DE4130494C2

DE4130494C2 - Reinigungsflüssigkeit

Info

Publication number: DE4130494C2
Application number: DE19914130494
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Messarosch; Mathias Dr Rer Nat Pieper
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2011-09-14
Also published as: DE4130494A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein flüssiges Reinigungsmittel zum Reinigen von gelöteten Leiterplatten, Streifenleitern, Flachbaugruppen, Schichtschaltungen usw.

Für solche Zwecke wurden früher halogenierte Kohlenwasserstoffe verwendet, insbesondere FCKW, welche aber mit der zweiten Bundes-Immissionsschutzverordnung aus Umweltschutzgründen ersetzt werden mußten. Als Ersatzreiniger gibt es eine Menge an Flüssigkeiten und Mischungen. Beispielsweise ist das Reinigen mit Alkoholen, Terpenen, Kohlenwasserstoffen oder mit stark alkalischen Reiniungsflüssigkeiten bekannt.

Allerdings sind die genannten Alternativen entweder in ihrer Reinigungswirkung ungenügend, aus arbeitsschutztechnischer Sicht, z. B. Gesundheitsschutz, Explosionsschutz usw. unbrauchbar, oder es werden durch die Benützung derselben die Umweltschutzprobleme aus der Abluft ins Abwasser verlagert. Zwar kann man bei dem einen oder anderen Reiniger die genannten oder einige der genannten Nachteile umgehen, so zum Beispiel bei der Verwendung von Ethanol, dessen Explosionsgefährlichkeit durch aufwendige Explosions- Schutzmaßnahmen abgeschwächt werden muß, z. B. indem das Reinigungsbad auf eine Temperatur von unter 12°Celsius abgekühlt wird. Doch weist Ethanol bei dieser Temperatur ein stark vermindertes Lösevermögen gegenüber Flußmittelresten auf und macht so häufige Nacharbeiten erforderlich.

Die GB-PS 13 68 065 (1) betrifft ein Reinigungsgemisch aus Ethanol, Isopropanol und Ethylenglykolether, dieses Gemisch hat einen Flammpunkt von deutlich <21°C. Die Reinigung gelöteter Leiterplatten, Streifenleiter usw. erfordert den Einsatz von Ultraschall, was zur Erhöhung der Badtemperatur führt. Der Betrieb von Ultraschallanlagen mit Reinigern nach Entgegenhaltung (1) würde daher einen sehr hohen Aufwand für Explosionsschutzmaßnahmen erforderlich machen, welcher Aufwand in der betrieblichen Praxis kaum durchführbar ist.

Die US-PS 35 51 204 (2) beschreibt ein Lösungsmittelgemisch zur Auflösung von Polyurethon und Epoxidharzen; das Gemisch basiert auf einer Alkalität durch Zugabe von Alkali-Epoxiden. Dieses Lösungsmittelgemisch schließt einen Einsatz als Reiniger für gelötete Leiterplatten, Streifenleiter usw. aus, da diese Substrate hauptsächlich aus glasfaserverstärkten Epoxidharzen bestehen und daher durch das Lösungsmittelgemisch zerstört würden.

Die Waschflüssigkeit zur Reinigung der Oberfläche gedruckter Schaltungen nach DE-OS 28 47 691 (3) besteht aus Gemischen mit Isobutanol, Ethanol oder Methanolen. Diese Gemische erreichen einen Flammpunkt um 25°C, welcher aber bei Betrieb mit einer Ultraschallanlage bei Raumtemperatur deutlich überschritten wird und daher unbrauchbar ist. Auch haben die Dreistoffgemische nach Entgegenhaltung (3) erhebliche Nachteile bezüglich Recyclingfähigkeit.

Die Wirkung des Reinigungsmittels nach Derwent Abstr. 84-227 937/37 zu J 59 134-891-A (4) basiert auf der Zugabe von Aminen, welche aber bei Kupfer und seinen Legierungen Korrosion bewirken. Da viele Bauelemente auf Leiterplatten, Streifenleiter usw. aus solchen Legierungen bestehen, ist diese Reinigungsflüssigkeit zur Reinigung von elektronischen Bauelementen dieser Art ungeeignet.

Der Erfindung lag die folgende Aufgabe zugrunde, eine gut wirkende Reinigungsflüssigkeit anzugeben, welche umweltverträglich ist, welche im Zuge der Arbeitsschutzvorschriften den Arbeitsprozeß unkritisch vonstatten gehen läßt, welche nicht allzu teuer ist, welche in günstiger Weise entsorgt werden kann und welche vor allen Dingen einen Flammpunkt von größer als Raumtemperatur aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale gemäß Anspruch 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen ergeben sich durch die Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Reiniger weist folgende Vorteile auf: Gutes Reinigungsergebnis, Umweltverträglichkeit, Arbeitsschutzverträglichkeit, preiswert, umweltfreundliche Entsorgung und ein Flammpunkt von über 40°Celsius. Der Vorteil der Recyclingfähigkeit äußert sich darin, daß aufgrund des chemischen Aufbaus des Reinigers und den Siedepunkten der Einzelkomponenten eine Wiederaufbereitung durch Destillation ohne thermische Zersetzung der Einzelkomponenten möglich ist, d. h., daß unter Vakuum der Siedepunkt heruntergesetzt wird, so daß der Reiniger unter Separierung der abgelösten, zu reinigenden Rückstände zurückgewonnen werden kann. Durch beliebig oft wiederholbare Wiederaufarbeitung kann der Chemikalienverbrauch reduziert werden.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sowohl für das Reinigen dampfphasengelöteter Streifenleiter auf Träger als auch für das Reinigen von Streifenleiter mit aufgelöteten Bauelementen dasselbe einheitliche und effektive Reinigungsverfahren mit vorliegender erfindungsgemäßer Reinigerflüssigkeit eingesetzt werden kann.

Die Reinigung von mit kolophoniumhaltigen Flußmitteln und Lotpasten gelöteten Flachbaugruppen erfolgt mit vorliegender Reinigungsflüssigkeit mit sehr gutem Ergebnis, d. h. rückstandsfrei. Die vorliegende Reinigungsflüssigkeit ist in der Lage, Lotpastenrückstände nach dem Löten rückstandsfrei zu entfernen, auch bei modernen Lotpasten, die einen komplexen Aufbau mit Lot, Flußmittel, organische Bindemittel, Thixotropiermittel, Glykolderivate als Verdünner usw. aufweisen. Die Reinigung erfolgt auch nach dem Reflowlötverfahren rückstandsfrei.

Die rückstandsfreie Entfernung der Lotpasten usw. konnte nicht nur visuell beobachtet werden, sondern wurde mittels Rückstandsmessungen mit einem sogenannten Ionographen auch objektiv nachgewiesen. Die Messungen der ionogenen Rückstände mit dem Ionographen ergaben, daß 85% der Meßwerte deutlich unter 1 µg NaCl-Äquivalent pro qcm Substratoberfläche liegen, siehe Fig. 1. Selbst die Ausreißer liegen noch mit Abstand innerhalb des MIL-Standards von 3,1 µg NaCl-Äquivalent pro qcm Substratoberfläche.

Die Fig. 2 und 3 zeigen in einem Schaubild ebenfalls die Ergebnisse von Rückstandsmessungen mittels des obenerwähnten Ionographen.

Beide Figuren bringen den Synergieeffekt der vorliegenden Reinigerflüssigkeit zum Audruck, wobei den gemessenen ionographischen Rückständen nach zwei ausgeführten Mischungsformeln der vorliegenden erfindungsgemäßen Reinigerflüssigkeit diejenigen ionographischen Rückstände der Ausgangskomponenten gegenübergestellt werden. Beidesmal erfolgt dies an zehn Prüflingen.

In Fig. 2 wurde eine Reinigerflüssigkeit mit dem Mischungsverhältnis 60% n-Butanol und 40% Glykolether verwendet. Bei allen Prüflingen wurde ein Rückstand von nicht mehr als etwa 0,6 µg pro qcm NaCl-Äquivalent gemessen, im Durchschnitt etwa 0,5. Dagegen erreichten 100% n-Butanol um 1,4, maximal 1,6 und 100% Glykolether bis 2 µg pro qcm NaCl- Äquivalent. Noch bessere Ergebnisse brachte die Mischung aus 50% n-Butanol, 40% Glykolether und 10% deionisiertes Wasser. Die Ergebnisse dieser Mischung BGW 541 zeigt die Fig. 3, wonach alle 10 Prüflinge mit maximal etwa 0,25 µg pro qcm NaCl-Äquivalent weit unter dem MIL-Standard von 3,1 liegen. Am deutlichsten läßt sich der Synergieeffekt an der Wirkung des deionisierten Wassers bei der Mischung BGW 541 zeigen; 100% Wasser deion. hat gegenüber Kolophoniumflußmitteln absolut kein Lösevermögen, dies wurde in Fig. 3 nicht dargestellt. 10% Wasser als Bestandteil der Mischung bringt jedoch eine polare Komponente in die Mischung ein und erzielt so eine wesentliche Verbesserung des Gesamtlösevermögens hinsichtlich der polaren Bestandteile des Flußmittels.

Ergänzend wäre noch zu bemerken, daß die erfindungsgemäße Reinigerflüssigkeit abwasserfrei reinigt und daß die gebrauchte Reinigerflüssigkeit wie andere halogenfreie organische Lösungsmittel entsorgt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Reinigerflüssigkeit besteht darin, daß sie auch zur Reinigung von Metallen, Hohlleitern usw. eingesetzt werden kann. Außerdem ist sie nicht korrosiv, d. h. sie muß nicht wie andere Reinigerflüssigkeiten in Edelstahlbehältern aufbewahrt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Reiniger kann auch eine mehr als doppelt so lange Standzeit erreicht werden als mit den herkömmlichen Reinigern. Einer der mit am höchsten zu bewertenden Vorteile ist aber derjenige, daß eine außergewöhnlich hohe Reinigung von Flußmittelrückständen erreicht wird, insbesondere auch von ionogenen Rückständen, so daß hiermit eine Voraussetzung für den Einsatz nach Post-, MIL- und Raumfahrtspezifikationen erfüllt ist und der Einsatz wesentlich unkritischer wird.

Claims

1. Flüssiges Reinigungsmittel zum Reinigen von gelöteten Leiterplatten, Streifenleitern, Flachbaugruppen oder Schichtschaltungen, bestehend aus den folgenden Komponenten a, b, c mit den folgenden Volumenanteilen:
a: n-Butanol 20-80%,
b: Glykolether 10-70% und
c: deionisiertes Wasser 0-30%.

2. Flüssiges Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente b überwiegend aus Glykolmonoether besteht.

3. Flüssiges Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente b Glykolmonoisopropylether enthält.

4. Flüssiges Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente b überwiegend aus Ethylenglykolmonoisopropylether besteht.

5. Flüssiges Reinigungsmittel nach Anspruch 1 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente a mit n-Butanol zu 50-70 Volumen% und die Komponente b mit Ethylenglykolmonoisopropylether mit den restlichen Volumen% vertreten sind.

6. Flüssiges Reinigungsmittel nach Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet durch die folgenden Komponenten a, b und c mit den folgenden Volumenanteilen:
n-Butanol 40-60%
Ethylenglykolmonoisopropylether 30-50% und
Deionisiertes Wasser 5-15%.