印刷電路板用水性清洗劑組合物和清洗劑及其製備方法和應用與流程

2023-06-10 23:21:31 3

本發明涉及一種印刷電路板用水性清洗劑組合物和清洗劑及其製備方法和應用，具體地，涉及一種印刷電路板用水性清洗劑組合物、通過該印刷電路板用水性清洗劑組合物製備得到的印刷電路板用水性清洗劑、該印刷電路板用水性清洗劑的製備方法以及使用該印刷電路板用水性清洗劑的印刷電路板的清洗方法和應用。

背景技術：

目前線路板的焊後清洗主要有兩種方法。第一種方法為採用溶劑進行清洗的方法，該方法通過使用氟氯烴類溶劑或者乙醇/異丙醇清洗焊後的殘留物。第二種方法為使用表面活性劑進行清洗的方法，該方法通過使用壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、葡萄糖苷等表面活性劑復配後與水混合來清洗焊後殘留物。

但是，採用溶劑進行清洗的方法，其揮發性有機化合物(VOC)排放巨大，對環境影響惡劣；並且，氟氯烴類溶劑對臭氧層破壞巨大，已被嚴格限制使用；乙醇/異丙醇類溶劑除了揮發速度快，VOC排放高之外，本身閃點較低，靜電放電極易導致燃燒爆炸，對生產環境的防爆要求很高。

採用表面活性劑進行清洗方法，存在表面活性劑本身在PCB板上有殘留的問題，清洗後需要用去離子水漂洗，水資源浪費巨大，且漂洗水COD嚴重超標，需要處理後才能排放；另外，表面活性劑負載能力有限，清洗數次後表面活性劑飽和無法繼續吸附清除汙染物，需經常更換。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述現有技術中存在的問題，提供一種對環境友好、不使用表面活性劑且清洗效果好的印刷電路板用水性清洗劑組合物，通過該印刷電路板用水性清洗劑組合物製備得到的印刷電路板用水性清洗劑，以及使用該印刷電路板用水性清洗劑的印刷電路板的清洗方法。

根據本發明的第一方面，本發明提供了一種印刷電路板用水性清洗劑組合物，該組合物含有：水溶性醇醚、非水溶性二元酸酯、消泡劑、非離子性有機還原劑和非離子性有機皂化劑，其中，所述消泡劑為二丙二醇丙醚。

根據本發明的第二方面，本發明提供了一種印刷電路板用水性清洗劑的製備方法，其中，該方法包括將本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物與去離子水混合。

根據本發明的第三方面，本發明提供了一種印刷電路板用水性清洗劑，其中，該印刷電路板用水性清洗劑通過上述方法製備得到。

根據本發明的第四方面，本發明提供了一種印刷電路板的清洗方法，其中，該方法包括將本發明的印刷電路板用水性清洗劑與印刷電路板進行接觸。

根據本發明的第五方面，本發明提供了本發明的印刷電路板用水性清洗劑在清洗印刷電路板的焊後的殘留物中的應用。

根據本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物，由於不使用表面活性劑，因此，沒有表面活性劑的殘留問題，清洗後直接烘乾即可，無需大量去離子水漂洗。另外，通過使用特定消泡劑二丙二醇丙醚的相容性解決油水混合時的氣泡，使體系完全無泡，可以滿足密閉的高壓噴淋工藝，並且避免了使用有機矽消泡劑導致的矽殘留問題。

並且，本發明通過進一步使水溶性醇醚和非水溶性二元酸酯的沸點在150℃以上，從而在使用過程中幾乎無VOC排放，對環境友好，且清洗劑體 系無閃點，使用過程安全可靠，無需防爆。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

在本發明中，水溶性是指20℃時在100g水中的溶解度大於10g；非水溶性是指20℃時在100g水中的溶解度小於1g。

在本發明中，沸點是指在標準大氣壓下的沸點。

根據本發明的第一方面，本發明提供了一種印刷電路板用水性清洗劑組合物，該組合物含有：水溶性醇醚、非水溶性二元酸酯、消泡劑、非離子性有機還原劑和非離子性有機皂化劑，其中，所述消泡劑為二丙二醇丙醚。

根據本發明的第一方面，雖然只要含有上述成分，即可提供一種對環境友好、不使用表面活性劑且清洗效果好的印刷電路板用水性清洗劑組合物。但從進一步獲得上述技術效果來考慮，優選的情況下，相對於100重量份的所述水溶性醇醚，所述非水溶性二元酸酯的含量為85-140重量份，所述消泡劑的含量為15-45重量份，所述非離子性有機還原劑的含量為0.3-1.5重量份，所述非離子性有機皂化劑的含量為10-35重量份；更優選地，相對於100重量份的所述水溶性醇醚，所述非水溶性二元酸酯的含量為100-130重量份，所述消泡劑的含量為20-40重量份，所述非離子性有機還原劑的含量為0.5-1重量份，所述非離子性有機皂化劑的含量為15-30重量份；進一步優選地，相對於100重量份的所述水溶性醇醚，所述非水溶性二元酸酯的含量為105-120重量份，所述消泡劑的含量為25-35重量份，所述非離子性有機還原劑的含量為0.6-0.8重量份，所述非離子性有機皂化劑的含量為18-27重量份。

根據本發明的第一方面，本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物含有水溶性醇醚。從提高得到的印刷電路板用水性清洗劑的安全性來考慮，優選所述水溶性醇醚的沸點為150℃以上，更優選為185℃以上，進一步優選為190-280℃。通過使用這樣的水溶性醇醚，幾乎不產生VOC，並且具有得到的清洗劑閃點高使用安全的優點。更重要的是，在製備得到印刷電路板用水性清洗劑中，通過所述水溶性醇醚、所述非水溶性二元酸酯以及所述消泡劑的協同作用，能夠使清洗劑體系完全無泡，具有在密閉空間內高壓噴淋使用無泡的優點。

作為上述的水溶性醇醚，優選為二元醇二烷基醚。作為優選的二元醇二烷基醚可以舉出：二丙二醇甲醚(沸點為190℃)、三丙二醇甲醚(沸點為243℃)、三乙二醇丁醚(沸點為271.2℃)、三乙二醇乙醚(沸點為255.9℃)和二乙二醇丁醚(沸點為230℃)中的一種或多種。

根據本發明的第一方面，本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物含有非水溶性二元酸酯。從提高得到的印刷電路板用水性清洗劑的安全性來考慮，優選所述非水溶性二元酸酯的沸點為150℃以上，更優選為185℃以上，進一步優選為200-250℃。通過使用這樣的非水溶性二元酸酯，幾乎不產生VOC，並且具有得到的清洗劑閃點高使用安全的優點。更重要的是，在製備得到印刷電路板用水性清洗劑中，通過所述非水溶性二元酸酯、所述水溶性醇醚以及所述消泡劑的協同作用，能夠使清洗劑體系完全無泡，具有具有在密閉空間內高壓噴淋使用無泡的優點。

作為上述的非水溶性二元酸酯，優選為碳酸二丁酯(沸點為207℃)、戊二酸二甲酯(沸點為214℃)和己二酸二甲酯(沸點為226℃)、中的一種或多種。

根據本發明的第一方面，本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物含有消泡劑，且所述消泡劑為二丙二醇丙醚。在本發明中，所述消泡劑能夠在本 發明的組合物中的油相以及和水相中均具有一定的溶解性，從而具有特殊的消泡的效果。

根據本發明的第一方面，本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物含有非離子性有機還原劑。所述非離子性有機還原劑能夠對線路板中焊接時產生的金屬氧化物進行還原，從而能夠使焊點光亮。並且，由於該還原劑為非離子性有機還原劑，因此能夠避免在清洗時引入離子，相比離子性還原劑，不會帶來二次離子汙染。

所述非離子性有機還原劑為烷基酮肟類還原劑；優選地，所述非離子性有機還原劑為二甲基酮肟和/或丁酮肟。

根據本發明的第一方面，本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物含有非離子性有機皂化劑。所述非離子性有機皂化劑能夠對焊接時殘留的松香和有機酸類助焊劑進行皂化，生成溶於水的鹽類，從線路板上溶解到水性清洗劑中而除去。並且，由於在該皂化劑為非離子性有機皂化劑，因此能夠避免在清洗時引入離子，相比離子性皂化劑，不會帶來二次離子汙染。

作為所述非離子性有機皂化劑只要能夠實現上述目的即可沒有特別的限定。例如，所述非離子性有機皂化劑可以為氨甲基丙醇、異丙醇胺和乙醇胺中的一種或多種。

根據本發明的第一方面，優選的情況下，本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物還可以含有非離子性有機pH值調節劑。所述非離子性有機pH值調節劑能夠調節得到的印刷電路板用水性清洗劑的pH值，從而使體系的pH值更穩定，提高清洗劑的負載能力和使用壽命；並且，由於在該調節劑為非離子性有機pH值調節劑，因此能夠避免在清洗時引入離子，相比離子性pH值調節劑，不會帶來二次離子汙染。

作為所述非離子性有機pH值調節劑只要能夠實現上述目的即可沒有特別的限定。例如，所述非離子性有機pH值調節劑可以為三乙醇胺和/或三異 丙醇胺。

作為上述非離子性有機pH值調節劑的用量，只要能夠將得到的印刷電路板用水性清洗劑的pH調節到10.4-11.5的範圍即可。為了使得到的印刷電路板用水性清洗劑的pH值在上述範圍內，通常的情況下，相對於100重量份的所述水溶性醇醚，所述非離子性有機pH值調節劑的用量為3-6重量份，優選為3-5重量份。

根據本發明的第一方面，優選的情況下，本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物還可以含有非離子性有機緩蝕劑。通過含有所述非離子性有機緩蝕劑，能夠保護線路板上的金屬件不被腐蝕。並且，由於該緩蝕劑為非離子性有機緩蝕劑，因此能夠避免在清洗時引入離子，相比離子性緩蝕劑，不會帶來二次離子汙染。

作為所述非離子性有機緩蝕劑只要能夠實現上述目的即可，沒有特別的限定。例如，所述非離子性有機緩蝕劑可以為苯並三氮唑和/或巰基苯並噻唑。

作為所述非離子性有機緩蝕劑的用量可以在寬的範圍內變動。優選地，相對於100重量份的所述水溶性醇醚，所述非離子性有機緩蝕劑的用量為1-1.5重量份，優選為1.1-1.4重量份。

根據本發明的第一方面，在不損壞本發明的效果的基礎上，本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物還可以含有其它的本領域常用的各種添加劑。所述添加劑例如可以為殺菌劑。

作為所述殺菌劑例如可以舉出異噻唑啉酮和/或苯並異噻唑啉酮。另外，作為所述殺菌劑的用量沒有特別的限制，例如，相對於100重量份的所述水溶性醇醚，所述非殺菌劑的用量為0.6-1重量份。

根據本發明的第二方面，本發明提供了上述印刷電路板用水性清洗劑的製備方法，其中，該方法包括將本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物與去離子水混合。

根據本發明的第二方面，本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物與去離子水的用量可以在寬的範圍內變動。優選地，相對於100重量份的所述印刷電路板用水性清洗劑組合物，所述去離子水的用量為300-400重量份，更優選為350-400重量份。

在本發明中，對於將本發明的印刷電路板用水性清洗劑組合物與去離子水進行混合順序和方式沒有特別的限定，其順序可以是任意的，其混合方式可以是本領域的常規的混合方式。但從進一步提高得到的印刷電路板用水性清洗劑的儲存穩定性來考慮，本發明的印刷電路板用水性清洗劑優選採用以下的步驟進行製備。

(1)將所述非離子性有機還原劑與部分去離子水混合，製備非離子性有機還原劑含量為22-27重量％的溶液(優選為25重量％的溶液)；

(2)將步驟(1)得到的溶液、所述水溶性醇醚、所述非水溶性二元酸酯、所述非離子性有機還原劑、所述非離子性有機皂化劑、任選地非離子性有機pH值調節劑以及任選地非離子性有機緩蝕劑進行混合後，再與剩餘的去離子水混合。

根據本發明的第三方面，本發明提供了一種印刷電路板用水性清洗劑，其中，該印刷電路板用水性清洗劑通過上述方法製備得到。

根據本發明的第四方面，本發明提供了一種印刷電路板的清洗方法，其中，該方法包括將本發明的印刷電路板用水性清洗劑與印刷電路板進行接觸。

根據本發明的第四方面，對於將本發明的印刷電路板用水性清洗劑與印刷電路板進行接觸的方式，沒有特別的限定，可以為本領域常規的接觸方式。但為了進一步提供清洗的效果，本發明優選採用通過高壓噴淋的方式清洗焊後印刷電路板。

根據本發明的第四方面，將本發明的印刷電路板用水性清洗劑與印刷電 路板進行接觸的溫度優選為60℃以下；從安全性上來考慮更優選為50℃以下，進一步優選為45-50℃。另外，作為接觸的時間以清洗乾淨為準，通常為15分鐘以下，優選為12-14分鐘。

根據本發明的第五方面，本發明提供了上述印刷電路板用水性清洗劑在清洗印刷電路板的焊後的殘留物中的應用。

通過本發明的印刷電路板用水性清洗劑，在15min以內即可完全清除殘餘的助焊劑、高溫氧化物和油脂等有害物質，無需漂洗直接烘烤即可完成清洗工序；清洗後的電路板焊點光亮，4倍放大鏡觀察無殘留，表面絕緣電阻和離子殘留濃度均可以滿足IPC標準的要求。

實施例

以下將通過實施例對本發明進行詳細描述，但本發明並不僅限於下述實施例。

實施例1-7

按照下述表1的組合物配方製備清洗劑A1-A7。其製備方法具體為：將非離子性有機還原劑(表1中簡稱還原劑)溶於去離子水中(其中非離子性有機還原劑的濃度為25重量％)，攪拌均勻；然後，將除去離子水外的組分投入攪拌釜中，高速攪拌20min，再加入剩餘去離子水攪拌5min。

表1

對比例1

按照實施例1的方法進行，不同的是，組合物配方中不含有二丙二醇丙醚和二甲基酮肟，得到清洗劑D1。

對比例2

按照實施例1的方法進行，不同的是，組合物配方中不含有二丙二醇丙醚，得到清洗劑D2。

對比例3

按照實施例1的方法進行，不同的是，組合物配方中不含有二甲基酮肟，得到清洗劑D3。

對比例4

按照實施例1的方法進行，不同的是，組合物配方中不含有氨甲基丙醇，得到清洗劑D4。

對比例5

按照實施例1的方法進行，不同的是，將組合物配方中的氨甲基丙醇替換為表面活性劑AEO-9(其成分為脂肪醇聚氧乙烯醚，購於陶氏公司)，得到清洗劑D5。

對比例6

按照實施例1的方法進行，不同的是，組合物配方中的水溶性醇醚替換為非水溶性醇醚三丙二醇丁醚，得到清洗劑D6。

對比例7

按照實施例1的方法進行，不同的是，組合物配方中的非水溶性二元酸酯替換為十二烷基苯磺酸鈉，得到清洗劑D7。

測試例

採用上述實施例1-7和對比例1-7得到的清洗劑對焊接後的PCB進行清洗，其具體方法為將各清洗劑加熱到48℃，通過高壓噴淋的方式清洗焊後印刷電路板，清洗時間為15分鐘，然後在60℃下烘乾。並通過以下方法對清洗後的PCB測定離子汙染度、表面絕緣電阻和清洗效果，具體結構表示在表2中。

離子汙染度測試：採用IPC-TM-6502.3.28.2-2009標準進行測試PCB板離子汙染度，通過萃取PCB板上的殘留物，用離子色譜定量。標準為小於 1.56ug/cm2Eq NaCl為合格。

表面絕緣電阻測試：採用IPC-92010的標準進行表面絕緣電阻測試。

清洗效果判斷：4倍放大鏡下觀察PCB上是否有助焊劑、白色汙染物殘留以及焊點狀態。

表2

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。