（ａ）における組成物 を有する反応浴チャンバ；および（ｂ）初期および最終反応浴に酸化剤を連続的 に秤量添加するための、前記チャンバに連結された手段を具備する。このシステ ムは、最終反応浴の加熱手段を任意に含むことができる。代わりに、このシステ ムは、初期および最終反応浴に空気または酸素を散布する、チャンバに連結され た手段を任意に含むこともできる。さらに、このシステムは、残留アルカリを中 和し、処理済基体をすすぎかつ乾燥させる後処理手段を具備してもよい。別の態 様においては、このシステムは、汚染された基体を収容する洗浄チャンバ内に隠 蔽され、反応浴の上部に位置するか、または反応浴中に浸漬された噴霧手段をさ らに具備することができる。

図面の簡単な説明 図１は、この発明を実施するための例示システムの模式図である。

図２は、この発明の他の態様によるシステムであって、噴霧手段が反応浴の表面 下に設けられているシステムの一部を模式的に示す図。

図３は、この発明のさらに別の態様によるシステムであって、噴霧手段が反応浴 の上部に設けられているシステムの一部を模式的に示す図。

図４は、従来の方法と比較して、この発明による時間の関数としての過酸化水素 濃度の変化を示す１組の曲線を表わす。

図５は、種々の温度での、反応浴中の過酸化水素濃度に対する散布ガスとしての 空気および窒素の効果を示す１組の曲線を表わす。

好ましい態様の説明 この発明の方法およびシステムは、環境に対する望ましからざる影響を同時に回 避しつつ、固体状基体からの汚染物の除去に効果を有する。この発明は、ハンダ 付操作の後に表面を汚染するフラックス残留物およびイオン種の除去に特に有用 である。これらのフラックス残留物は、典型的には、ハンダ付操作に起因する分 解精製物である樹脂様、ワックス様汚染物を含む。ハンダ付けされる基体には、 例えば、プリント配線基板、集積回路、電子部品、電子装置、電子コネクター、 または電子ケーブルが含まれる。この発明によると、生成する、二酸化炭素、窒 素および水のような副生物は危険がなく、環境に悪影響を及ぼすことなく除去す ることができる。

この方法によると、最初に、選択された液体反応媒体を収容する初期反応浴が供 給される。この初期反応浴には、選択された反応体が添加されて最終反応浴を形 成する。選択された液体反応媒体は、例えば、脱イオン水または酸化剤および他 の添加物を溶解する他の溶媒であり得る。ここでは、“最終反応浴”という用語 は、洗浄しようとする基体が暴露される流体組成物を意味するものとして使用さ れる。“初期反応浴”という用語は、以下に記載の通りに提供される、さらなる 成分が添加されて最終反応浴を形成する初期流体を指す。

選択された酸化剤は、初期反応浴に秤量添加されて最終反応浴を形成し、かつ所 定の速度で最終反応浴に秤量添加される。選択された酸化剤は、基体に悪影響を 与えることなく、汚染物を酸化して基体から除去することが可能な物質を含む。

この発明の実施において使用に適した酸化剤材料には、ハイポクロライド、クロ ライド、クロレート、ブロメート、パーサルフェート、パーボレート、およびパ ーカーボネートの塩のような公知の酸化剤が含まれるが、これらに限定されるも のではない。この発明の実施において用いられる好ましい酸化剤には、過酸化水 素が含まれる。以下の考察では過酸化水素の使用に集中するが、この発明が過酸 化水素に限定されるものではなく前述の他の酸化剤をも包含するものであること は理解される。選択された酸化剤は、所定の速度で初期および最終反応浴に秤量 添加される。この速度は、汚染物と反応し、基体から汚染物を除去する酸化剤の 有効レベルを提供するに十分なものである。

この発明の好ましい態様において、初期反応浴は、　（ａ）基質を処理する間最 終反応浴に１０．５ないし１４．０のｐＨを提供するに十分な量のアルカリ性化 合物；（ｂ）アルカリ性化合物および過酸化水素の存在下において安定な、選択 された湿潤剤；および（ｃ）脱イオン水を含む。過酸化水素は、反応浴流体１ガ ロン・　１分当り過酸化水素０．００４ミリグラムないし反応浴における過酸化 水素の飽和限界以上の範囲内の所定の速度で、初期反応浴および最終反応浴に秤 量添加される。好ましい秤量添加速度は、反応浴流体１ガロン・　１分当り過酸 化水素的０、００４ないし１５００　ミリグラムであり、これは最終反応浴にお ける約０．Ｏｌないし４．０％の過酸化水素濃度を提供する。過酸化水素を単一 の巨大バッチとして反応浴に添加するよりも、秤量添加することにより、ここで 図４を参照してさらに詳細に考察されるように、過酸化水素の消費が非常に少な い上に全期間にわたって過酸化水素の一定で高いレベルが得られる。

過酸化水素は、汚染物と相互作用して基体表面からこれを除去し、過酸化水素そ れ自体は水および酸素ガスに分解する。

初期反応浴および最終反応浴は、空気または酸素を用いて、所定の速度、例えば 過酸化水素組成物について０．００１ないし１立方フィート毎分（標準状態）で 任意に散布することができる。特定の散布速度は、使用される特定の酸化剤によ って変化する。ここで図５を参照してさらに詳細に考察されるように、この空気 および酸素散布は、増加した過酸化水素レベルの維持に全期間にわたって小さい が一定の改良を付与する結果となる。この発明は特定の操作理論に限定されるも のではないが、この効果は空気中の酸素および単独の酸素が下記の自発的な分解 反応を妨げるという事実によるものであると思われる： ２ＨＯ□２Ｈ２０＋０２ 表面上に汚染物を有する基体を、過酸化水素が連続的に秤量添加される最終反応 浴に暴露される基体ホルダーに載置し、空気および酸素を散布して、必要な過酸 化水素の量を最小にしながら効率的にかつ一律に基体から汚染物を除去する。反 応浴に運動エネルギーを付与する他の手段を代わりに用いることもできる。

基体が金属を含む場合には、過酸化水素または他の酸化剤およびアルカリの攻撃 から金属表面を保護するために、金属保護剤が任意に添加される。金属保護剤は 、過酸化水素または酸化剤およびアルカリ化合物とは反応せず、最終反応浴中に 約０．１ないし９９重量％、好ましくは０．５ないし２．０重量％を供給するに 十分な量存在する。

アルカリ性化合物は、最終反応浴のｐＨが１０．５ないし１４．０、好ましくは １１，５ないし１４の範囲となるように初期反応浴に添加される。このアルカリ 性化合物は、例えば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムであってもよく、 水酸化ナトリウムが最も好ましい。水酸化ナトリウムが用いられる場合には、好 ましくは最終反応浴中の組成物の約０．２ないし０．５重量％の量存在するが、 ０．１ないし９９重量％の量存在してもよい。

湿潤剤は、反応浴中の他の成分と適合し得るように選択しなければならない。ナ トリウムアルキルアリールスルホネートまたは他の有機合成洗浄剤のような通常 の湿潤剤は、この発明の過酸化水素組成物のような強アルカリ性酸化／漂白液の 存在下では急速に分解する。これは、過酸化水素の急速な分解と溶液中の過剰な 発泡を招く結果となる。この発明の過酸化水素組成物に使用される好ましい湿潤 剤には、２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム（Ｎｉａｃｅｔ　Ｃｏ、、　Ｎｉｉ ｇａｒｔ　Ｆｉｌｌｓ、　ＮｅｗＹｏｒｋより入手）が含まれる。これは、沸騰 状態に近いアルカリ性および酸性溶液中において、良好な溶解度、安定性、およ び浸透作用を有し、濃漂白液中で安定な数種のアニオン性界面活性剤の１つであ る。この発明の実施に適切な他の湿潤剤には、メタ硅酸ナトリウムまたは短鎖分 岐界面活性剤が含まれる。この発明において、湿潤剤は、最終反応浴の組成物の 約０．１重量％から反応浴における湿潤剤の飽和限界まで、好ましくは約０．１ ないし０．３重量％の量用いられる。

基体がプリント配線板におけるように金属を含む場合には、反応浴中の過酸化物 または酸化剤およびアルカリの攻撃から金属表面を保護しなければならない。使 用される特定の金属保護剤は、保護される特定の金属に依存する。例えば、カル シウムおよびリン化合物が銅の保護剤として用いられる。特定の金属に対する特 定の保護剤の選択は当業界において公知であり、ここでは詳細には説明しない。

この発明の実施に適切な金属保護剤には、炭酸ナトリウムまたはメタ硅酸ナトリ ウムが含まれる。この金属保護剤は、最終反応浴の組成物の約０．１重量％から 反応浴における金属保護剤の飽和限界まで、好ましくは約０．５ないし２．０重 量％の量存在する。炭酸ナトリウムおよびメタ硅酸ナトリウムの両者は過酸化物 溶液のｐＨに影響を及ぼし、最終反応浴のｐＨを調節する際に考慮に入れなけれ ばならないことに注意すべきである。

過酸化水素を用いて短期間で効率的に汚染物を除去するこの発明の方法の好まし い態様に対する最適操作温度は、３２ないし１００°Ｃ（９０ないし２１２’　 Ｆ）の範囲である。この発明の組成物を使用する上で好ましい温度範囲は、約６ ０ないし７１℃（１４０ないし１６０°Ｆ）である。この範囲内においては、フ ラックス汚染物は工ないし３分で除去することができる。温度の上昇はこの反応 を促進させ、粘着性の汚染物を軟化させることにより組成物の浸透を改善し、懸 濁液中の微粒子が洗浄した基体上に沈積しないように保持する。他の酸化剤を用 いた場合には、他の温度範囲または、恐らく、加熱をしないことがめられる。

この発明に従って除去し得る汚染物には、限定されるものではないが、通常用い られるハンダ併用フラックス物質が残す残留物を含む有機物質が含まれる。これ らのフラックス残留物には、油、樹脂、および他の有機物質が含まれる。加えて 、この発明はイオン種、例えばフラックスに添加された酸もしくはハロゲンに由 来するもの、の除去にも有効である。

さらに、この発明の方法および装置は炭素−炭素結合の開裂にも有効であるため 、他の有機化合物および他の汚染物にも同様に使用することができる。そのよう な物質には、油、グリース、潤滑剤、水溶性フラックス、有機酸フラックス、未 硬化フォトレジスト、染料または導電性インクが含まれる。

汚染物は典型的には樹脂様の層の形態をとるが、分離した粒子の形態をとること もある。

この発明に従って汚染物を除去し得る固体状基体には、反応浴の酸化剤またはア ルカリ性成分によって悪影響を受けることがないいかなる物質も含まれる。その ような物質には、プリント配線板に用いられるポリイミド・ラミネート、エポキ シ／ガラス・ラミネート、および酸化アルミニウム基体、電子装置に用いられる シリコン、および部品リード、ケーブルおよびコネクターに用いられる銅もしく は他の導電体が含まれるが、これらに限定されるものではない。固体状基体は簡 素もしくは複雑な形状を有していてもよく、公知の方法では洗浄することが困難 な隙間空間を有していてもよい。この発明は、非常に小さいオープンスペース（ すなわち、５ミルまたは０．０１２７　ｃ　ｍ以下）を存し、汚染物の除去を必 要とする高密度電子装置からの汚染物の除去に特に適している。基体は、連続層 または分離した粒子の形態をとることができる。

この発明の方法を実施するためのシステムは、（ａ）選択された酸化剤を含有す る最終反応浴を収容するためのチャンバであって、初期反応浴がこのチャンバ内 に供給され、かつ選択された酸化剤のための選択された液体反応媒体を有するチ ャンバ；および （ｂ）初期反応浴に選択された酸化剤を秤量添加して最終反応浴を形成し、かつ 最終反応浴に酸化剤を連続的に秤量添加するための、前記チャンバに連結された 手段を具備する。

この発明のシステムは、空気または酸素を用いて初期および最終反応浴を散布す るための、前記チャンバに連結された手段を任意に含むことができる。さらなる 選択として、この発明のシステムは、最終反応浴を加熱するための、チャンバ内 に位置する手段を含むこともできる。

この発明の代わりの態様に従うと、洗浄チャンバ内の反応浴表面の上部または下 部に、反応浴に運動エネルギーを付与し、それにより汚染物の除去におけるこの 発明の方法の効率を改善するための噴霧手段が設けられる。代わりに、反応浴に 運動エネルギー、例えば超音波エネルギー、を付与する他の手段を用いることも できる。

この発明のおまけの特徴として、基体がここに記述の通りに処理されて汚染物が 除去された後、基体上に残る残留アルカリ性物質（アルカリまたはアルカリ塩） が中和される。適切な中和剤には、多種の弱酸、例えばカルボン酸が含まれる。

好ましい中和剤には、３２ないし７１．１℃（９０ないし１６０°Ｆ）で適用さ れる熱炭酸水が含まれる。この炭酸水は、脱イオン水中で二酸化炭素を泡立てる ことにより形成させることができる。炭酸水リンスの使用は、すすぎ水をｐＨ９ ，５未満に保つ。この値は下水道に廃棄するために調整された限界である。

中和工程の後、基体を３２ないし７１．１℃（９０ないし１６０°Ｆ）の熱水で 、好ましくは空気撹拌しながらすすぎ、次いで、好ましくは熱風で乾燥させる。

汚染された基体がチャンバ内に載置され、この発明の組成物、中和剤、水および 熱風で次々に処理される、典型的なバッチ処理技術においては、下記のおおよそ の処理時間を典型的に用いることができる：工　程　時　間 ａ、この発明の方法による 汚染された基体の暴露　３−１０分 す、中和　３−５分 Ｃ１熱水すすぎ　４−６分 ｄ、　熱風乾燥　３−５分 上述の時間は過酸化水素組成物に対してのみ典型的なものであり、必要に応じて 変更することができる。例えば、これらの時間は、過酸化水素組成物を用いて高 密度電子装置のような複合基体を洗浄する際に増加させることができる。これら の時間は、他の酸化剤が用いられる場合には、実質的な変更を要することがある 。

代わりに、この処理を“イン・ライン”処理として行なうことができる。汚染さ れた基体をラックに載置し、このラックを、各々この発明の組成物、中和剤、お よび脱イオン水噴霧器を有する一連のチャンバ内に一列に下ろす。さらに別の代 替法として、このイン・ライン処理をコンベヤー化されたシステムによって達成 することもできる。

この発明に従って基体を処理した後、基体を反応浴を収容するチャンバから取り 出す。その後、反応浴の出発組成物を、過酸化水素または他の酸化剤および、必 要であれば、組成物の他の成分を添加することにより再設する。これにより、大 部分の洗浄溶媒は元の位置に残り、廃棄する必要がない。むしろ、必要に応じて その場で成分物質を添加することにより、組成物は再生される。

この発明のおまけの特徴として、この発明の方法は基体から金属酸化物を除去し 、それによりハンダ光沢剤としても働く。これは、フッ化ホウ素酸での処理のよ うな二次処理の必要性を排除する。

この発明を実施するための典型的なシステムを図１に模式的に示す。チャンバ１ ２内に、アルカリ性化合物、湿潤剤、および純水を収容する初期反応浴として、 前記反応浴１０が設けられる。例えばコンテナー１４からの過酸化水素は、秤量 添加手段１６によって、反応浴ｌＯに連続的に秤量添加される。秤量添加手段１ ６には、例えば、Ｐｕｏｊａ　Ｇｏｒｄａ、ＦｌｏｒｉｄａのＰｕ１ｓｅ　Ｆｅ ｅｄｅｒ、Ｉｎｃ、から入手される化学計量ポンプ（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｒｎｅ ｌｅｒｉｎｇ　ｐｕｍｐ）のようなポンプが含まれてもよい。秤量添加手段Ｉ６ は、過酸化水素が所定の速度、例えば反応浴中の流体１ガロン１分当り過酸化水 素約０．　（１０４ないし１５００　ミリグラム（これは約（１，１）１ないし ４．０％の一定の過酸化水素濃度を提供する）で反応浴中に導入されるように調 節する。ガスサプライ１８からの空気または酸素が、噴霧手段２０を介して反応 浴ＩＯに任意に導入される。噴霧手段２０は、所定の位置に孔もしくは開口部を 有するパイプまたはチューブを有するマニホールドアレイのような公知の手段を 含んでもよい。噴霧手段２０は、空気または酸素が約０．００１ないし１立方フ ィート毎分（標準状態）の速度で反応浴に導入されるように調節される。反応浴 を約３２ないし７１．１℃（９０ないし１６０°Ｆ）の範囲の温度に加熱するた めに、反応浴１０の内部に加熱手段２２が設けられる。加熱手段２２には、Ｗｅ ｓｔ　Ｎｅｗｔｏｎ、　Ｐｅｎｎ５７１ｖａｎｉａのＴｈｃｔｍｏ−ＣｏｉｌＭ ａｎｕｆｘｃｊｕｒｉｎｇから入手されるステンレススチール浸水ヒータのよう な公知の手段が含まれてもよい。処理すべき基体を、ブラケット（図示せず）に よってチャンバ１２の内壁に取り付けられているか、またはチャンバ内を移動可 能であるか、もしくは公知の手段（図示せず）により反応浴１０内に下ろされて もよい部品固定具のような基体ホルダ２３に載置する。代わりに、基体ホルダ２ ３には、チャンバ１２の底面上に載置されるスタンドが含まれてもよい。

チャンバ１２は、図２に示すように反応浴１０の表面下に位置しても、図３に示 すように反応浴ＩＯの表面上に位置してもよい噴霧手段４６を任意に備え得る。

この噴霧装置４６には、例えば、スプレーパンクを供えたマニホールド、すなわ ち長手方向に沿った所定の位置にスプレーノズル４８が設けられたチューブもし くはパイプが含まれてもよい。噴霧すべき液体、すなわち最終反応浴流体は、導 入口５０から噴霧手段４６内に導入される。最終反応浴の一部を導入口５０に移 送するために、ポンプおよび配管のような手段（図示せず）が備えられている。

ノズルは、基体を適度に洗浄するのに十分な運動エネルギーを噴霧液体に生じせ しめなければならない。１平方インチ当り約１０ないし９０ポンド（０，７０な いし６．３３Ｋ　ｇ／　ｃ　ｍ２）の範囲のノズル圧が最も有用であることが見 出されている。加えて、約４５ないし９０度の円錐状の噴霧パターンを提供する ノズルを使用することが有利であることが見出されている。さらに、例えば直径 約１８００μｍ大きな小滴サイズを提供するノズルは、下方液体噴霧に有利であ ることが見出されている。これらの要求を満足するノズルは、Ｗｈｅａｊｏｎ、 ｒｌｌｉｎｏｉｓのＳｐｒａ７ｉｎｇ　Ｓ７ｓ［ｅｍｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ ｎより市販されている。

図２に示すこの発明の態様においては、噴霧手段４６は反応浴Ｈ１の上面５１の 下に位置している。噴霧手段４６の全体、もしくは少なくともノズル４８は、反 応浴１０中に没している。基体ホルダ２３は、反応浴ｌＯ中に、噴霧手段４６の 下方で、かつノズル４８から所定の距離に位置している。この距離は、基体を効 率的に洗浄するに十分な運動エネルギーを噴霧液が有するようにノズルに十分近 く、かつ多次元ハードウェア形状を収容するのに十分なだけノズルから離れるよ うに選択される。基体ホルダ２３とノズル４８との距離は、約０．２５ないし４ ．０インチ（０，６ないし１０．２ｃｍ）が有用であることが見出されている。

洗浄すべき基体は、基体がノズル４８からの噴霧の力を受けたときに基体をある べき位置に保持するように形成された基体ホルダ２３上に載置される。加えて、 ノズル４８から噴霧された液体が搭載された要素の周辺部を打つように、例えば 、液体が構成要素下の小ギャップに効率的に送り込まれ得るように、ノズルに関 して基体を位置させることは有利である。単純化するために、図１に示す秤量添 加手段１６および散布手段２０を図２から省いているが、これらを含むことが意 図されている。

前述のように、反応浴に運動エネルギーを付与するための他の手段を、噴霧手段 の代わりに、本来あるべき場所に用いることができる。

図３に示すこの発明の態様においては、ノズル４８を有する噴霧手段４６が反応 浴１０の上面５１の上方に位置している。基体ホルダ２３もまた面５１の上方で 、がっ噴霧手段４６の下方のノズル４８から所定の距離に位置している。噴霧手 段４６および基体ホルダ２３の位置を除いて、図２に関して上で考察した詳細を 図３に同様に当てはまる。上述のように、反応浴に運動エネルギーを付与する他 の手段を噴霧手段の代わりに用いることができる。

この発明の好ましい態様においては、基体を過酸化水素を含有する反応浴に暴露 した後、前述のように、基体を中和剤、水および熱風で順に処理する。ここで図 １に戻ると、チャンバ２６内に供給された脱イオン水２４が示されている。ガス サプライ２８からの二酸化炭素は、噴霧マニホールド３ｏにより約１立方フイー ト毎分（標準状態）の割合でこの脱イオン水２４内に導入され、炭酸水を生成す る。ヒータ３２が脱イオン水２４中に設けられ、後者を約３２ないし７１．１” Ｃ（９０ないし１６０’　Ｆ）の温度に加熱する。チャンバ２６内の熱炭酸水は 、反応浴ｌｏ内で処理された基体上の残留アルカリ性物質を中和する。他の中和 剤、例えば、カルボン酸のような弱酸を用いることもできる。

脱イオン水３４を含む最終すすぎ浴がチャンバ３６内に供給される。ヒータ３８ が脱イオン水３４中に設けられ、後者を約３２なイＬ７１．１℃（９０ないし１ ６０’　Ｆ）の温度に加熱する。

処理済の基体の乾燥は、エア・ナイフ４ｏおよび／または赤外線ヒータ４２から の熱風に暴露することにより達成される。

乾燥すべき基体をベルトコンベア４４に任意に載置して、この処理工程の効率を 改善することができる。

処理すべき基体を収容する基体ホルダ２３を、反応浴から中和塔、最終水すすぎ 、乾燥チャンバに順に移動するベルトコンベアに任意に載置することができる。

ここで図４に戻ると、この発明による過酸化水素の変化（曲線Ａ）を従来の処理 （曲線Ｂ）と比較して時間の関数として示す一組の曲線が示されている。従来の 処理によると、過酸化水素の単一、多量のアリコートを、反応浴に添加した（す なわち、バッチ添加）。バッチ添加においては、１００分間にわたって浴内に実 現される平均濃度は０．　（１７ｍ　ｇ／ｍ　１であり、これは初期値が約０． １で、過酸化水素２８ｇを消費した。

対照的に、この発明に従って過酸化水素を空気散布で連続的に反応浴に秤量添加 した場合には、１００分間にわたる反応浴中の過酸化水素の平均濃度は０．４ｍ ｇ／ｍｌであった。後者の値は、バッチ添加法において達成された値の約６倍で ある。

加えて、従来の方法においては２８ｇが消費されたのと比較して、この発明に方 法においては同じ時間内に２３ｇの過酸化水素が消費されたにすぎない。したが ってこの発明によると、図４に示されるように、最終反応浴中の過酸化水素が、 均一で制御された様式で基体から汚染物を除去することを可能にする有効レベル に拡張された期間維持される。

図５は、種々の温度での最終反応浴中の過酸化水素濃度に対する散布ガスとして の空気および窒素の効果を示す一組の曲線を表わす。図５に示すように、散布ガ スとして空気を使用すると（曲線Ｃ１、Ｃ２およびＣ３）、散布ガスとして窒素 を使用した場合（曲線ＤＩ　ＳＤ２およびＤ３）に比較して、調べた全ての温度 で、安定状態の過酸化水素濃度に小さいが一貫した向上が生じる。

この発明の実施例は以下の通りである。

以下に記載の試験は、Ｐｌａｃ＊ｎｊｉａ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａのＣａｒｔ ｅｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓより入手したＩＰＣ−Ｂ−３６プリント配線アセ ンブリ（ＰＷＡ）に対して行なった。各ＰＷＡには４つの６８インプット／アウ トプット−セラミックφリードレス・チップ・キャリア（Ｌ　ＣＣ）電子構成品 が搭載されている。ＬＣＣ下方の離隔は、ＰＷＡ表面とＬＣＣ底部との間に５ミ ル（０，０１３ｃｍ）の空隙を与えていた。ＬＣＣは、ハンダペースト中にロジ ン緩活性（ＲＭＡ）フラックスを用いる気相リフローハンダ付によりＰＷＡに搭 載されていた。続いてＰＷＡには、スルーホール構成品のハンダ付を模倣するた めに、ざらにＰＷＡにロジン活性（ＲＡ）フラックスを塗布するウェーブハンダ 付工程を行なった。

試験溶液 下記の通り試験試料を洗浄するために用いた試験溶液は、１６０°Ｆ　（７１， １’Ｃ）に加熱された脱イオン水４５ガロン中に以下の成分（重量％）を有する この発明の組成物を含をしていた。

１．０％過酸化水素 ０．２％湿潤剤（２−エチルへキシルスルフェート）０．３％水酸化ナトリウム ０．５％メタ硅酸ナトリウム １．０％炭酸ナトリウム 一般試験手順 洗浄すべき試料を、反応段階、すなわちこの発明の組成物を用いる処理、続く　 ２つのすすぎ段階および乾燥段階を用いて、前述の通りに処理した。試験試料か らのフラックスの除去は、反応段階において起こる。すすぎおよび乾燥段階は、 Ａｒｃａｄｉａ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａのＷｅｓｔｅｋより購入した、商用に 設計され、ポリプロピレンで構成されたイン・ライン浄水システムにおいて行な った。第１段階のすすぎは１５０°Ｆ（６５，５℃）に加熱された脱イオン水で 構成した。第２段階のすすぎは１４０°Ｆに加熱された脱イオン水で構成した。

赤外線加熱および圧縮空気からなる乾燥段階は、１６０°Ｆ　（７１，１’Ｃ） で行なった。試験試料は、このシステムの各段階を通して、液面上方の２．５ｆ ｔ／分（０，７６ｍ／分）で移動するコンベア上で処理した。すすぎ水は、直上 および直下に搭載されたスプレーノズルを介して汲み上げることにより試験ＰＷ Ａに適用され、コンベア上に当てられる。

試験試料を洗浄した後、取り込まれたフラックスの程度を、熱風リフロー法によ りＬＣＣを取り除き、続いて暴露領域を視認検査することにより決定した。フラ ックスが１００％残留しているものと考えられる未洗浄のＰＷＡと比較すること により、除去されたフラックスの割合を視覚的に定量した。この発明に従って処 理された試料からは、全ての表面フラックス（すなわち、ＬＣＣによって覆われ ない領域）が除去された。

特定試験手順および結果 この例は、上述の試験試料からの取り込まれたフラックスの除去におけるこの発 明の有効性を示すデータを提示し、２種のノズルシステム、すなわちニードルノ ズル噴霧システムおよびコーンノズル噴霧システムについての比較データを提供 する。後者は、Ａｔｃａｄ：ａ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａのＷｅｇｊｅｋより入 手した。このニードルノズル噴霧システムは、平行に搭載された４本の０．５イ ンチ（１，２７ｃｍ）径、１６インチ（４０，６ｃｍ）長さのステンレススチー ルチューブと、ろう付けによって１インチ（２，５４ｃｍ）の距離で取り付けら れた、チューブ当り１４の０．０５４インチ（０，１４ｃ　ｍ）、　１インチ（ ２，５４ｃｍ）長さのステンレススチール噴霧ニードルとからなっていた。この チューブは洗浄すべきハードウェアの上部に、ニードルノズルを下方のハードウ ェア上に垂直に向けて搭載された。試験試料を、図２に描かれた形状を有し、反 応浴内の液面下に噴霧手段を有するシステムで処理した。

表工に示す試験データは、種々の長さの暴露時間で、２種のノズルスプレーシス テムによって除去される、取り込まれたフラックスの割合を示す。

異なるノズル・デザインでの フラックス除去　対　暴露時間 これらの試験結果は、この発明が、ＰＷＡ上に５ミル（０，０１３ｃｍ）の空隙 を有して搭載された装置（すなわち、ＬＣＣ）の面の下からの取り込まれたハン ダフラックスの除去に非常に有効であることを示している。この処理の有効性は 、大きい流速、コーン噴霧パターンノズルを用いることにより改善される。

試験試料は、上述の例１に記載のものと同じであった。

試験試料の洗浄に用いられる試験溶液は、上述の例１に記載のものと同じであっ た。

一般試験手順 続く一般試験の手順は、上述の例１に記載のものと同じでこの例は、上述の試験 試料からの取り込まれたフラックスの除去におけるこの発明の有効性を示すデー タを提供し、かつ図３に記載されているような液面上の、および図２に記載され ているような液面下のコーンノズル噴霧システムについての比較データを提供す る。Ａｒｅｍｄｉａ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａのＷ＊５ｌｅｋより入手したコー ンノズル噴霧システムを使用した。

表Ｉ＋に示す試験データは、種々の噴霧圧での、２種の噴霧法によって除去され た、取り込まれたフラックスの割合を示す。

表！Ｉ 異なる噴霧圧での フラックス除去　対　噴霧圧 これらの試験結果は、この発明が、上記液面上または液面下のノズルを用いて、 ＰＷＡ上に５ミル（０，０１３ｃｍ）の空隙を有して搭載された装置（すなわち ＬＣＣ）の面の下からの取り込まれたハンダフラックスの除去にを効であること を以下に記載の試験は、プリント配線板上に電子装置を搭載した表面を模倣する ために、ガラス・ベースプレート上に接合されたガラスカバースライド（カバー スライドとベースプレートとの間には３ミリインチ（０，００８ｃｍ）の空隙が 設けられている）に対して行なった。ロジン・ベースのハンダ併用フラックスを カバースライドとベースプレートとの間の空隙に入れ、次いで４５０’　Ｆ　（ ２３２℃）で５分間焼成して、ハンダ付操作を模倣した。フラックスによって覆 われたカバースライド下の表面領域の割合を視覚的に定量することにより、各試 験試料について取り込まれたフラックスの程度を決定した。

試験溶液 以下に記載の試験試料の洗浄に用いられる試験溶液は、１６０’　Ｆ　（７１， １℃）に加熱された脱イオン水中に以下の成分を重量％で有するこの発明の組成 物を含有する。

４．０％過酸化水素 ０．２％湿潤剤（２−エチルへキシルスルフェート）０．３％水酸化ナトリウム ０．５％メタ硅酸ナトリウム １．０％炭酸ナトリウム 一般試験手順 洗浄すべき試料を、前述の例１、一般試験手順に記載の通りに、反応段階、すな わちこの発明の組成物を用いる処理、続く　２つのすすぎ段階および乾燥段階を 用いて処理した。試験試料からのフラックスの除去は、反応段階において起こっ た。第１および第２段階のすすぎは、１４０°Ｆ（６０℃）に加熱された脱イオ ン水からなっていた。試験試料を洗浄した後、取り込まれたフラックスの程度を 、カバースライドとベースプレートとの間に残留するフラックス被覆表面領域の 割合を視覚的に定量することにより視覚的に決定した。

特定試験手順および結果 この例は、この発明の方法において噴霧手段を用いることにより達成された、試 験試料からの取り込まれたフラックスの除去における大きな改善を示すデータを 提供する。表■に示される試験データは、噴霧手段を用いることなくこの発明の 方法に従って処理した試験試料から除去された取り込まれたフラックスの割合（ 試験試料Ｎｏ、１−５）　、および噴霧手段を用いてこの発明の方法に従ったも の（試験試料Ｎｏ、　６−１０　）を示す。噴霧手段には、例１に記述されるノ ズル噴霧システムが含まれていた。噴霧手段は、図２に示すように、反応浴の液 面下に位置していた。

表■ 噴霧手段を使用したフラックス除去 および使用しないフラックス除去 これらの試験結果は、噴霧手段を用いた場合に、この発明が、取り込まれたフラ ックスの除去においてより有効であったことを示している。

前の考察は、この組成物の使用および固体状基体からフラックス残留物を除去す る方法に焦点がおかれているが、この発明をこの特定の汚染物に限定することを 意図するものではナイ。むしろ、この発明の範囲内に、基体がらのフラックス残 留物以外の他の有機物質、並びに有機物質以外の他の汚染物の除去を含めること を意図している。

この発明の例示の態様がこのように記述されているが、ここでの開示が例示のみ であり、種々の他の代替、付加および変更をこの発明の範囲内で行ない得ること に当業者は留意すべきである。したがって、この発明は、ここで説明される特定 の態様に限定されるものではなく、以下の請求の範囲によってのみ限定される。

図２ 時間　（分） 図４ 時間（分） 図５ 国際調査報告　。、Ｔ／ｌｌｔ。１１０１１１＋；。

フロントページの続き （７２）発明者　シンク、ジェニファー・アイアメリカ合衆国、カリフォルニア 州 ９１３０４、カノガ・パーク、トパンガ・キャニアオン・ナンバー３０５　７８ ００ （７２）発明者　メタ、ディーレン・シーアメリカ合衆国、カリフォルニア州 ９０６３０、サイプレス、アリアノ・ドライブ（７２）発明者　ロブイネ、ギフ オード・ダブリュアメリカ合衆国、カリフォルニア州 ９０２４５、エル・セグンド、ロマ・ビスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．選択された酸化剤を含む最終反応浴で処理することによって選択された固体 状基体から汚染物を除去する方法であって、 （ａ）選択された酸化剤のための選択された液体反応媒体を含む初期反応浴を提 供し、 （ｂ）選択された酸化剤を初期反応浴に秤量添加して最終反応浴を形成させ、こ の最終反応浴に、最終反応浴中に有効なレベルの酸化剤が提供されるに十分な所 定の速度で選択された酸化剤を秤量添加し、ここで、選択された酸化剤は、汚染 物と反応して基体に悪影響を与えることなく基体から汚染物を除去する物質を含 み、および （ｃ）汚染物を有する基体を、基体から汚染物を均一にかつ制御された方式で除 去するに要する時間にまで拡張された期間、最終反応浴中の酸化剤を有効なレベ ルに維持するように秤量された酸化剤を含む最終反応浴に暴露する、ことを具備 する方法。 ２．工程ｃに先立ち、初期および最終反応浴に運動エネルギーを付与し、該運動 エネルギーの付与を工程ｃにおける暴露の間維持することをさらに具備する請求 の範囲第１項記載の方法。 ３．初期および最終反応浴に対する運動エネルギーの付与が、反応浴を空気また は酸素を用いて所定の速度で散布することを含む請求の範囲第２項記載の方法。 ４．基体の暴露が、最終反応浴を噴霧の形態で供給することを含み、該噴霧が最 終反応浴内、または最終反応浴の液面上に位置する請求の範囲第１項記載の方法 。 ５．暴露を、室温をこえる最終反応浴を用いて行なう請求の範囲第１項記載の方 法。 ６．選択された酸化剤が、過酸化水素；ハイポクロライト、クロライト、クロレ ート、ブロメート、パーサルフェート、パーボレート、およびパーカーボネート の塩から選択される物質を含む請求の範囲第１項記載の方法。 ７．（ａ）初期反応浴が、 （１）最終反応浴に１０．５ないし１４．０のｐＨを提供するに十分な量のアル カリ性化合物； （２）該アルカリ性化合物および過酸化水素の存在下において安定な、選択され た湿潤剤；および（３）脱イオン水を含み、 （ｂ）過酸化水素が、反応浴流体１ガロン・１分当り過酸化水素約０．００４ミ リグラム以上の速度で、初期反応浴および最終反応浴に秤量添加され、かつ （ｃ）初期および最終反応浴が、空気または酸素を用いて、約０．００１ないし １立方フィート毎分（標準状態）の範囲内の速度で散布される、 請求の範囲第３項記載の方法。 ８．暴露を、最終反応浴を用いて３２ないし１００℃（９０ないし２１２°Ｆ） の範囲の温度で行なう請求の範囲第７項記載の方法。 ９．基体の最終反応浴への暴露の後に、基体上の残留アルカリ性化合物およびそ れらの生成物の中和、水を用いた基体のすすぎ、および基体の乾燥をさらに具備 する請求の範囲第７項記載の方法。 １０．選択された酸化剤を用いて選択された固体状基体から汚染物を除去するシ ステムであって、 （ａ）最終反応浴を収容するための第１のチャンバであって、初期反応浴がこの 第１のチャンバ内に供給され、かつ選択された酸化剤のための選択された液体反 応媒体を有するチャンバ；および （ｂ）初期反応浴に選択された酸化剤を秤量添加して最終反応浴を形成し、かつ 最終反応浴に酸化剤を連続的に秤量添加するための、第１のチャンバに連結され た手段、を具備するシステム。 （ｂ）初期反応浴に選択された酸化剤を秤量添加して最終反応浴を形成し、かつ 最終反応浴に酸化剤を連続的に秤量添加するための、第１のチャンバに連結され た手段。 １１．第１のチャンバ内に位置する、最終反応浴を加熱するための手段をさらに 具備する請求の範囲第１０項記載のシステム。 １２．初期反応浴および最終反応浴に運動エネルギーを付与するための、第１の チャンバに連結された手段をさらに具備する請求の範囲第１０項記載のシステム 。 １３．最終反応浴をスプレーの形態で提供する噴霧手段をさらに具備する請求の 範囲第１０項記載にシステム。 １４．噴霧手段および基体が最終反応浴内に位置し、かつ噴霧手段が基体の上部 に位置する請求の範囲第１３項記載のシステム。 １５．噴霧手段および基体が最終反応浴の液面上に位置し、かつ噴霧手段が基体 の上部に位置する請求の範囲第１３項記載のシステム。 １６．基体から最終反応浴の非所望の残留物を除去する請求の範囲第１０項記載 のシステム。 １７．最終反応浴に暴露するための、基体を保持する手段をさらに具備する請求 の範囲第１０項記載のシステム。