KR0168889B1 - 세정액, 세정방법 및 세정장치 - Google Patents

세정액, 세정방법 및 세정장치 Download PDF

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Abstract

[목적]염소계 용제 대신에 땜납후의 플럭스 잔사를 완전히 세정할 수 있는 세정액을 제공하는 것이다 .
[구성]산(바람직하기는 유기산, 특히 아비에틴산 보다 강한 산, 예 아크릴산, 초산, 프로피오산, 안식향산산)과 유기용제(예 크실렌, 초산벤질, α- 히드록시이소 부티르산메틸, 시클로헥사논, β-메톡시이소부티르산메틸)를 함유하고, 필요에 따라 1가 알콜, 계면활성제, 부식방지제를 더 함유한다. 세정후에 세정액과 혼화제의 용제로 헹구어서 산을 완전히 제거 하는 것이 바람직하다. 또 이 세정외에 일반적으로 사용할수 있는 세정장치도 개시되었다.

Description

세정액, 세정방법 및 세정장치
제1도는 땜납과 함께 가열한 플럭스잔사의 IR분석차트.
제2도는 a는 시판의 TH-20A세정액으로 세정한 후의 땜납부분의 외관을 나타낸 사진.
제2도b 실시예 8의 세정액으로 세정한 후의 땜납부분의 외관을 나타낸 사진.
제3도 a, b 는 세정장치.
제4도는세정욕상에 부유체를 배치한 효과를 나타낸 도면.
제5도는세정장치의 정면 단면도.
제6도는 세정장치의 측단면도.
제7도는 세정장치의 N2도입구의 압력조정기구.
제8도는 세정장치의 배기구의 압력조정기구.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 세정액 2 : N2가스
3 : 부유체 4 : 피세정물
5 : 반송기구 7 : 세정조
8 : 헹굼조 11 : 세정조
12 : 제1헹굼조 13 : 제2헹굼조
14 : 위요체(圍繞體) 20 : 배기덕트
29 : 전실 30 : 후실
35 : 산소농도센서 36 : 마이크로콘트롤러
본 발명은 세정액, 세정방법 및 세정장치에 관한 것이며, 특히 납땜후에 플럭스를 세정제거하는 비염소계 세정의 세정액, 세정방법과 관련되는 세정방법 및 장치에 관한 것이다.
오존층을 파괴하는 염소계 유기용제는 몬트리올 정서 체약국 회의에서 생산, 사용이 규제되어 가고 있다. 염소계 유기용제는 종래로 부터 납땜후의 플럭스의 세정액으로서 사용되어 왔으므로 염소계 유기용제를 사용하지 않는 플럭스 세정액의 개발이 시급해지고 있다.
납땜에 의해 전자회로부품을 제조할 때 납땜후의 플럭스는 종래로 부터 1, 1, 1-트리클로로에탄에 의해 세정 제거되었다.
1, 1, 1-트리클로로에탄은 단순히 납땜후의 플럭스의 주성분인 로진의 용해능력이 클 뿐만 아니라 독성이 적고, 인화점도 갖지 않는 다는 점에서 안정성도 뛰어난 세정액이며, 플럭스의 세정에 불가결한 것이었다.
1, 1, 1-트리클로로에탄은 1996년에 전폐될 것이므로 그 이후에 납땜에 의해 전자회로 부품을 제조할 경우에는 납땜후의 플럭스 세정이 곤란해져서 플럭스중에 함유된 부식성 물질 때문에 전자회로 부품의 장기 신뢰성이 저하할 것이므로, 1, 1, 1-트리클로로에탄 대체 세정액의 개발이 급선무가 되고 있다.
플럭스에 함유된 로진은 납땜시에 장시간 가연되거나 하면 로진의 산성분이 땜납 금속과 반응하여 염을 생성하는 등의 화학반응을 일으켜서 용제에 난용화하므로, 1, 1, 1-트리클로로에탄의 대체 세정액은 단순히 가열전의 로진을 용해할 뿐 아니라 가열에 의해 반응한 변질 플럭스 성분을 용해할 필요가 있다.
그러나 종래로 부터 1, 1, 1-트리클로로에탄으로 대표되는 염소계 용제가 주로 검토되어 왔기 때문에 열변질한 플럭스를 녹이는 비염소계 용제는 알려지지 않았다.
[세정액]
(1)본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 산과유기용제를 함유하는 것을 특징으로 하는 플럭스세정액을 제공한다.
플럭스는 로진(통상 아비에틴산 및 그 유도체를 주성분으로 한다)과 활성제(통상 아민산염류 등)와 유기용제로 되며, 납땜장소에 도포후 가열하여 납땜이 이루어지고 남은 플럭스는 금속부식의 원인이 될 뿐만 아니라 미관을 손상하므로 세정할 필요가 있다.
단순히 로진을 녹이기만 하려면 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로파놀, 이소프로파놀, n-부타놀등의 1가 알콜, 초산에틸, 초산이소프로필 등의 에스테르, 에틸렌 글리콜모노 에틸에테르, 에틸렌 글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌 글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 다가 알콜유도체등의 많은 용제가 알려져 있다. 그러나 여기에 제시한 1가 알콜, 에스테르, 다가 알콜유도체로는 납땜후의 열변질 플럭스를 용해할 수 없다.
근년에 와서 비염소계 유기 용제로 된 여러가지 세정제가 개발, 시판되고 있으나, 이것들도 상기 용제와 마찬가지로 열변성 플럭스에는 정도의 차는 있으나 세정후에 잔사가 발생하는 문제가 있다. 또 일본 특개소 63-56353호 공보에서는 염산이나 질산 등의 수용액을 거친후 플루오르계 탄화수소로 세정하는 방법이 제안되었으나 아직 세정성이 충분치 않기 때문에 잔사가 발생하는 문제가 있다. 이는 최초로 침지 세정하는 산수용액과 다음에 침지하는 플루오로계 탄화수소는 혼합되지 않기 때문에 잔사성분이 완전 제거되지 않기 때문이라고 생각된다.
본 발명자들은 예의 연구한결과 놀랍게도 산과 유기용제를 함유한 세정액이 땜납 접합시의 장기간에 걸친 가열에 의해 변질한 로진성분조차도 극히 양호하게 용해함을 발견하였다. 이 세정액에 의한 변질로진 성분의 용해기구는 분명하지는 않지만 다음과 같이 추찰된다. 즉, 본 발명의 세정액은 산과 유기용제가 혼합하여 존재하기 때문에 로진의 용해성 저하의 원인이라 생각되는 카르복실산 금속염이 산성분에 의해 해리되고, 해리된 것이 유기용제 성분에 가용화하여 잔사가 발생하지 않고 완전 세정이 가능해지기 때문이라고 생각된다.
이 세정액의 산의 종류 및 이에 혼합해서 사용되는 용제의 종류는 그 사용목적에 따라 자유롭게 선택할 수가 있다. 또 산 및 유기용제는 각각 2성분이상 혼합해서 사용할 수도 있다. 여기에 사용되는 산으로서는특히 한정되는 것은 아니나 아비에틴산보다 강한 산은 세정이 상온에서 용이하기 때문에, 또 일반적인 플럭스는 아비에틴산 또는 그 유도체를 주성분으로 하고 열변성플럭스가 아비에틴산 금속염을 함유하므로 이것을 세정하는 효과가 뛰어나기 때문에 더욱 바람직하다. 아비에틴산 보다 강한 산으로서는 수용액중의 산해리지수(pka : 산해리 정수의 역수의 대수치)가 6이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또 유기산은 무기산에 비해 유기용제의 상용성이 높고, 또한 금속(땜납)부식이 적은 이점이 있다. 카르복실산을 함유하는 유기산을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대 초산, 아크릴산, 안식향산, 포름산, 프로피온산, 부티르산, 이소부티르산, 피발산, 길초산, 이소길초산, 카프론산, 2-에틸부티르산, 카르릴산, 2-에틸헥산산, 올레인산, 구연산, 숙신산, 계피산, 아비에틴산, 스테아린산, 옥살산, 말론산, 말레인산, 타르타르산, 세바신산, 프탈산 등을 들 수 있다.
특히 바람직한 유기산은 아크릴산, 초산, 프로피온산, 안식향산이다. 아크릴산 및 프로피온산은 특히 적당한 산강도를 가지며, 초산은 저가격이고, 안식향산은 안정성(냄새)의 면에서 특히 바람직하다.
또, 산에 혼합해서 사용하는 유기용제로서는 상기의 산과 상 분리를 일으키지 않는 조성 성분이면, 특히 한정되지 않으나, 환경기타에 대한 안전성이나 세정후의 건조속도를 고려한다면 염소나 프루오르등의 할로겐원소를 함유하지 않으며, 또한 1기압에서의 비점이 50℃∼250℃의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
예컨대 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 도데칸, 운데칸 등의 지방족 탄화수소, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘, 메시틸렌, 나프탈렌, 테트랄린, 나트탈린 등의 방향족 탄화수소, 메틴알콜, 에틴알콜, n-프로판올, 이소프로판올, n-부타놀, 이소부타놀, 펜타놀, 헥사놀, 헵타놀 등의 알콜류, 페놀, 크레졸, 크실레놀등의 페놀류, 디프로필에테르, 디부틸에테르, 디헥실에테르, 아니솔, 페네톨, 디옥산, 테트라히드로푸란 등의 에틸르류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 핀타논, 헥사논, 메틸이소부틸케톤, 헵타논, 디이소부틸케톤, 시클로헥사논, 아세토페논 등의 케톤류, 포름산에틸, 초산메틸, 초산벤진, 부티르산에스테르, 이소부티르산 에스테르, 히드록시이소부티르산에스테르, 이소길초산에스테르, 안식향산에스테르, 구연산에스테르, 숙신산에스테르, 계피산에스테르, 아비에틴산에스테르, 스테아린산에스테르, 옥살산에스테르, 말론산에스테르, 말레인산에스테르, 타르타르산에스테르, 세바신산에스테르, 프탈산에스테르등의 에스테르류(여기에서 상기 산과 에스테르를 만드는 치환기는 C1∼C10의 탄화수소기가 바람직하다), 아세토니트릴, 아민류등의 질소화합물, 디메틸술폭시드등의 황화합물, 2-메톡시에타놀, 2-메톡시에타놀, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에티에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르등의 2개 이상의 관능기를 갖는 화합물등을 들 수 있다.
또, 근년에 전자부품의 회로배선기판상에 고밀도실장(實裝)이 진척된 결과 회로배선기판을 조립하는 과정에서 플라스틱부품이나 접착제가 널리 사용되게 되었다. 이 경우에 산 이외에 혼합하는 유기용매에 따라서는 회로 배선기판상의 풀라스틱 부품이나 접착제가 팽윤·용해하는 문제가 생길수도 있다. 또 부품에 대한 영향을 과도하게 억제하여 세정성이 저하하는 경우도 있다. 이들 부품에 대한 영향이 없고, 또한 높은 세정성을 갖는 용제로서 특히 바람직한 것은 톨루엔, 크실렌, 초산벤질, α 히드록시이소부티르산메틸, β메톡시이소부티르산메틸, 시클로헥사논, 부티르산메틸, 초산아밀, 이소프로필알콜 및 이들의 유도체를 들 수 있다.
이들 용제와 산의 조성비에 대해서는 목적에 따라 조절할 수가 있으며, 산을 바람직하기는 0.01∼50중량부 더욱 바람직하기는 0.1~20 중량부 또 산 이외의 용제를 바람직하기는 50∼99.99중량부더욱 바람직하기는 80∼99.9 중량부 사용할 수 있다. 산의 양이 적으면 세정성이 약해지고, 또 많으면 땜납 이외의 금속 부품에 악영향을 미칠 가능성이 높아진다. 특히 바람직한 농도는 1∼10중량부의 산과 90∼99 중량부의 용제이다.
또 유기용제의 일부로서 1가 알콜을 가하면 상용성이 향상하고, 또한 땜납의 윤이 향상되는 효과가 있으므로 좋다. 첨가량으로는 5∼50 중량부가 바람직하다. 1가 알콜의 첨가량이 적으면 상기 효과가 적고 또 남으면 세정성이 나빠진다.
(2)또한 본 발명자들은 예의 연구의 결과 놀랍게도 유기용제로서 C6∼C20의 방향족계 용제를 50∼95중량부 함유하고, 또 C3∼C15의 에스테르계, C2~C15케톤계, 및/ 또는 C1~C15의 알콜계 용제를 5∼50중량부 함유하든가 또는 초산 부틸 및/ 또는 초산아밀을 단독 또는 합계로 50∼90중량부 함유하고, 또 C3∼C15의 에스테르계, C2∼C15의 케톤계 및 / 또는 C1∼C15의 알콜계용제를 5∼50중량부 함유하는 용액이 특히 유효하며, 이들 유기용제를 함유하는 세정액으로는 산 없이도 열변성한 로진성분을 양호하게 용해할 정도임을 발견하였다.
이 세정액에 의한 변질 로진 성분의 용해 기구는 분명하지는 않지만 다음과 같이 추찰된다. 즉, 본 세정액은 로진자체의 용해성이 높은 방향족 용제, 또는 용해성이 높고 인체 안전성이 높을뿐 아니라 저렴한 가격의 초산부틸, 초산벤질을 필수의 주성분으로 하고 , 또한 가열후 로진의 용해성 저하원인으로 생각되는 카르복실산 금속염을 해리시키기 위한 극성성분C3∼C15의 에스테르계, C2∼C15의 케톤계, 및/ 또는 C1∼C15의 알콜계용제를 첨가함으로써 금속염을 해리하고, 해리후의 로진성분을 상술한 주용제가 용해함으로써 뛰어난 세정성이 발현되는 것으로 생각된다.
또 세정액중에 유기산을 첨가하면 카르복실산 금속염의 해리를 가일층 촉진시킬 수가 있으므로 세정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기에서 탄소수 한정의 이유는 이 범위보다 탄소수가 적으면 용해성이 낮고, 또한 인화점이 낮아져서 위험성이 증가하므로, 사용상 부적합함이 생기는 반면에 이 범위보다, 탄소수가 많으면 용해성이 낮고, 또한 휘발성이 낮아져서 건조에 시간이 걸리기 때문에 사용상 부적합함이 생기기 때문이다.
이 세정액의 주용제, 극성성분, 산의 종류는 그 사용목적에 따라 자유롭게 선택할 수가 있다. 열변성 플럭스의 용해성에 대하여 발명자들이 검토를 거듭한 결과, 이 혼합용액의 용해성 파라미터(SP)가 δ0∼11.0, 바람직하기는 8.5∼10.0이며, 또 분산도의 용해파라미터(δd)가 7.3∼8.7극성의 용해 파라미터(δp)가 0.5∼4.2 수소결합의 파라미터(δh)가 1.0∼9.5인 것이 바람직하다는 것을 발견하였다. [δd, δp,δh에 대해서는 '접착핸드북(제2판), 일본접착협회편(1982년 발행)114페이지참조]
주성분인 방향족 용제로서는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘, 메시틸렌, 나프탈렌, 테트랄린, 초산벤질, 디벤질에테르, 도데실벤젠, 아세토페논, 안식향산메틸, 안식향산에틸등을 사용할 수 있다. 특히 크실렌이 염가이고, 테트랄린, 디벤질에테르, 도데실벤질, 초산벤질이 염가이며, 고인화점이므로 바람직하다.
또, 이들 방향족계나 초산부틸, 초산아밀의 주성분에 첨가하는 극성용제로서는 상기 성분과 상분리를 일으키지 않는 조성성분이면 특히 한정되지 않으나 환경기타에 대한 안전성이나 세정후의 건조속도를 고려한다면 염소를 함유하지 않고 또한 1기압에서의 비점이 50℃∼250℃의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로파놀, 이소프로파놀, n-부타놀, 이소부타놀, 펜타놀, 헥사놀, 헵타놀등의 알콜류, 페놀, 크레졸, 크시레놀 등의 페놀류, 디프로필에테르, 디부틸에테르, 디헥실에테르, 아니솔, 페네톨, 디옥산, 테트라히드로푸란등의 에테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 펜타논, 헥사논, 메틸이소부틸케톤, 헵타논, 디이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 포름산에틸, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 초산헥실, 부티르산에스테르, 이소부티산에스테르, 히드록시이소부티르산에스테르, 알콕시이소부티르산에스테르, 이소길초산에스테르, 안식향산에스테르, 구연산에스테르, 숙신산에스테르, 계피산에스테르, 아비에틴산에스테르, 스테아린산에스테르, 옥살산 에스테르, 말론산에스테르, 말레인산에스테르, 타르타르산에스테르, 말레인산에스테르, 타르타르산에스테르, 세바신산에스테르, 프탈산에스테르등의 에스테르류(여기에서 상기 산과 에스테르를 만드는 치환기는 C1∼C10의 탄화수소기가 바람직하다) 아세토니트릴, 아민류등의 질소화합물, 디메틸술폭시드등의 황화합물, 2-메톡시에타놀, 2-에톡시에타놀, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸글리콜, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르등의 2개 이상의 관능기를 갖는 화합물 등을 들수가 있다.
또, 근년에 전자부품의 회로배선기판상에 고밀도 실장이 진척된 결과 회로배선기판을 조립하는 과정에서 플라스틱부품이나 접착제가 널리 사용되게 되었다. 이 경우에 산 이외에 혼합하는 유기용매에 따라서는 회로배선기판상의 플라스틱 부품이나 접착제가 팽윤·용해하는 문제가 생길수도 있다. 또 부품에 대한 영향을 과도하게 억제하여 세정성이 저하하는 경우도 있다. 이들 부품에 대한 영향을 과도하게 억제하여 세정성이 저하하는 경우도 있다. 이들 부품에 대한 영향이 적을 뿐 아니라 높은 세정성을 갖는 용제로서 특히 바람직한 것은 톨루엔, 크실렌, 초산벤질, 디벤질에테르, 도데실벤젠, 아세토페논, 시클로헥사논, β메톡시이소부티르산메틸, α히드록시이소부티르산메틸, 이소프로필알콜 및 이들의 유도체를 들 수 있다.
이들 용제와 첨가하는 산의 조성비에 대해서는 목적에 따라 조절할 수가 있으며, 산을 바람직하기는 0.01∼50중량부, 더욱 바람직하기는 1∼10중량부 사용할 수가 있다. 산의 양이 적으면 세정성이 약해지고, 또 많으면 땜납이외의 금속부품에 악영향을 미칠 가능성이 높아진다.
(3)또한 상기와 같이 상기의 유기용제의 경우에 산 없이도 열변성 로진을 용해하므로 본 발명에 의하면 산을 함유하지 않는 하기 세정액도 제공된다.
즉, 구성성분으로는 탄소원자수 6∼20의 방향족계용제 50∼95중량부와 탄소원자수3∼15의 에스테르계용제, 탄소원자수 2∼15의 케톤계용제, 탄소원자수 1∼15의 알콜계용제중의 적어도 1종 5∼50중량부를 함유하고, 또한 염소 및 플루오르를 함유하지 않는 유기용제 혼합물을 사용함을 특징으로 하는 플럭스 세정액.
가장 적합한 계는 크실렌 50∼90중량부, 시클로헥사논 및/또는 β-메톡시이소부티르산메틸 10∼50중량부, 초산 0.5∼10중량부를 함유한 혼합물을 사용한 것이다. 물론 여기에 산을 가하는 것이 보다 바람직하다.
또, 본 발명의 세정액은 물을 함유하면 금속부품에 악영향을 미칠가능성이 높으므로 바람직하지 못하나 용도에 따라서는 2.0중량%이하 함유하여도 그다지 문제는 없다.
필요에 따라서는 땜납 기타의 금속부식을 억제하기 위하여 부식억제제를 첨가할 수가 있다. 인산류, 규산류, 크롬산류, 술폰산류, 아질산류, 바나듐산류 등의 금속 또는 암모늄염, 아인산알킬, 인산트리아릴등의 유기인화합물 : C1∼C10의 알킬아민류 : 티오요소, 소르비탄모노올레인산에스테르, 벤조트리아졸등을 사용하는 것이 바람직하다. 첨가량은 10ppm∼10%가 바람직하다. 첨가량이 적으면 부식억제효과가 적고, 또 많으면 세정성이 저하한다.
또, 피세정물에 부식성이 금속이 존재할 경우 등에는 부식을 방지할 목적으로 산이 든 세정액중에 탈수제를 첨가할 수 있다. 탈수제는 탈수작용이 있으면, 특히 한정되지 않으나 5산화인, 과염소산 마그네슘, 실리카겔, 몰레큘러시브, 3초산붕소, 무수황산동, 초산크롬(Ⅲ), 무수초산등을 사용하는 것이 바람직하다.
필요에 따라 계면활성제를 세정액에 첨가할 수가 있다. 계면활성제를 함유함으로써 액의 표면장력이 저하하여 미세부분으로의 액의 침입이 용이해지므로, 세정성이 향상된다. 계면활성효과가 있으면 특히 종류의 한정은 없으나 예컨대 카르복실산염, 술폰산염, 황산에스테르염, 인산에스테르염 등의 음이온 활성제, 양이온계활성제, 폴리에틸렌글리콜, 다가알콜등의 비이온활성제, 양성이온활성제, 플루오르계활성제 등을 사용하는 것이 바람직하다.
첨가량은 1ppm∼1%가 바람직하며, 이보다 적으면 계면활성효과가 적고 또 많으면 세정성이 저하한다.
세정액의 온도는 실온에서도 좋고, 또 필요에 따라서 온도를 실온 이상으로 올려서 세정할 수도 있다.
이 세정액을 사용한 세정방법은 특히 규제되지는 않으나, 침지법, 샤워법, 스프레이법, 패들법, 버블법, 초음파법을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 플럭스 세정액의 점도는 확산을 용이하게 하고 , 세정성을 높이기 위하여 10cp이하가 바람직하며, 특히 3cp 이하가 바람직하다.
[세정방법]
(1)상기와 같이 본 발명의 세정액은 산을 유기용제와 조합하여 사용함으로써 열변성한 로진도 용해할 수가 있고, 또 회로배선기판등을 장시간(혹은 되풀이해서)산을 함유한 세정액에 침지하여도 문제가 없다는 것을 발견한 것이지만 세정후에 대기에 쬐이게 되는 회로배선기판상에 산이 남는다는 것은 금속부식의 원인이 되어 바람직하지 못하므로 상기 산함유세정후에 그 세정액(특히 유기산성분)과 용이하게 혼합하는 액(산을 함유하지 않음)으로 세정(헹굼)함으로써 산을 용이하게 제거할 수 있어 금속부식을 억제할 수 있음도 발견하였다.
여기에서 헹굼액으로 사용할 수 있는 것은 대표적으로는 산함유 세정액에서 사용한 유기용제 그 자체이지만 세정액에 사용될 수 있는 기타의 유기용제외에 세정액과 혼합할 수 있으면 물이라도 된다.
필요에 따라 헹굼액에 계면활성제를 첨가하여도 된다.
또 근년에 전자부품의 회로배선기판상에 고밀도실장이 진척된 결과 회로배선기판을 조립하는 과정에서 플라스틱부품이나 접착제가 널리 사용되게 되었다. 이 경우에 헹구는데 사용하는 액에 따라서는 회로배선기판상의 플라스틱부품이나 접착제가 팽윤·용해하는 문제가 생길수도 있다.
이 경우에 이들 부품에 대한 영향을 조절하기 위해 사용하는 용제로서 특히 바람직한 것은 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 및 이소프로필알콜등의 1가 알콜계, 초산부틸등의 에스테르계용제, 물을 들수가 있다.
헹굼액은 2종 이상의 용제를 혼합하여 사용할 수 있다. 또 제1의 액으로 헹군후 다시 제2의 액으로 헹굴수도 있다. 헹굼액의 온도는 상온에서도 좋고, 또 필요따라 온도를 올려서 사용할 수도 있다. 그리고 증기로 헹굴수도 있다.
헹굼방법은 특히 규제되지는 않으나 침지법, 샤워법, 스프레이법, 패들법, 버블법, 초음파법등을 사용하는 것이 바람직하다.
또 회로배선기판에 잔존하는 산의 농도로서는 NaCl환산의 잔류 이온량으로 5㎍/in2이하일 것이 소망스럽다.
(2)또한 1, 1, 1-트리클로로에탄 대신에 플럭스 세정액으로서 2종 이상의 유기화합물(특히 유기용매)의 혼합물을 사용할 경우에 개개의 유기 용매의 증발열이 다르므로, 플럭스세정공정과 같이 플럭스세정액을 개방계에서 사용하면 증발열이 적은 유기용매로부터 우선적으로 증발(휘발)하여 시간의 경과와 더불어 세정액의 조성이 달라진다는 문제가 생긴다.
그래서 본 발명의 1측면에서는 수종의 유기용매의 혼합물로 된 플럭스 세정액의 액조성의 달라짐을 최소한도로 막아서 배선기판의 플럭스세정을 안정하게 할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여 세정액의 정면(頂面)에 입상 또는 봉상의 부유체를 배치한다. 부유체는 액면을 완전히 덮도록 하는 것이 바람직하며, 형상은 구상(球狀)특히 상이한 직경의 구상의 혼합물이 바람직하고, 아울러 중공(中空)일 것(경향), 도전성을 가질것(정전대책)도 소망스럽다.
이 세정방법은 상기 세정액의 경우에만 한정되는 것은 아니다.
[세정장치]
트리클로로에탄 대신에 사용하는 세정액은 거의가 가연성이기 때문에 소방상의 대처가 필요한데 이 대책에는 국부 배기에 의해 가연성 가스 농도를 폭발한계 이하로 유지하는 방법이 일반적으로 채용된다.
그러나 국부 배기에 의한 방폭대책에서는 만일 인화할 경우에 다량의 공기가 항상 공급되고 있기 때문에 오히려 소화하기 어려운 다량의 배기에 수반하여 먼지가 날기 때문에 피세정물에 먼지가 부착되기 쉬워서 배기량이 증가하면 용제의 기화량이 증가하여 불경제일뿐 아니라 대기요염을 증가시키는 문제가 있다.
그래서 본 발명의 1측면에서는 이들문제를 해결하기 위하여 용제를 사용하여 피세정물에 부착한 유기물 또는 / 및 먼지를 제거하는 세정장치에서 세정공정을 실행하는 공간을 외기와 차단된 폐공간으로 하는 간막이 구조와 상기 폐공간에 질소가를 도입하는 수단과 질소가스를 배기하는 수단을 가지며, 또한 상기 질소가스 도입수단과 배기수단이 상기 폐공간과 외기 사이의 압력차를 일정하게 유지하도록 제어가능함을 특징으로 하는 세정장치를 제공한다.
가연성 가스농도의 저감에 대신하여 또는 더하여 산소농도의 저감에 의해 타기 힘들게한다. 산소농도가 조금이라도 내려가면, 그만큼 폭발이나 연소의 위험성은 저하하나 10vo1%이하로 하는 것이 소망스럽다. 세정하는 영역을 덮어서 외부와 차단하고, 여기에 질소를 도입하여 대기와 치환하는 것이 질소가스일 필요는 없으나 질소가 가장 염가이다.
그러나 질소가스의 도입, 배기에 수반하여 덮개의 내외에 압력차가 생긴다. 일반적으로 세정장치는 수m의 크기여서 덮개의 면적은 수10m2가 되기도 하기 때문에 적은 압력차라도 전체로는 거대한 힘이 된다. 예컨대 0.1기압=100hpa의 압력차라도 전체로는 수10톤의 힘이 되기 때문에 견고한 내압구조가 필요해져서 고가이고 무거워 비실용적인 장치로 된다.
이 과제는 덮개의 내부에 질소가스를 도입하는 수단과 덮개 내부로 부터 질소가스를 배기하는 수단을 가지며, 또 상기 질소가스 도입수단과 배기수단을 내외의 압력차 예컨대 10hpa 이하가 유지되도록 제어함으로써 해결된다.
산과 유기용제를 함유한 플럭스 세정액은 납땜시의 가열에 의해 부분적으로 변질한 로진도 양호하게 용해하여 납땜부를 청정하게 한다.
산에 혼합하는 용제의 종류나 혼합비를 연구함으로써 회로배선기판상의 플라스틱부품이나 접착제에 악영향을 줌이 없이 납땜부에 잔존하는 로진이나 부식성의 이온성물질을 청정하게 한다.
또, 로진자체의 용해성이 높은 방향족용제 또는 용해성이 높고 인체 안전성이 높은 초산부틸, 초산아밀을 주성분으로 하고 , 또한 카르복실산 금속염을 해리하는 에스테르계, 케톤계, 알콜계의 극성용제, 바람직하기는 유기산을 첨가함으로써 금속염을 해리하고, 해리후의 로진성분을 상술한 주용제가 용해함으로써 납땜시의 가열에 의해 부분적으로 변질한 로진도 양호하게 용해하여 납땜부를 청정하게 한다.
이렇게 하여 비염소계용제로 플럭스를 완전히 세정할 수가 있다.
또한 세정후에 산을 함유하지 않는 액을 사용하여 세정액을 제거(헹굼)함으로써 세정액에 함유된 산을 제거할 수가 있으므로, 회로배선 기판상의 금속부품류의 부식을 억제할 수가 있다.
세정액의 정면을 구상 또는 봉상의 부유물로 덮음으로써 세정액의 증발(휘발)을 억제하여 액조성의 달라짐을 방지한다.
[실시예]
[참고예]
3종의 땜납(In-40Pb, Sn-37pb, In-48Sn)과 시판의 플럭스 MH-820V(다무라화연제)를 215℃에서 25분간 가열한 플럭스를 IPA로 세정하였으나 플럭스 잔사의 일부는 세정할 수 없어서 남았다.
이 플럭스잔사를 테트라히드로푸란(THF)으로 용해추출하여 분석하였다. 결과는 하기와 같았다.
(1)제1도에 나타낸 IR분석에서 보는 바와 같이 IPA불용물에는 IPA가용물에는 함유되어 있지 않는 카르복실산 금속염이 많이 함유되어 있다.
(2)잔사성분중에는 금속, 할로겐 등이 함유되어 있다(XPS 분석).
(3)잔사성분에는 분자량의 증대가 발견되지 않으며, 장시간 가연에 의한 로진의 중합반응은 생기지 않았다(GPC 분석).
또 THF로 플럭스 세정한 후의 3종 땜납의 표면을 원소분석하였던바 이하의 사항이 판명되었다.
(4)In-40Pb, Sn-37Pb땜납에서 리플로(Reflow)후 플럭스가 잔존해 있던 부분은 플럭스잔존이 없던 부분과 비교하면 In, Sn양이 극단적으로 적어진다. 반대로 Pb의 분포는 플럭스가 잔존해 있던 부분이 많아진다(단위 체적당의 Pb원자수가 상대적으로 증가하기 때문임.) 또, In-48Sn-땜납에서는 잔존 플럭스의 유무에 따른 원소분포의 현저한 차가 발견되지 않는다(XMA 분석).
이상으로 부터 이하와 같이 고찰된다.
i) 땜납 접합시에는 땜납중의 In, Sn 원자가 로진(플럭스)중의 카르복실기(-COOH)와 반응하여 IPA에 불용인 카르복실산염(로진-COOH, 로진-COOSn)을 생성한다. 이때 땜납표면의 In, Sn 량은감소한다.
ii)가열(땜납접합)시간이 길어지면 카르복실산염의 생성량도 증가하기 때문에 세정후 잔사로서 남게된다.
iii) 잔사발생원인이 카르복실산의 In염, Sn염이므로 세로운 새정액의 성분의 하나로 산을 가하는 것이 유효하다. 산은 세정시에 카르복실산 In염, 카르복실산 Sn 염으로부터 In이온, Sn이온을 해리시켜 카르복실산 금속염을 카르복실산으로 되돌려서 세정(용해)을 용이하게 하는 것으로 생각된다.
[실시예1]
Sn-37Pb, In-40Pb땜납을 기판상에 Au메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스MH-820V(다무라화연)을 도포한 후, 215℃의 퍼플로로카본 증기중에서 30분간 가열하였다. 가열후에 이것을 초산/이소프로파놀/크실렌=1/2/7(중량비, 이하 같음)의 세정액중에 실온에서 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스 잔사발생의 유무를 관찰하였던바 잔사가 관찰되지 않았다.
[비교예 1]
Sn-37Pb, In-48Sn, In-40Pb 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고 시판플럭스MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본증기에서 30분간 가열하였다. 가열후에 이것을 이소프로파놀/크실렌=3/7의 세정액중에 실온에서 30분간 침지하였다. 그후에 플럭스 잔사발생의 유뮤를 관찰하였던바 다량의 플럭스잔사가 관찰되었다.
[비교예 2]
Sn-37Pb, In-48Sn, In-40Pb땜납을 기판상에 Au메탈라이즈한 부분위에 놓고 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로 카본증기중에서 3분간 가열하였다.
가열후에 이것을 시판세정액 TH-20A(도꾸야마소다)중에 실온에서 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스 잔사발생의 유무를 관찰하였던 바 플럭스잔사는 관찰되지 않았다. 다음에는 땜납의 가열시간을 30분으로 하여 동일한 평가를 하였던 바, 다량의 플럭스잔사가 관찰되었다.
제2도 a의 사진은 이렇게 TH-20A로 세정후에 얻어진 땜납부분의 외관을 나타낸다.
[실시예 2]
Sn-37Pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 증기 중에서 30분간 가열하였다. 가열후에 이것을 아크릴산/이소프로파놀/크실렌=1/2/7의 세정액중에 실온에서 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사, 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예 3]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 프로피온산/이소프라파놀/크실렌=1/2/7의 세정액중에 실온에서 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예 4]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 안식향산/이소프로파놀=2/8의 세정액중에 60℃에서 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예 5]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 초산/이소프로파놀/초산벤질=1/2/7의 세정액중에 실온에서 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예 6]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 초산/이소프로파놀/α히드록시이소부티르산메틸=3/2/5의 세정액중에 실온에서 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예 7]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 초산/이소프로파놀/크실렌=1/2/7에 0.1%의 인산나트륨염을 가한 세정액에 실온에서 10분간 침지하였다.
그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
또, 이때 본 세정액에 침지에 의한 땜납금속의 손상은 관찰되지 않았다.
[실시예 8]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 크실렌/β메톡시이소부티르산메틸/시클로헥사논초산=70/15/15/2.5의 세정액중에 실온에서 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지않았다. 제2도b의 사진은 이렇게 크실렌/β메톡시이소부티르산메틸/시클로헥사논/초산=70/15/15/2.5의 세정액으로 세정한 땜납부분의 외관을 나타낸다. 제2도a와 비교하면 플럭스잔사가 깨끗이 제거되어 있어서 본 발명의 효과가 명백하다.
[비교예 3]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 시클로헥산에 실온에서 10분간 침지하였다 그후에 플럭스잔사발생의 유무를 관찰하였던 바 다량의 플럭스잔사가 관찰되었다.
[실시예 9]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 크실렌/β메톡시이소부티르산메틸/시클로헥사논=70/15/15/의 세정액중에 실온에서 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다. 이 크실렌/β메톡시이소부티르산메틸/시클로헥사논=70/15/15의 세정액은 산을 함유하지 않는 용제계에서는 가장 세정력이 컸다.
[실시예 10]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 초산이소아밀/초산부틸/β메톡시이소부티르산메틸/초산=70/20/10/3의 세정액중에 60℃에서 15분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예 11]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 디벤질에테르/테트랄린/β메톡시이소부티르산메틸/초산=60/30/5/1의 세정액(인화점 약 72℃)중에 실온에서 15분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예12]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 초산벤질/테트랄린/β메톡시이소부티르산메틸/초산=65/30/5/1의 세정액중에 실온에서 15분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예 13]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 도데실벤젠/초산벤질/테트랄린/β메톡시이소부티르산메틸/초산=35/20/40/5/2 세정액중에 실온에서 15분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예 14]
실시예14는 산을 함유하지 않는 세정액이다.
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 초산이소아밀/초산부틸/β메톡시이소부티르산메틸=70/20/10 세정액중에 60℃에서 30분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다.
[실시예15]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 크실렌/시클로헥사논/β메톡시이소부티르산메틸/초산=70/15/15/2.5에 10wt%의 몰레큘러시브(4A)를 가한 세정액에 실온에서 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다. 또, 이때 본 세정액에 침지에 의한 땜납금속의 손상을 관찰되지 않았다.
[실시예16]
실시예 16∼21은 세정후 헹굼의 예이다.
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 초산/이소프로파놀/크실렌=1/20/79의 세정액중에 실온에서 20분간 침지한후에 크실렌에 5분간 침지하고 침지한 후에 크실렌에 5분간 침지하고 다시 별개의 새로운 키실렌에 5분간 침지하고, 최후로 이소프로필알콜의 증기에 5분간 쬐었다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다. 또 이 셈플을 고온고습층에 1주일간 넣었으나 금속부품류에 부식은 발견되지 않았다.
[비교예 4]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
가열후에 이것을 초산/이소프로파놀/크실렌=1/20/79의 세정액중에 실온에서 15분간 침지하고, 그후에 고온고습층에 1주일간 넣었다. 그랬더니 금속부품에 부식이 관찰되었다.
[실시예 17]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
이것을 프로피온산/이소프로파놀/크실렌=1/20/79의 세정액중에 실온에서 20분간 침지하였다. 그후에 크실렌에 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다. 또 이 샘풀을 고온고습층에 1주일간 넣었으나 금속부품류에 부식은 발견되지 않았다.
[실시예 18]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
이것을 초산/시클로헥사논/크실렌=1/20/79의 세정액중에 실온에서 20분간 침지한후에 이소프로필 알콜에 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다. 또 이 샘풀을 고온고습층에 1주일간 넣었으나 금속부품류에 부식은 발견되지 않았다.
[실시예 19]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
이것을 초산/β메톡시이소부티르산메틸/크실렌=1/20/79의 세정액중에 실온에서 20분간 침지한 후에 초산부틸에 10분간 침지하였다. 그후에 크실렌에 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다. 또 이 샘풀을 고온고습층에 1주일간 넣었으나 금속부품류에 부식은 발견되지 않았다.
[실시예 20]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
이것을 초산/α히드록시부티르산메틸/아니솔=3/20/80의 세정액중에 실온에서 10분간 침지한 후에 크실렌에 10분간 침지하고, 다시 이소프로필알콜에 5분간 침지하였다. 그후에 크실렌에 10분간 침지하였다. 그후에 플럭스잔사 발생의 유무를 관찰하였던 바 잔사가 관찰되지 않았다. 또 이 샘풀을 고온고습층에 1주일간 넣었으나 금속부품류에 부식은 발견되지 않았다.
[비료예 5]
Sn-37pb, In-48Sn, In-40Pb, 땜납을 기판상에 Au 메탈라이즈한 부분위에 놓고, 시판플럭스 MH-820V(다무라화연)을 도포한 후에 215℃의 퍼플로로카본 중기중에서 30분간 가열하였다.
이것을 초산/이소프로파놀/크실랜=1/20/79의 세정액중에 실온에서 20분간 침지한 후에 퍼플로로카본(비점약100℃)에 5분간 침지하였다. 그후에 고온 고습층에 1주일간 넣었다. 그랬더니 금속부품에 부식이 관찰되었다.
[실시예21]
제3도중에서(a)는 세정장치의 개관을 나타내며, 세정액을 채운 세정조(7)와 세정액을 헹구기 위한 헹굼조(8),피세정물(회로배선기판(4))을 반송하는 반송장치(6)로 구성되고, 장치내부는 N2 분위기로 되어 있다. 제3도는b는 세정조(7)내부를 나타낸 도면이며, 1은 세정액이고, 2는 N2 가스이며, 3은 부유체이고, 4는 땜납접합후의 회로배선기판(피세정물)이며, 5는 반송기구이다.
플럭스세정장치의 세정조에 크실렌 70/시클로헥사논15/β-메톡시이소부티르산메틸15/초산2.5의 혼합용액을 넣고, 그 액면에 폴리에틸렌제의 2종류의 중공 볼 (Φ20mm, Φ50mm)을 띄워서 회로배선기판을 세정하였다.
회로배선기판을 세정조로 부터 끌어 올릴때 중공볼을 함께 끌어내는 일은 없었다.
10시간 후에 별개의 회로배선기판을 세정하여 양자를 비교하였던 바 차이는 발견되지 않았다. 이 실시예에서는 플럭스세정액(1)의 액면에 세정액과 친화하지 않는 물질(3)이 부유하여 세정액(1)을 외기(2)로 부터 차단하고, 세정액의 증발(휘발)을 억제하여 액조성의 달라짐을 방지한 것으로 생각된다.
이것을 확인하기 위하여 78mmΦ 둥근밑면 86mmΦ액 높이의 용기에 크실렌70/시클로헥사논15/β-메톡시이소부티르산메틸 15/초산 2.5의 용액을 넣고, 액면에 10mm의 구체(球體)를 띄워 덮은 것과 그렇지 않은 것이 증발에 의한 액의 중량 감소를 비교하였다.
결과를 제4도에 나타낸다.
[실시예 22]
제5도∼제8도는 세정장치를 나타낸다.
제5도는 정면단면도, 제6도는 측단면도이다. 세정액과 헹굼액이 들어있는 세정조(11), 제1헹굼조(12), 제2헹굼조(13)는 기밀한 위요체(14)내에 배치되어 있다. 위요체(14)내에 질소가스를 도입하기 위하여 N2 원 (15)으로 부터 조압밸브(16), 전자밸브(17)를 거쳐 위요체(14)내의 천정가까이 배치된 구멍있는 동파이프(18)의 구멍으로 동파이프(18)의 구멍으로 부터 N2로 지지되어 있다.
가스를 실내로 도입하는 한편 , 배기밸브(19)를 거쳐 배기덕트(20)로 배기한다. 세정액이나 헹굼액의 유기용제는 일반적으로 공기보다 무거우므로 N2가스의 배기에는 N2가스 도입구보다 낮은 위치, 위요체(14)의 하부에 설치하면 용제증기를 효율적으로 배기할 수 있고, 따라서 N2가스도입량을 적게 할 수가 있다.
위요체(14)내에서 피세정물(work)(21)은 세정바구니(22)에 넣어 체인(23)으로 매달아서 천정 가까이 지나는 가이드부착 빔(24)을 따라 모터(25)로 전후 및 상하로 이동이 가능하다. 빔(24)은 지주(26)로 지지되어 있다.
위요체(14)내에로의 피세정물의 투입, 인출에는 문을 개폐할 필요가 있으나 이때 외기가 위요체(14)내로 들어와 산소농도가 올라가므로 이 산소농도를 내래기 위해서는 여분의 시간과 N2가스를 소비하여 작동경비가 올라가는 문제가 있다. 그래서 로더문(27), 언로더문(28) 밖에 전실(29), 후실(30)을 설치하여 이 방(29, 30)에도 N2가스를 흘리어 전후실(29, 30)을 버퍼로 하여 상기 문제를 해결한다.
또, 세정장치의 기동시간을 짧게하는데는 산소농도를 단시간에 저하시키기 위하여 다량의 질소가스를 공급 ·배기할 필요가 있으나 항상 다량의 질소를 흘리는 것은 비경제적이다 . 그래서 폐공간내의 산소농도를 검출하여 산소농도가 충분히 낮아지면 질소유량을 감소 (또는 제로)시키고 다시 산소 농도가 상승하면 유량을 증가시키도록 질소 가스의 흡배기계의 한쪽또는 양쪽을 제어하여서 질소가스 사용량을 저감시킬 수 있다. 산소농도 대신에 유제용제 가스의 농도를 검출하여 동일한 제어를 하여도 좋다.
제7도는 산소 농도 센서(35)를 사용하여 위요체(14)내의 산소농도를 검출하고 검출한 산소농도레 따라 마이크로 콘트롤러(36)로 전자밸브(37,38)를 조작하여 위요체(14)내에 도입되는 N2가스의 유량을 조절함을나타낸다. 예컨대 2kgf/cm2의 N2가스류가 전자밸브(37)를 거치면 10ℓ/분 전자밸브(38)를 거치면 100ℓ/분으로 하면 위요체(14)내의 O2농도는 각각 3vol%, 5vol%가 되었다.
제8도는 배기측의 압력조절밸브의 내부를 나타낸다. 위요체(14)의 가스는 배기관(41)을 통하여 배기밸브(42)에 이르고 최종적으로 배기처리설비(43)에 이른다. 배기밸브(42)는 피봇(44)에 이른다. 배기밸브(42)는 피봇(44)의 둘레를 회동가능하여 자중과 위요체(14)내로 부터의 가스가 밸브를 밀어 올리는 힘 사이의 균형에 의해 밸브를 개폐한다. 이와같은 배기밸브로 위요체내의 압력이 외기보다 +5hpa가 되도록 설계하여 운전하였던바 실제로는 위요체의 내외 압력차가 2∼3hpa로 되었다.
제8도중의 F1은 배기밸브의 중력에 의한 닫히는 힘, F2는 가스가 밸브를 밀어올리는 힘을 표시한다.
이상 설명한 바와같이 본 발명의 세정액에 의하면 땜납 접합부에 부식성 물질을 잔존시킴이 없이 양호하게 플럭스를 세정할 수 있으므로 전자회로 부품의 신뢰성이 향상된다.
더구나 종래의 염소계 플럭스 세정액에 의하여 생겼던 지구환경 파괴를 일으키는 일도 없다.
또 세정욕상에 부유체를 배치함으로써 수종의 유기용매 혼합물인 플럭스 세정액의 액조성의 달라짐을 방지할 수 있으므로, 안정된 회로배선기판의 플럭스 세정을 할 수 있다. 이에 의하여 전자기기의 장기 신뢰성이 확보될 수 있다.
또한 가연성 물질 농도를 낮게 하기 위하여 N2가스를 도입한 세정장치의 내외 압력차를 제어하여 장치를 간소화 할 수가 있다.

Claims (14)

  1. 구성성분으로서 아비에틴산 보다 강한 유기산인 아크릴산, 초산, 프로피온산 및 안식향산중 적어도 1종의 유기산과 유기용제를 함유하는 것을 특징으로 하는 플럭스 세정액.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기용제로서 탄소원자수6∼20인 방향족계용제 50∼95중량부와 탄소원자수 3∼15인 에스테르계용제, 탄소원자수 2∼15인 케톤계용제, 탄소원자수 1∼15인 알콜계용제중 적어도 1종 5∼50중량부를 함유하고, 또한 염소 및 플루오르를 함유하지 않는 유기용제 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 플럭스 세정액.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유기용제로서 초산부틸 및 초산아밀 중 적어도 1종 50∼95중량부와 탄소원자수 3∼15인 에스테르계용제, 탄소원자수 2∼15인 케톤계용제, 탄소원자수 1∼15인 알콜계용제중 적어도 1종을 5∼50중량부 함유하고, 또한 염소 및 플루오르를 함유하지 않는 유기용제 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 플럭스 세정액.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유기용제로서 크실렌 50∼90중량부, 시클로헥사논 및 β-메톡시이소부티르산메틸중 적어도 1종 10∼50 중량부, 초산 0.5∼10 중량부를 함유한 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 플럭스 세정액.
  5. 구성성분으로서 탄소원자수 6∼20인 방향족계용제 50∼95 중량부와, 탄소원자수 3∼15인 에스테르계용제, 탄소원자수 2∼15인 케톤계 용제, 탄소원자수 1∼15인 알콜계용제중의 적어도 1종 5∼50중량부를 함유하고 또한 염소 및 플루오르를 함유하지 않는 유기용제 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 플럭스 세정액.
  6. 구성성분으로서 초산부틸 및 초산아밀중 적어도 1종 50∼95중량부와 , 탄소원자수 3∼15인 에스테르계용제, 탄소원자수 2∼15인 케톤계용제, 탄소원자수 1∼15인 알콜계 용제중, 적어도 1종을 5∼90중량부 함유하고, 또한 염소 및 플루오르를 함유하지 않는 유기용제 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 플럭스 세정액.
  7. 구성성분으로서 크실렌 50∼90중량부, 시클로 헥사논 및 β-메톡시이소부티르산메틸중 적어도 1종 10∼50 중량부를 함유한 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 플럭스 세정액.
  8. 플럭스를 사용하여 납땜된 땜납부분를 제 1항의 플럭스 세정액을 사용하여 세정하는 방법.
  9. 기판상에 플럭스를 사용하여 부품을 납땜하고, 기판상에 잔류하고 있는 플럭스를 산 및 유기용제를 함유한 세정액으로 세정한 후에 산을 함유하지 않는 상기 산함유 세정액과 용이하게 혼합하는 물로 세정하여 산을 제거하는 공정을 포함하는 세정방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 물에 의한 세정후에 다시 상기 물과 용이하게 혼합하는 용액(제3액)으로 세정하여 산를 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 세정방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 물에 의한 세정후에 다시 물 또는 물과 용이하게 혼합하는 용제(제3액)의 증기로 세정하여 산을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 세정방법.
  12. 휘발성이 다른 적어도 2종 이상의 용매에 의해 구성된 복합 세정액에 땜납 접합후의 기판을 침지하여 상기 접합에서 사용한 플럭스를 용해 , 세정하는 플럭스 세정방법에 있어서, 상기 세정액의 정면에 입상 또는 봉상 부유체를 배치하는 것을 특징으로 하는 플럭스 세정방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 부유체가 중공 구상체인 것을 특징으로 하는 세정방법.
  14. 용제를 사용하여 피세정물에 부착한유기물 및 먼지중 적어도 어느 하나를 제거하는 세정장치에서, 세정공정을 실행하는 공간을 외기와 차단된 폐공간으로 하는 간막이 구조와 상기 폐공간에 질소가스를 도입하는 수단과 질소가스를 배기하는 수단을 가지며, 또한 상기 질소가스 도입수단과 배기수단이 상기 폐공간과 외기사이의 압력차를 일정하게 유지하도록 제어가능한 세정장치, 또는 상기 세정장치에서, 세정공정을 실행하는 제1의 폐공간을 형성하는 간막이구조의 일부로서 개폐가능한 문을 가지며, 이문에 대하여 세정공정을 실행하는 폐공간과 대향하는 측에 제 2의 폐공간을 가짐과 동시에 제 2의 폐공간에 대해서도 질소가스를 도입/배기하는 수단을 갖는 세정장치에 있어서, 질소 배기구가 도입구보다도 낮은 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세정장치.
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