CN106479761B - 印刷电路板用水性清洗剂组合物和清洗剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及印刷电路板清洗领域，公开了一种对环境友好、不使用表面活性剂且清洗效果好的印刷电路板用水性清洗剂组合物，通过该组合物制备得到的印刷电路板用水性清洗剂，以及使用该清洗剂的印刷电路板的清洗方法。所述组合物含有：水溶性醇醚、非水溶性二元酸酯、消泡剂、非离子性有机还原剂和非离子性有机皂化剂，其中，所述消泡剂为二丙二醇丙醚。通过本发明的印刷电路板用水性清洗剂，在15min以内即可完全清除残余的助焊剂、高温氧化物和油脂等有害物质，无需漂洗直接烘烤即可完成清洗工序；清洗后的电路板焊点光亮，4倍放大镜观察无残留，表面绝缘电阻和离子残留浓度均可以满足IPC标准的要求。

Description

印刷电路板用水性清洗剂组合物和清洗剂及其制备方法和 应用

技术领域

本发明涉及一种印刷电路板用水性清洗剂组合物和清洗剂及其制备方法和应用，具体地，涉及一种印刷电路板用水性清洗剂组合物、通过该印刷电路板用水性清洗剂组合物制备得到的印刷电路板用水性清洗剂、该印刷电路板用水性清洗剂的制备方法以及使用该印刷电路板用水性清洗剂的印刷电路板的清洗方法和应用。

背景技术

目前线路板的焊后清洗主要有两种方法。第一种方法为采用溶剂进行清洗的方法，该方法通过使用氟氯烃类溶剂或者乙醇/异丙醇清洗焊后的残留物。第二种方法为使用表面活性剂进行清洗的方法，该方法通过使用壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、葡萄糖苷等表面活性剂复配后与水混合来清洗焊后残留物。

但是，采用溶剂进行清洗的方法，其挥发性有机化合物(VOC)排放巨大，对环境影响恶劣；并且，氟氯烃类溶剂对臭氧层破坏巨大，已被严格限制使用；乙醇/异丙醇类溶剂除了挥发速度快，VOC排放高之外，本身闪点较低，静电放电极易导致燃烧***，对生产环境的防爆要求很高。

采用表面活性剂进行清洗方法，存在表面活性剂本身在PCB板上有残留的问题，清洗后需要用去离子水漂洗，水资源浪费巨大，且漂洗水COD严重超标，需要处理后才能排放；另外，表面活性剂负载能力有限，清洗数次后表面活性剂饱和无法继续吸附清除污染物，需经常更换。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种对环境友好、不使用表面活性剂且清洗效果好的印刷电路板用水性清洗剂组合物，通过该印刷电路板用水性清洗剂组合物制备得到的印刷电路板用水性清洗剂，以及使用该印刷电路板用水性清洗剂的印刷电路板的清洗方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种印刷电路板用水性清洗剂组合物，该组合物含有：水溶性醇醚、非水溶性二元酸酯、消泡剂、非离子性有机还原剂和非离子性有机皂化剂，其中，所述消泡剂为二丙二醇丙醚。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种印刷电路板用水性清洗剂的制备方法，其中，该方法包括将本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物与去离子水混合。

根据本发明的第三方面，本发明提供了一种印刷电路板用水性清洗剂，其中，该印刷电路板用水性清洗剂通过上述方法制备得到。

根据本发明的第四方面，本发明提供了一种印刷电路板的清洗方法，其中，该方法包括将本发明的印刷电路板用水性清洗剂与印刷电路板进行接触。

根据本发明的第五方面，本发明提供了本发明的印刷电路板用水性清洗剂在清洗印刷电路板的焊后的残留物中的应用。

根据本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物，由于不使用表面活性剂，因此，没有表面活性剂的残留问题，清洗后直接烘干即可，无需大量去离子水漂洗。另外，通过使用特定消泡剂二丙二醇丙醚的相容性解决油水混合时的气泡，使体系完全无泡，可以满足密闭的高压喷淋工艺，并且避免了使用有机硅消泡剂导致的硅残留问题。

并且，本发明通过进一步使水溶性醇醚和非水溶性二元酸酯的沸点在150℃以上，从而在使用过程中几乎无VOC排放，对环境友好，且清洗剂体系无闪点，使用过程安全可靠，无需防爆。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，水溶性是指20℃时在100g水中的溶解度大于10g；非水溶性是指20℃时在100g水中的溶解度小于1g。

在本发明中，沸点是指在标准大气压下的沸点。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种印刷电路板用水性清洗剂组合物，该组合物含有：水溶性醇醚、非水溶性二元酸酯、消泡剂、非离子性有机还原剂和非离子性有机皂化剂，其中，所述消泡剂为二丙二醇丙醚。

根据本发明的第一方面，虽然只要含有上述成分，即可提供一种对环境友好、不使用表面活性剂且清洗效果好的印刷电路板用水性清洗剂组合物。但从进一步获得上述技术效果来考虑，优选的情况下，相对于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为85-140重量份，所述消泡剂的含量为15-45重量份，所述非离子性有机还原剂的含量为0.3-1.5重量份，所述非离子性有机皂化剂的含量为10-35重量份；更优选地，相对于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为100-130重量份，所述消泡剂的含量为20-40重量份，所述非离子性有机还原剂的含量为0.5-1重量份，所述非离子性有机皂化剂的含量为15-30重量份；进一步优选地，相对于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为105-120重量份，所述消泡剂的含量为25-35重量份，所述非离子性有机还原剂的含量为0.6-0.8重量份，所述非离子性有机皂化剂的含量为18-27重量份。

根据本发明的第一方面，本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物含有水溶性醇醚。从提高得到的印刷电路板用水性清洗剂的安全性来考虑，优选所述水溶性醇醚的沸点为150℃以上，更优选为185℃以上，进一步优选为190-280℃。通过使用这样的水溶性醇醚，几乎不产生VOC，并且具有得到的清洗剂闪点高使用安全的优点。更重要的是，在制备得到印刷电路板用水性清洗剂中，通过所述水溶性醇醚、所述非水溶性二元酸酯以及所述消泡剂的协同作用，能够使清洗剂体系完全无泡，具有在密闭空间内高压喷淋使用无泡的优点。

作为上述的水溶性醇醚，优选为二元醇二烷基醚。作为优选的二元醇二烷基醚可以举出：二丙二醇甲醚(沸点为190℃)、三丙二醇甲醚(沸点为243℃)、三乙二醇丁醚(沸点为271.2℃)、三乙二醇***(沸点为255.9℃)和二乙二醇丁醚(沸点为230℃)中的一种或多种。

根据本发明的第一方面，本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物含有非水溶性二元酸酯。从提高得到的印刷电路板用水性清洗剂的安全性来考虑，优选所述非水溶性二元酸酯的沸点为150℃以上，更优选为185℃以上，进一步优选为200-250℃。通过使用这样的非水溶性二元酸酯，几乎不产生VOC，并且具有得到的清洗剂闪点高使用安全的优点。更重要的是，在制备得到印刷电路板用水性清洗剂中，通过所述非水溶性二元酸酯、所述水溶性醇醚以及所述消泡剂的协同作用，能够使清洗剂体系完全无泡，具有具有在密闭空间内高压喷淋使用无泡的优点。

作为上述的非水溶性二元酸酯，优选为碳酸二丁酯(沸点为207℃)、戊二酸二甲酯(沸点为214℃)和己二酸二甲酯(沸点为226℃)、中的一种或多种。

根据本发明的第一方面，本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物含有消泡剂，且所述消泡剂为二丙二醇丙醚。在本发明中，所述消泡剂能够在本发明的组合物中的油相以及和水相中均具有一定的溶解性，从而具有特殊的消泡的效果。

根据本发明的第一方面，本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物含有非离子性有机还原剂。所述非离子性有机还原剂能够对线路板中焊接时产生的金属氧化物进行还原，从而能够使焊点光亮。并且，由于该还原剂为非离子性有机还原剂，因此能够避免在清洗时引入离子，相比离子性还原剂，不会带来二次离子污染。

所述非离子性有机还原剂为烷基酮肟类还原剂；优选地，所述非离子性有机还原剂为二甲基酮肟和/或丁酮肟。

根据本发明的第一方面，本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物含有非离子性有机皂化剂。所述非离子性有机皂化剂能够对焊接时残留的松香和有机酸类助焊剂进行皂化，生成溶于水的盐类，从线路板上溶解到水性清洗剂中而除去。并且，由于在该皂化剂为非离子性有机皂化剂，因此能够避免在清洗时引入离子，相比离子性皂化剂，不会带来二次离子污染。

作为所述非离子性有机皂化剂只要能够实现上述目的即可没有特别的限定。例如，所述非离子性有机皂化剂可以为氨甲基丙醇、异丙醇胺和乙醇胺中的一种或多种。

根据本发明的第一方面，优选的情况下，本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物还可以含有非离子性有机pH值调节剂。所述非离子性有机pH值调节剂能够调节得到的印刷电路板用水性清洗剂的pH值，从而使体系的pH值更稳定，提高清洗剂的负载能力和使用寿命；并且，由于在该调节剂为非离子性有机pH值调节剂，因此能够避免在清洗时引入离子，相比离子性pH值调节剂，不会带来二次离子污染。

作为所述非离子性有机pH值调节剂只要能够实现上述目的即可没有特别的限定。例如，所述非离子性有机pH值调节剂可以为三乙醇胺和/或三异丙醇胺。

作为上述非离子性有机pH值调节剂的用量，只要能够将得到的印刷电路板用水性清洗剂的pH调节到10.4-11.5的范围即可。为了使得到的印刷电路板用水性清洗剂的pH值在上述范围内，通常的情况下，相对于100重量份的所述水溶性醇醚，所述非离子性有机pH值调节剂的用量为3-6重量份，优选为3-5重量份。

根据本发明的第一方面，优选的情况下，本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物还可以含有非离子性有机缓蚀剂。通过含有所述非离子性有机缓蚀剂，能够保护线路板上的金属件不被腐蚀。并且，由于该缓蚀剂为非离子性有机缓蚀剂，因此能够避免在清洗时引入离子，相比离子性缓蚀剂，不会带来二次离子污染。

作为所述非离子性有机缓蚀剂只要能够实现上述目的即可，没有特别的限定。例如，所述非离子性有机缓蚀剂可以为苯并三氮唑和/或巯基苯并噻唑。

作为所述非离子性有机缓蚀剂的用量可以在宽的范围内变动。优选地，相对于100重量份的所述水溶性醇醚，所述非离子性有机缓蚀剂的用量为1-1.5重量份，优选为1.1-1.4重量份。

根据本发明的第一方面，在不损坏本发明的效果的基础上，本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物还可以含有其它的本领域常用的各种添加剂。所述添加剂例如可以为杀菌剂。

作为所述杀菌剂例如可以举出异噻唑啉酮和/或苯并异噻唑啉酮。另外，作为所述杀菌剂的用量没有特别的限制，例如，相对于100重量份的所述水溶性醇醚，所述非杀菌剂的用量为0.6-1重量份。

根据本发明的第二方面，本发明提供了上述印刷电路板用水性清洗剂的制备方法，其中，该方法包括将本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物与去离子水混合。

根据本发明的第二方面，本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物与去离子水的用量可以在宽的范围内变动。优选地，相对于100重量份的所述印刷电路板用水性清洗剂组合物，所述去离子水的用量为300-400重量份，更优选为350-400重量份。

在本发明中，对于将本发明的印刷电路板用水性清洗剂组合物与去离子水进行混合顺序和方式没有特别的限定，其顺序可以是任意的，其混合方式可以是本领域的常规的混合方式。但从进一步提高得到的印刷电路板用水性清洗剂的储存稳定性来考虑，本发明的印刷电路板用水性清洗剂优选采用以下的步骤进行制备。

(1)将所述非离子性有机还原剂与部分去离子水混合，制备非离子性有机还原剂含量为22-27重量％的溶液(优选为25重量％的溶液)；

(2)将步骤(1)得到的溶液、所述水溶性醇醚、所述非水溶性二元酸酯、所述非离子性有机还原剂、所述非离子性有机皂化剂、任选地非离子性有机pH值调节剂以及任选地非离子性有机缓蚀剂进行混合后，再与剩余的去离子水混合。

根据本发明的第三方面，本发明提供了一种印刷电路板用水性清洗剂，其中，该印刷电路板用水性清洗剂通过上述方法制备得到。

根据本发明的第四方面，本发明提供了一种印刷电路板的清洗方法，其中，该方法包括将本发明的印刷电路板用水性清洗剂与印刷电路板进行接触。

根据本发明的第四方面，对于将本发明的印刷电路板用水性清洗剂与印刷电路板进行接触的方式，没有特别的限定，可以为本领域常规的接触方式。但为了进一步提供清洗的效果，本发明优选采用通过高压喷淋的方式清洗焊后印刷电路板。

根据本发明的第四方面，将本发明的印刷电路板用水性清洗剂与印刷电路板进行接触的温度优选为60℃以下；从安全性上来考虑更优选为50℃以下，进一步优选为45-50℃。另外，作为接触的时间以清洗干净为准，通常为15分钟以下，优选为12-14分钟。

根据本发明的第五方面，本发明提供了上述印刷电路板用水性清洗剂在清洗印刷电路板的焊后的残留物中的应用。

通过本发明的印刷电路板用水性清洗剂，在15min以内即可完全清除残余的助焊剂、高温氧化物和油脂等有害物质，无需漂洗直接烘烤即可完成清洗工序；清洗后的电路板焊点光亮，4倍放大镜观察无残留，表面绝缘电阻和离子残留浓度均可以满足IPC标准的要求。

实施例

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。

实施例1-7

按照下述表1的组合物配方制备清洗剂A1-A7。其制备方法具体为：将非离子性有机还原剂(表1中简称还原剂)溶于去离子水中(其中非离子性有机还原剂的浓度为25重量％)，搅拌均匀；然后，将除去离子水外的组分投入搅拌釜中，高速搅拌20min，再加入剩余去离子水搅拌5min。

表1

对比例1

按照实施例1的方法进行，不同的是，组合物配方中不含有二丙二醇丙醚和二甲基酮肟，得到清洗剂D1。

对比例2

按照实施例1的方法进行，不同的是，组合物配方中不含有二丙二醇丙醚，得到清洗剂D2。

对比例3

按照实施例1的方法进行，不同的是，组合物配方中不含有二甲基酮肟，得到清洗剂D3。

对比例4

按照实施例1的方法进行，不同的是，组合物配方中不含有氨甲基丙醇，得到清洗剂D4。

对比例5

按照实施例1的方法进行，不同的是，将组合物配方中的氨甲基丙醇替换为表面活性剂AEO-9(其成分为脂肪醇聚氧乙烯醚，购于陶氏公司)，得到清洗剂D5。

对比例6

按照实施例1的方法进行，不同的是，组合物配方中的水溶性醇醚替换为非水溶性醇醚三丙二醇丁醚，得到清洗剂D6。

对比例7

按照实施例1的方法进行，不同的是，组合物配方中的非水溶性二元酸酯替换为十二烷基苯磺酸钠，得到清洗剂D7。

测试例

采用上述实施例1-7和对比例1-7得到的清洗剂对焊接后的PCB进行清洗，其具体方法为将各清洗剂加热到48℃，通过高压喷淋的方式清洗焊后印刷电路板，清洗时间为15分钟，然后在60℃下烘干。并通过以下方法对清洗后的PCB测定离子污染度、表面绝缘电阻和清洗效果，具体结构表示在表2中。

离子污染度测试：采用IPC-TM-6502.3.28.2-2009标准进行测试PCB板离子污染度，通过萃取PCB板上的残留物，用离子色谱定量。标准为小于1.56ug/cm^{2Eq NaCl}为合格。

表面绝缘电阻测试：采用IPC-92010的标准进行表面绝缘电阻测试。

清洗效果判断：4倍放大镜下观察PCB上是否有助焊剂、白色污染物残留以及焊点状态。

表2

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (25)

1.一种印刷电路板用水性清洗剂组合物，其特征在于，该组合物含有：水溶性醇醚、非水溶性二元酸酯、消泡剂、非离子性有机还原剂和非离子性有机皂化剂，其中，所述消泡剂为二丙二醇丙醚，所述水溶性醇醚为二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、三乙二醇丁醚、三乙二醇***和二乙二醇丁醚中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，相对于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为85-140重量份，所述消泡剂的含量为15-45重量份，所述非离子性有机还原剂的含量为0.3-1.5重量份，所述非离子性有机皂化剂的含量为10-35重量份。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中，相对于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为100-130重量份，所述消泡剂的含量为20-40重量份，所述非离子性有机还原剂的含量为0.5-1重量份，所述非离子性有机皂化剂的含量为15-30重量份。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述水溶性醇醚的沸点为150℃以上。

5.根据权利要求4所述的组合物，其中，所述水溶性醇醚的沸点为185℃以上。

6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述非水溶性二元酸酯的沸点为150℃以上。

7.根据权利要求6所述的组合物，其中，所述非水溶性二元酸酯的沸点为185℃以上。

8.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述非水溶性二元酸酯为碳酸二丁酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述非离子性有机还原剂为烷基酮肟类还原剂，

10.根据权利要求9所述的组合物，其中，所述非离子性有机还原剂为二甲基酮肟和/或丁酮肟。

11.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述非离子性有机皂化剂为氨甲基丙醇、异丙醇胺和乙醇胺中的一种或多种。

12.根据权利要求1-7中任意一项所述的组合物，其中，该组合物还含有非离子性有机pH值调节剂。

13.根据权利要求12所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述水溶性醇醚，所述非离子性有机pH值调节剂的用量为3-6重量份。

14.根据权利要求13所述的组合物，其中，所述非离子性有机pH值调节剂为三乙醇胺和/或三异丙醇胺。

15.根据权利要求1-7中任意一项所述的组合物，其中，该组合物还含有非离子性有机缓蚀剂。

16.根据权利要求15所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述水溶性醇醚，所述非离子性有机缓蚀剂的用量为1-1.5重量份。

17.根据权利要求16所述的组合物，其中，所述非离子性有机缓蚀剂为苯并三氮唑和/或巯基苯并噻唑。

18.根据权利要求1-7中任意一项所述的组合物，其中，该组合物还含有杀菌剂。

19.根据权利要求18所述的组合物，其中，所述杀菌剂为异噻唑啉酮和/或苯并异噻唑啉酮。

20.一种印刷电路板用水性清洗剂的制备方法，其特征在于，该方法包括将权利要求1-7中任意一项所述的印刷电路板用水性清洗剂组合物与去离子水混合。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，相对于100重量份的所述印刷电路板用水性清洗剂组合物，所述去离子水的用量为300-400重量份。

22.一种印刷电路板用水性清洗剂，其特征在于，该印刷电路板用水性清洗剂通过权利要求20或21所述的方法制备得到。

23.一种印刷电路板的清洗方法，其特征在于，该方法包括将权利要求22所述的印刷电路板用水性清洗剂与印刷电路板进行接触。

24.根据权利要求23所述的印刷电路板的清洗方法，其中，所述接触的温度为60℃以下。

25.权利要求22所述的印刷电路板用水性清洗剂在清洗印刷电路板的焊后的残留物中的应用。