TWI593796B - 一種用於去除助焊劑的清潔劑組成物及其製品 - Google Patents

Description

一種用於去除助焊劑的清潔劑組成物及其製品

本發明涉及一種清潔劑組成物，尤指一種用於去除助焊劑的清潔劑組成物。

基於無鉛化的環保趨勢，印刷配線基板的待焊金屬(或稱銅箔)的表面處理，近年來，常見使用屬於綠色環保製程的OSP有機保焊膜，在印刷配線基板的銅箔表面以化學方法生成一層有機皮膜，以保護該銅箔表面在常態環境中不再繼續氧化生銹。

印刷配線基板的製程中，包括使用錫膏在印刷配線基板的銅箔表面上進行焊接。在焊接過程中，錫膏中的助焊劑(flux)成分會去除焊接金屬表面的氧化膜，卻也會產生腐蝕的反效果，尤其是高溫反應後的無用助熔劑殘渣，若附著在印刷配線基板的銅箔表面上，將下降印刷配線基板的品質。據此，去除焊接後的助熔劑殘渣，也是印刷配線基板製程中必須執行的製程。

往昔用於去除助焊劑的清潔劑，是以氯系溶劑為主要成分，但，氯系溶劑有污染環境及危害人體的缺點，已被限制使用。而現有技術中的用於去除助焊劑的清潔劑，為迎合環保趨勢，改成以醇類溶劑為主要成分。但，經過去除助焊劑的清潔劑洗滌後，印刷配線基板的OSP有機保焊膜會受到清潔劑的醇類溶劑侵蝕，進而造成膜厚不均且產生色差，故不利於印刷配線基板使用OSP有機保焊膜，此結果也將影響下游封裝製程的可焊 性和可靠性。

有鑑於此，為改善及突破現有以醇類溶劑為主要成分的清潔劑現有特性，本發明揭露一種清潔劑組成物的新配方，具有去除及洗淨助焊劑的清潔特性外，對OSP有機保焊膜不會造成侵蝕效果，也不會破壞OSP有機保焊膜的結構，適用於製成去除印刷配線基板上的助焊劑殘渣的清潔劑。

所述清潔劑組成物的配方，包含以下各成分，且組成物各成分的總和為100重量%(以下使用wt%表示)：a)二醇類的成分，占組成物3.8~96wt%，且選自二醇、二醇醚、聚烷二醇或聚烷二醇醚單獨使用或混合並用；b)水的成分，占組成物3.8~96wt%，且選自純水、離子交換水或純化水單獨使用或混合並用；c)含芳香族雜環的有機抑制劑，占組成物0.01~5wt%，優選為占0.03~5wt%，最優選為占0.05~3wt%，且選自苯並三氮唑(BTA)、咪唑(IA)、苯基咪唑(Benzimidazoles)、衍生式苯基咪唑(SBA)或芳香基苯基咪唑(Aryl Phonylimidazole，APA)單獨使用或混合並用。

所述二醇選自乙二醇或丙二醇；所述二醇醚選自乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚或二乙二醇單己醚；所述聚烷二醇選自聚乙二醇、聚丙二醇或聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚合物；所述聚烷二醇醚選自聚乙二醇單甲醚、聚丙二醇單甲醚、聚烷二醇單甲醚、聚乙二醇單丁醚、聚丙二醇乙二醇醚、聚丙二醇單丁醚或聚烷二醇單丁醚。

所述清潔劑組成物的配方，得選擇性包含有機溶劑及/或助劑，且組成物各成分的總和為100重量wt%：其中，所述有機溶劑占組成物0.01~50wt%，優選為占0.03~5wt%，且選自硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷、硝基苯、硝基甲苯、苯胺、環己胺、氨基甲苯、乙醇胺、三乙醇胺、甲基胺、N,N-二甲基甲醯胺、醋酸二甲基胺、氰基甲烷、吡啶、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、γ-甲基吡啶、N-甲基吡咯酮、二硫化碳、二甲基亞碸、二甲基碸、環丁碸、2,4-二甲基環丁碸、二氯甲烷、三氯甲烷或四氯乙烷的其中一種溶劑單獨使用或混合並用；所述助劑占組成物0.01~5wt%，且選自潤濕劑、防銹劑、非鐵金屬防蝕劑、分散劑、消泡劑或增稠劑單獨使用或混合並用。

本發明的另一主要目的在於揭露一種用於去除助焊劑的清潔劑，使用前面所述的清潔劑組成物配方製成，具優異清潔特性及清洗能力，尤其是使用用途具備去除助焊劑的特性，對OSP有機保焊膜不會造成侵蝕效果，也不會造成膜厚不均產生色差，既有利於保障印刷配線基板使用OSP有機保焊膜，也符合無鉛化的環保趨勢。

本發明的清潔劑，是使用特定清潔劑組成物配方製成，適用於去除印刷配線基板上的助焊劑殘渣，對印刷配線基板上的OSP有機保焊膜不會造成侵蝕效果，尤其不會破壞OSP有機保焊膜的結構。

本發明的清潔劑組成物配方，包含以下各成分，且組成物各成分的總和為wt%：a)二醇類的成分，占組成物3.8~96wt%，且選自二醇、二醇醚、聚烷二醇或聚烷二醇醚的其中一種單獨使用或一種以上混合並用； b)水的成分，占組成物3.8~96wt%，且選自純水、離子交換水或純化水的其中一種單獨使用或一種以上混合並用；c)含芳香族雜環的有機抑制劑，占組成物0.01~5wt%，且選自苯並三氮唑(BTA)、咪唑(IA)、苯基咪唑(Benzimidazoles)、衍生式苯基咪唑(SBA)或芳香基苯基咪唑(APA)的其中一種單獨使用或一種以上混合並用。

在本發明的清潔劑組成物配方中，二醇類成分與水成分的重量比，需限制在3.8：96到96：3.8；所述二醇類成分若低於3.8wt%最下限範圍，使用於清洗助焊劑時，所述清潔劑組成物配方中的水成分，則容易蒸發；而水成分被蒸發的後果，將導致清潔劑使用時容易出現分層現象，並且造成所述清潔劑組成物配方的清潔力快速下降，不具去除助焊劑的效果。

而所述二醇類成分若高於96wt%最上限範圍，在去除助焊劑的過程中，因處於高溫加熱狀況下操作，有易發生著火危險，不具安全性。

在本發明的清潔劑組成物配方中，需使用特定芳香族雜環有機抑制劑，且需限制在0.01~5wt%，優選為限制在0.03~5wt%，最優選為限制在0.05~3wt%，若低於0.01wt%最下限範圍，印刷配線基板的OSP有機保焊膜易受到酸、熱及醇的破壞，進而導致OSP有機保焊膜因為損耗不平而發生變色；若高於5wt%最上限範圍，將導致清潔劑的黏度變高、起泡性較大且洗淨力下降。

本發明的清潔劑組成物配方中，在組成物各成分的總和為100重量wt%的基礎下，得視情況需要，而選擇性添加入有機溶劑及/或助劑，並且利用二醇類成分做為非水溶性有機溶劑與水成分間的水溶性介面活性劑。

本發明的清潔劑組成物配方中，使用二醇為二醇類成分時， 可選自乙二醇或丙二醇單獨使用或混合並用。

使用二醇醚為二醇類成分時，可選自乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚或二乙二醇單己醚單獨使用或混合並用。

使用聚烷二醇為二醇類成分時，可選自聚乙二醇、聚丙二醇或聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚合物單獨使用或混合並用。

使用聚烷二醇醚為二醇類成分時，可選自聚乙二醇單甲醚、聚丙二醇單甲醚、聚烷二醇單甲醚、聚乙二醇單丁醚、聚丙二醇乙二醇醚、聚丙二醇單丁醚或聚烷二醇單丁醚單獨使用或混合並用。

本發明的清潔劑組成物配方中，使用有機溶劑的添加量，占組成物0.01~50wt%，優選為限制在5~30wt%，若低於0.01wt%最下限範圍，將導致清潔劑的洗淨力下降，且助焊劑有殘留現象，無法達到有效去除助焊劑的效果；若高於50wt%最上限範圍，將導致清潔劑易與水分層以及清潔力快速下降，且過多的有機溶劑易造成人體傷害以及危害環境。

所述有機溶劑可選自硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷、硝基苯、硝基甲苯、苯胺、環己胺、氨基甲苯、乙醇胺、三乙醇胺、甲基胺、N,N-二甲基甲醯胺、醋酸二甲基胺、氰基甲烷、吡啶、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、γ-甲基吡啶、N-甲基吡咯酮、二硫化碳、二甲基亞碸、二甲基碸、環丁碸、2,4-二甲基環丁碸、二氯甲烷、三氯甲烷或四氯乙烷的其中一種溶劑單獨使用或一種以上溶劑混合並用。

本發明的清潔劑組成物配方中，使用助劑的添加量，占組成物0.01~5wt%，且選自潤濕劑、自化劑、防銹劑、非鐵金屬防蝕劑、分散劑、消泡劑或增稠劑的其中一種單獨使用或一種以上混合並用。例如，添加胺或烷醇胺做為皂化劑，或添加矽系消泡劑、礦物油系消泡劑或二醇系消泡 劑做為消泡劑，或添加聚羧酸鈉鹽做為分散劑。

本發明的清潔劑，可選用以上所述的清潔劑組成物配方製成，且用於進行去除印刷配線基板上助焊劑殘渣時，適用於使用超音波清洗法、浸泡清洗法、噴法式清洗法或滾輪式清洗法進行清洗。

本發明的清潔劑，適用於去除具有下列助焊劑殘渣：

1. 錫膏成分中包含合金粉末與助焊劑，經焊接高溫反應後產生的助焊劑殘渣；其中，所述合金粉末包括錫銀合金、錫銻合金、錫鋅合金、錫銀銅合金或錫銅合金。

2. 由純松香基錫膏、活性松香基錫膏、有機物基錫膏或水溶性錫膏經焊接高溫反應後產生的助焊劑殘渣；

3. 助焊劑成分中包含載運劑(Carrier Materials)、活性劑(Activator)或/及觸變劑(Thixotropic Agent)經焊接高溫反應後產生的助焊劑殘渣；其中，所述載運劑(Carrier Materials)包括松脂型樹脂(例如，天然松脂、聚合松脂、α,β不飽和羧酸改質松脂等)及樹脂型樹脂(例如，丙烯酸樹脂、聚烯胺樹脂等)。所述活性劑(Activator)包含鹵素活性劑及非鹵素活性劑，例如，氯化物、溴化物、羧酸與胺類等。所述觸變劑(Thixotropic Agent)包括氫化蓖麻油、合成臘或主成分包含二乙二醇單己基醚或異丙醇的溶劑(Solvent)。

以下，列舉實施例更進一步具體說明本發明的清潔劑特性。 預製印刷配線基板測試板(以下簡稱測試板)的條件，包括：

1. 印刷配線基板的銅箔表面經過OSP有機保焊膜(以下簡稱OSP膜)處理；

2. 選用商品名LF-204-GD13S樹脂錫膏(Tamura股份有限公司製品)；將樹酯錫膏網印於另一面已有印刷銅圖樣之印刷配線基板。

3. 對乾燥後的印刷配線基板進行250℃迴焊處理30秒，即製成測試板。

測試板的測試條件，包括：1. 將印刷配線基板測試板浸入60℃清潔劑中3分鐘；2. 取出測試板，再使用60℃離子交換水沖洗1分鐘；3. 將測試板置於溫度80℃環境下乾燥20分鐘；4. 使用光學顯微鏡(Optical microscope)在100放大倍率下觀察測試板表面，且依據下列評估標準，分析助焊劑去除程度及OSP膜變色現象；

實施例1-10

依表1的不同組成物配分調配不同成分的清潔劑，取10個預製測試板，按照測試板的測試條件進行：助焊劑去除程度分析及OSP膜變色現象分析；測試結果如表2所示。

比較例1-5

依表1的不同組成物配分調配不同成分的清潔劑，取5個預製測試板， 按照測試板的測試條件進行：助焊劑去除程度分析及OSP膜變色現象分析；測試結果如表2所示。

3. NOPCOSANT RFA，SAN NOPCO公司製造； 4. RTSW-028，崇信化學工業公司製造； 5. D70，Dow公司製造； 6. Claytone® AF，ROCKWOOD ADDITIVES公司製造；

結果：

1. 實施例1、3-6及8-10的清潔劑組成物配分中，使用高含量二醇醚類成分，清潔劑組合物極易滲透到測試板的窄間隙中進行清潔，且不殘留在間隙中，具優異沖洗力及清潔性。

2. 實施例2-5以及7-10的清潔劑組成物配分中，使用適量有機抑制劑，具優異沖洗力，且清洗後，測試板的OSP有機保焊膜，仍保持完整且不變色。

3. 與實施例1-10相較，比較例1的清潔劑組成物配方中，不含有二醇醚類成分，導致助焊劑殘留過多，顯然沖洗清潔力不足。此外，比較例2-5雖含有醇醚類成分，但因不含有機抑制劑，在清洗後，測試板的OSP有機保焊膜遭受破損不完整及發生變色。

4. 根據上述結果，本發明使用特定組成物配方的清潔劑，具備去除助焊劑的特性，對OSP有機保焊膜不會造成侵蝕效果，也不會造成膜厚不均產生色差，可保障印刷配線基板使用OSP有機保焊膜，也符合無鉛化環保趨勢，可供產業上利用。

Claims (7)

1. 一種去除助焊劑的清潔劑，用於洗滌經過OSP有機保焊膜處理的印刷配線基板，其特徵在於，該清潔劑的組成物包含以下成分，兼具去除助焊劑及抑制OSP有機保焊膜的變色率小於5%的特性，且組成物各成分的總和為100重量%：a)二醇類的成分，占組成物3.8~96wt%，且選自二醇、二醇醚、聚烷二醇或聚烷二醇醚的其中一種單獨使用或一種以上混合並用；b)水的成分，占組成物3.8~96wt%，且選自純水、離子交換水或純化水的其中一種單獨使用或一種以上混合並用；c)含芳香族雜環的有機抑制劑，占組成物0.5~5wt%，且選自苯並三氮唑(BTA)、咪唑(IA)、苯基咪唑(Benzimidazoles)、衍生式苯基咪唑(SBA)或芳香基苯基咪唑(APA)的其中一種單獨使用或一種以上混合並用。
2. 如申請專利範圍第1項所述之去除助焊劑的清潔劑，其組成物進一步包含以下成分，且組成物各成分的總和為100重量%：d)有機溶劑，占組成物0.01~50wt%，且選自硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷、硝基苯、硝基甲苯、苯胺、環己胺、氨基甲苯、乙醇胺、三乙醇胺、甲基胺、N,N-二甲基甲醯胺、醋酸二甲基胺、氰基甲烷、吡啶、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、γ-甲基吡啶、N-甲基吡咯酮、二硫化碳、二甲基亞碸、二甲基碸、環丁碸、2,4-二甲基環丁碸、二氯甲烷、三氯甲烷或四氯乙烷的其中一種溶劑單獨使用或一種以上溶劑混合並用。
3. 如申請專利範圍第1項所述之去除助焊劑的清潔劑，其組成物進一步包含以下成分，且組成物各成分的總和為100重量%：e)助劑，占組成物0.01~5wt%，且選自潤濕劑、皂化劑、防銹劑、非鐵金屬防蝕劑、分散劑、消泡劑或增稠劑的其中一種單獨使用或一種以上 混合並用。
4. 如申請專利範圍第2項所述之去除助焊劑的清潔劑，其組成物進一步包含以下成分，且組成物各成分的總和為100重量%：e)助劑，占組成物0.01~5wt%，且選自潤濕劑、防銹劑、非鐵金屬防蝕劑、分散劑、消泡劑或增稠劑的其中一種單獨使用或一種以上混合並用。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項的其中任一項所述之去除助焊劑的清潔劑，其中，所述二醇選自乙二醇或丙二醇；所述二醇醚選自乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚或二乙二醇單己醚；所述聚烷二醇選自聚乙二醇、聚丙二醇或聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚合物；所述聚烷二醇醚選自聚乙二醇單甲醚、聚丙二醇單甲醚、聚烷二醇單甲醚、聚乙二醇單丁醚、聚丙二醇乙二醇醚、聚丙二醇單丁醚或聚烷二醇單丁醚。
6. 如申請專利範圍第1項至第4項的其中任一項所述之去除助焊劑的清潔劑，其中，所述有機抑制劑以占組成物0.5~3wt%取代。
7. 如申請專利範圍第2項或第4項所述之去除助焊劑的清潔劑，其中，所述有機溶劑以占組成物5~30wt%取代。