KR100192681B1 - 이염기 에스테르 및 탄화수소 용매로 구성되는, 인쇄 회로판용 세정 조성물 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

이염기 에스테르 및 탄화수소 용매로 구성되는, 인쇄 회로판용 세정 조성물
본 발명은 세정 조성물 및 이를 이용하여 기판 표면, 특히 인쇄 회로판으로부터 땜납 융제(solder flux)를 제거하는 방법에 관한 것이다.
인쇄 회로판에 부품들을 접착시키는 납땜 조각에 앞서 납땜융제를 적용하여 땜납의 접착을 보증하는 것이 통상적으며 필수적이다. 인쇄 회로판은 땜납 마스크로 보호될 수 있으며, 이때 땜납이 전도성 표면 부분에 접촉하고 접착되는 경우를 제외하고는 기판의 모든 영역을 커버한다. 융제와 땜납의 적용은 손, 웨이브 또는 리플로우(reflow)방법에 의해 행해질 수 있다. 웨이브 납땜에 있어서, 기판은 기계적으로 이송되고 융제와 접촉한 다음 용융 땜납 웨이브와 접촉한다. 땜납 마스크가 존재하는 경우 외에는 땜납은 기판상의 모든 전도성 표면에 접착된다. 리플로우 땜납에 있어서는, 융제와 땜납 금속(분말형태) 모두를 함유하는 댐납 페이스가 땜납이 결합하는 점에만 적용된다. 부품들은 그 자리에 고정되고 전체 인쇄 회로판 조립체는 가열되어 땜납을 용융시킨다. 납땜 후에 조립체 상에 남아 있는 융제는 부식,물 흡수 및 기타 결과에 의한 회로부픔의 초기 파손을 야기시킬 수 있으며 이러한 융제는 제거되어야만 한다.
Hayes 일행의 미합중국 특허 제 4,640,719 호에는 인쇄 배선판을 세정함에 있어서 테르펜 화합물이 사용이 공개되어 있다. 이 특허는 그의 알파 및 베타 이성체를 포함하는 피넨, 감마 테르피넨, 텔타-3-카렌, 리모넨 및 디펜텐 (바람직한 것은 리모넨과 디펜텐임)과 같은 테르펜 화합물을 사용하여 잔류 융체, 특히 로진 땜납 융제 및 접착 테이프 잔류물을 제정하는 방법을 공개하고 있다. 디펜텐은 리모넨 광학 활성 이성체의 라세미 혼합물이다. 이 특허는 또한 이들 테르펜 화합물이 물에 거의 완전하게 불용성이며 물에 의해 직접 풀러슁될 수도 없음을 공개하고 있다. 따라서 바람직한 실시양태에서는 테르펜을 물로 유화시켜 이들의 제거를 용이하게 할 수 있는 유화용 계면활성제 하나 이상과 테르펜 화합물을 조합된다.
본 발명은 (a) 이염기 에스테르 및 (b) 탄화수소 용매로 구성되는 세정 조성물. 및 인쇄 회로판과 같은 기판 표면상의 잔류물을 감소시킴에 있어서 세정 조성물의 사용에 관한 것이다. 본 발명의 다른 실시양태에서는 세정 조성물이 계면활성제 같은 상용화(相溶化)성분을 함유한다. 본 발명이 또 다른 실시양태에서 세정 조성물은 물과 함께 상용화 게면활성제를 함유한다.
본 발명의 세정 조성물은 임의의 기판 표면, 특히 예를 들어 납댐 작업후에 잔류하는 과량의 융제가 존재하는 기판 표면상에 사용될 수 있다. 바람직한 기판 표면은 땜납이 접착되지 않은 영역에서 땜납 마스크 영구 피복에 의해 보호될 수 있거나 없는 인쇄 회로판 표면이다. 본 공개에서 인쇄 회로판은 일반적인 의미로 사용되어 인쇄 배선판을 포함한다.
본 발명에 있어서 탄화수소 용매와 이염기 에스테르 용매의 조성물이 사용되며 이 조성물은 인쇄 회로판을 세정함에 있어서 특별한 안정성을 갖는 세정제로서 현재 사용되고 있는 클로로플루오로카본(CFC) 용매의 사용에 대한 대체물로 여겨진다. 임의로 세정 조성물은 계면활성제로서 상용화 성분을 부가적으로 함유한다. 게다가 임의로, 매우 바람직한 방법은 첨가된 상용화 계면활성체와 관련하여 존재한다. 이 아이 듀우판 디 네모아 앤드 캄파니에 의해 상표 Freon TMS 하에 판매되고 있는 바와 같은 메탄올과 트리클로로트리플루오로에탄의 공비혼합물은 인쇄 배선판의 표면으로부터 땜납 융제를 세정하는 공지된 방법에 있어서 뛰어나다. 그러나 완전하게 할로겐화된 클로로플루오로카본 물질을 사용하면 성층권 오존 고갈에 있어서의 그들의 관련성 때문에 환경을 위협하는 것으로 여겨진다. 따라서 완전하게 할로겐화된 CFC를 함유하지 않는 다른 세정 조성물에서의 임의의 개선은 의미심장한 것으로 생각된다. 본 말명에 따라서 전류하는 이온 오염물은 낮은 수준(그 수준이 완전하게 할로겐화된 CFC 메탄올 공비혼합물로 세정하는 것보다 약간 더 높을 수 있다 하더라도)으로 감소된다. 그러나 여기서의 결과는 유화제와 함께 테르펜 화합물을 사용하는 것을 포함하는 기타 세정제의 사용과 비교하여 상당히 개선되는 것으로 생각된다.
본 발명에 따라서 이염기 에스테르 또는 이염기 에스테르 용매의 조성물이 사용된다. 이염기 에스테르는 그의 일반적 정의내에서 사용되며 가수 분해 및 비누와 같은, 에스테르기의 반응을 겪을 수 있는 디카르복실산(이염기산)의 전형적인 디알킬 에스테르를 포함한다. 저 pH 및 고 pH에서 통상적으로 이들은 이들의 상응하는 알콜 및 이염기산 또는 산염으로 가수분해될 수 있다. 바람직항 이염기 에스테르 용매는 디메틸 아디페이트, 디메틸 글루타레이트 및 디메틸 숙시네이트 및 이들의 혼합물이다. 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸 및 아밀과 같은 알콜 및 메탈을 포함하는 이들의 혼합물로부터 유도된 장쇄 알킬기들을 가진 기타 에트테르가 사용될 수 있다. 또한 이들 에스테르의 산 부분은 기타 저분자량 및 고분자량 이염기산, 예컨대 옥살산, 말론산, 피멜산, 수베르산 및 아젤라산 및 바람직한 이염기산을 포함하는 이들의 혼합물로부터 유도될 수 있다. 이들 및 기타 에스테르들은 이들의 탄화수소 용매에 의해 적어도 부분적으로 용해되며 인화성 액체 (Tag Closed Cup(태그 클로루즈드 컵)방법에 의한 인화점이 100℉ (37.8℃)또는 그 이상임)로 분류되지 않고 25℃, 물에서 적어도 2.0중량%의 용해도를 갖는 한 사용될 수 있다. 부가적으로 상용화 성분을 첨가하여 이염기 에스테르 및 탄화수소 용매의 상호 용해성을 개선시킬 수 있다.,
본 발명에 있어서 하나 이상이 탄화수소 성분은 이염기 에스테르 용매와 조합하여 사용된다. 본 발명에 유용한 탄화수소 성분은 유형은 세정 효율에 있어서 중요하지 않으며 넓은 부류의 지방족 및 방향족 용매로부터 선택될 수 있다. 바람직한 탄화수소 화합물 또는 아들의 혼합물은 인화성 액체(태그 클로우즈드 컵 방법에 의한 인화점이 100℉ (37.8℃) 또는 그 이상임)로 분류되지 않으며 비극성에 대해 6.5-10.5, 극성에 대해 0-2.5의 용해도 매개변수 범위와 √cal/㎤의 단위를 갖는 3차원 한센 용해도 매개변수 시스템을 기준으로 0-2.5의 수소 결합을 갖는다. 매우 바람직한 것은 인화점이 140℉(60.0℃) 또는 그 이상인 상기 탄화수소 화합물 또는 이들의 혼합물이다. 그러한 탄화수소 성분들의 예에는 각종 공급처들로부터 쉽게 구입가능한, 미네랄 스피리트, 나프타, 및 방향족들과 같은 용매로부터 유도된 고인화점 석유가 있다. 구체적인 예에는 엑손의 Isopar(이소파르), 셀의 Sotrol(솔트롤) 및 에쉬랜드의 Hi-Sol(하히-솔) 용매가 있다. 본 공개에서 탄화수소 용매라는 용어의 사용은 특히 테르펜 탄화수소를 제외한다.
이염기 에스테르와 탄화수소 용매 이외에 적어도 하나의 상용화 성분은 혼합물의 전체 상호 상용상, 즉 이염기 에스테르와 탄화수소 용매의 상호 용해성을 개선 시키는데 사용될 수 있다. 바람직한 상용화 성분은 비이온 계면활성제로서 이는 이염기 에스테르와 탄화수소 성분의 상호 혼화성을 개선시키기 위해 제공될 뿐만 아니라 후에 물로 헹구는 단계에서 탄화수소 성분의 유화를 용이하게 하기 위해 작용한다. 그러한 상용화 계면활성제의 예로는 비이온 알콜 에톡실레이트가 있는데, 여기서 알콜은 일차 또는 이차이며 선형 또는 분지일 수 있는 사슬내에 10-20개의 탄소단위를 가지며 에톡실레이트기의 평균수는 2-7이다.
상용화 계면활성제 대신에 상용화 용매도 단독으로 또는 계면활성제와 함께 사용하여 특히 저온에서의 저장과 취급이 바람직한 경우의 세정제 혼합물의 상호 용해성을 더 개선시킬 수 있다. 그러한 상용화 용매의 예에는 장쇄 지방족 알콜 및 에스테르, 글리콜, 글리콜 에테르 및 글리콜 에스테르가 있다 에를 들면 2-에틸헥사놀, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 메테르 및 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트가 있다. 상용화 성분들은 최종세정제 혼합물의 저인화점을 초래하지 않도록 선택되어져야 한다. 상용화 계면활성제와 상용화 용매의 조성물이 사용될 수 있다.
본 발명에서 이온 오명물의 감소에 의해 측정된 세정 효율을 증가시키기 위해 세정 조성물에 물이 제공된다는 것이 발견되었다. 물의 농도는 중요하지 않지만 일반적으로 조성물의 2중량%보다 크지 않은 양일 것이다.
물 농도의 예는 0.1-0.5중량% 범위이다.
이염기 에스테르 대 탄화수소 용매의 비율이나 농도는 중요하다고 생각되지 않으며 이들 두 성분의 백분율은 이들 부 성분만의 중량%울 기준으로 5-25%이염기 에스테르, 통상적으로 75-95% 탄화수소와 같이 광범위하게 변할 수 있다. 부가적으로, 에스테르의 조성물이 사용되는 경우 각각의 양은 중요한 것으로 생각되지 않으며 상업적으로 구입가능한 혼합물이 직접 이용될 수 있다.
상용화 성분의 양은 상용화 성분이 이염기 에스테르-탄화수소 용매 조성물의 용해성을 증가시키도록 작용하는 한 중요하지 않다. 일반적으로 상용화 계면활성제는 이염기 에스테르 및 탄화수소 용매 조성물 15중량% 이상의 양만큼 사용되지 않는다. 일반적으로 상용화 용매는 필요하다면 예를 들어 전체 혼합물의 10중량%까지 사용될 수 있다.
부가적으로 에스테르의 조성물이 사용되는 경우 각각의 양은 중요하지 않으며 상업적으로 구입가능한 혼합물이 직접 이용될 수 있다.
본 발명의 중요한 범주는 이염기 에스테르와 탄화수소 용매의 조성물로 세정함에 따른 이온 오염물의 감소이다. 세정하기에 바람직한 기판은 인쇄 회로판, 특히 납땜 작업후에 로진 융제로 오염된 인쇄 회로판이다. 판 표면상의 청결함에 대한 요구는 그러한 인쇄 회로판의 사용에 있어서 후속으로 또는 제조시에 초래될 수 있는 결함에 기인하여 필수적이다. 예를 들면 회로판의 부식은 활성화된 로진 융제로부터의 오염에 기인하여 일어날 수 있다.
세정 작업에 있어서 이염기 에스테르와 탄화수소용매 조성물을 접촉시키는 방법은 중요하지 않다. 세정 조성물을 적용하는 바람직한 방법은 분무법이지만 침지공정을 포함하는 기타 통상적인 접촉 조작이 사용될 수 있다. 90℃까지의 온도와 같이 상승된 온도의 세정 조성물이 적당하지만 실온 물질이 직접 적용될 수 있다.
액체를 적용시킨 후 바람직하게 기판을 탈이온수와 같은 물로 헹군다.
헹굼 물을 가열하여 헹굼 능률을 도울 수 있다.
본 발명을 예증하기 위해서 하기 실시예가 제공된다.
[실시예 1]
용매 접촉에 이온 물 헹굼의 2-단계 세정 공정을 사용하여 인쇄 배선판(PWBS)으로부터 이온 오염 잔류물을 제거함에 있어서 세정 효율에 대해 세가지 탄화수소 용매 조성물을 비교하였다.
용매 1은 테르펜 탄화수소, 주로 디펜텐과 유화 계면활성제를 함유하는 조성물이었으며 페트로펌 캄파니에 의해 판매되는 상표명 Bioact(바이오액트) EC-7이란 제품이었다.그러한 조성물은 소량의 물, 즉 1중량% 이하의 물을 함유한다.
용매 2와 용매 3은 본 발명의 지시에 따라, 탄화수소 성분에서만 다른 조성을 가졌으며 하기 성분들을 함유한다 :
Figure kpo00001
용매 2의 탄화수소 부분은 350℉-379℉(176.7℃-192.8℃)의 비점을 갖는 석유 증류물이었으며 85중량% 시클로파라핀, 14중량% 이소파라핀 및 1중량% n-파라핀의 혼합물로서 이때 방향족 탄화수소의 함량은 0.05중량% 이하였다. 그의 인화점은 127℉(52.8℃)였으며 관찰할 수 없는 약한 냄새와 저독성을 가졌다.
용매 3의 탄화수소 부분도 석유 증류 생성물이었지만 비점이 400℉-441℉ (204.4℃-227.2℃)이고 인화점이 159℉(76.1℃)였다. 이는 69중량% 시클로파라핀, 29중량% 이소파라핀 및 2중량% n-파라핀의 혼합물이었으며 이때 방향족 함량은 0.01중량% 이하였다. 또한 관찰할 수 없는 약한 냄새와 저독성을 가졌다.
이염기 에스테르는 탄화수소내에서 10중량% 이하의 한정된 용해도를 가진, 아디프산, 글르타르산 및 숙신산의 혼합된 디메틸 에스테르였지만 배합물내의 계면활성제 성분은 혼화성을 향상시킨다. 이염기 에스테르와 계면활성제 성분의 인화점은 각각 212℉(100℃) 및 199℉(92.8℃)였다.
분 실시예에 사용된 PWBS는 704개의 구멍을 가진 단일-면 패턴이었다. 각 PWB는 약 28.0 in2로 측정되었다. 회로 패턴은 융합된 주석/납 합금으로 커버된 구리로 구성되어 있다.
모든 PWBS는 6ft/분의 벨트 속도 Electrovert Econopak Ⅱ웨이브 납땜 기계상에 납땜되었으며 500℃ 예열기를 고정하여, 250℃에서 유지된 공융의 주석/납 납땜 63/37 중량으로 납 땜하기 전에 약 85℃ PWB 최고 온도를 제공한다. 예열과 납땜 작업전에 브러쉬로 적용된 땜납 융제는 일반적으로 사용되는 로진, 가볍게 활성화된 융제(알파 611F)였다.
상기한 바와 같이 납땜된 5개의 인쇄 배선판 셋트를 각각의 용매로 세정하였다. 50psi를 사용하여 4분동안 용매를 각 판에 분무하였다. 초과량의 액체 용매를 압축된 공기를 이용한 블로우잉으로 제거한 다음 4단계의 상업용 물 세정기내에서 물로 판을 헹궜다. 헹굼 시간은 총5분이었고 물의 온도는 55℃로 유지시켰다.
잔류하는 이온 오염물을 오메가 미터 600으로 군용 명세서 방법 MIL-P-28809에 따라 측정하였다. 2500ml의 75중량% 이소프로필 알콜 및 25중량% 물을 15분 시험에 사용하였다. 각각의 세정된 PWB에 대한 각각의 값을 읽었다. 각 용매에 대한 평균 결과의 계산된 표준 편차 및 분산은 하기와 같다.
Figure kpo00002
이들 결과는 테르펜 탄화수소 ( 및 유화 계면활성제)를 함유하는 용매 1과 비교하여 용매 2와 3으로 세정된 기판상에 남아있는 보다 적은 전류물에 기인하여 상당히 개선된 세정효율을 설명한다.
[실시예 2]
실시예 1에 기술된 조성물과 비교하기 위해 다른 조성물을 제조하였다.
용매 4는 본 발명의 지시에 따른 조성물로서 하기 성분들을 함유하였다 :
Figure kpo00003
탄화수소 성분은 실시예 1의 용매 2 조성에 사용된 석유 증류 생성물이었으며 그 증류 범위는 350℉-379℉ (176.7℃-198.3℃)이고 인화점은 127℉(52.8℃)였다.
모든PWBS를 실시예 1에 기술된 방법에 따라 납땜하고, 세정하고, 이온 오염에 대해 시험하였다. 이온 오염 시험의 결과를 다음에 나타내였다.
Figure kpo00004
이들 결과는 유화 계면활성제를 사용하지 않았을 때도 높은 세정 효율이 얻어질 수 있음을 설명한다.
[실시예 3]
다른 조성물을 재조하고 시험하여 세정 성능에 대한 조성물내 물양의 영향을 측정하였다.
용매 4는 본 발명의 지시에 따라 계면활성제 성분에서만 다른 조성을 가졌으며 하기 성분들을 함유하였다 :
Figure kpo00005
용매 4의 계면활성제 부분은 조성물에 물이 도입되지 않은 것을 제외하고, 용매 2와 용매 3에 사용된 듀우판 메트폴 SE 계면활성제와 유사하다.
물이 첨가된 것 외에는 용매 4의 성분 및 비율과 유사한 부가적인 조성물을 제조하였다.
Figure kpo00006
용매 4, 5, 6 및 7의 탄화수소 부분은 비점 400℉-441℉ (204.4℃-227.2℃), 인화점 159℉(76.1℃)를 가진 석유 증류 생성물이었다. 이는 69중량% 시클로파라핀, 29중량% 이소파라핀 및 2중량% n-파라핀의 혼합물이었으며 이때 방향족 함량은 0.01% 이하였다. 이는 또한 관찰할수 없는 약한 냄새와 저독성을 가졌다.
이염기 에스테르는 탄화수소내에서 10중량% 이하의 한정된 용해도를 가진, 아디프산, 글루타르산 및 숙신산의 혼합된 디메틸 에스테르였지만 배합물내의 계면활성제 성분은 혼화성을 향상시킨다. 이염기 에스테르와 계면할성제 성분의 인화점은 각각 212℉(100℃)였다.
계면활성제 부분은 평균 5 물의 산화에틸렌으로 에톡시화된 알콜이었다. 알콜은 측쇄에 12개의 탄소 단위를 갖는 2차 알콜이었다. 용매 5, 6 및 7에 첨가된 물은 18메가오옴 -㎝저항까지 탈이온화되었다.
본 실시예에 사용된 PWBS는 4개의 공구 구멍을 갖는 이중 면 패턴이었다. 각 PWB는 약 18in2로 측정되었다. 기판은 융합된 주석/납 함금으로 커버된 구리회로 패턴을 가진 유리-에폭시였다.
사용된 융제가 일반적으로 사용된 로진, 완전히 활성화된 융제(케스터 1585-밀)인 것을 제외하고는 실시예 1에 기술된 바와 같이 모든 PWBS를 납땜하고, 세정하고 시험했다. 이온 오염물 시험의 결과를 하기에 나타내었다.
Figure kpo00007
결과들은 물이 세정 용매에 첨가된 경우 개선된 세정효율을 얻을 수 있음을 설명한다.

Claims (5)

  1. (a) 1-5개의 탄소를 가진 지방족 알콜과 지방족 이카르복실산의 이염기 에스테르 및 (b) 그 정의에서 테르펜을 제외하는 탄화수소 용매로 필수적으로 구성되며, 여기에서 이염기 에스테르 대 탄화수소 용매의 비는 중량 기분으로 5 : 95 내지 25 : 75 범위인 인쇄 회로판을 세정하기 위해 배합된 세정 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 이염기 에스테르 용매가 디메틸아디페이트, 디메틸 글루타레이트, 디메틸 숙시네이트 또는 이들의 조합물이고 탄화수소 용매가 고인화점 지방족 탄화수소인 세정 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 이염기 에스테르- 탄화수소 용매 조합물의 용해성을 증가시키는 상용화 성분(c)를 함유하는 세정 조성물.
  4. (a) 이염기 에스테르 용매 및 (b) 그 정의에서 테르펜을 제외하는 탄호수소 용매로 필수적으로 구성되는 세정 조성물로 인쇄 회로판을 세정하거나 인쇄 회로판으로부터 땜납 융제를 제거하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 세정 조성물이 이염기 에스테르-용매 조합물의 용해도를 증가시키는 상용화 성분(c)를 함유하는 방법.
KR1019900012018A 1989-08-07 1990-08-06 이염기 에스테르 및 탄화수소 용매로 구성되는, 인쇄 회로판용 세정 조성물 KR100192681B1 (ko)

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