DE4130494C2

DE4130494C2 - Cleaning fluid

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.The invention relates to a liquid cleaning agent for cleaning soldered circuit boards, Strip conductors, printed circuit boards, layer circuits, etc.

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.Halogenated ones were used for such purposes Hydrocarbons used, especially CFCs, but which with the second federal immission control ordinance Environmental reasons had to be replaced. As a replacement cleaner there are a lot of liquids and mixtures. For example, cleaning with alcohols, terpenes, Hydrocarbons or with strongly alkaline Cleaning fluids known.

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.However, the alternatives mentioned are either in their Insufficient cleaning effect, from an occupational safety perspective View, e.g. B. Health protection, explosion protection, etc. unusable, or it will become the use of the same Environmental protection problems from the exhaust air to wastewater. You can use one or the other cleaner or some of the disadvantages mentioned, so to Example using ethanol whose Explosion hazard due to complex explosion Protective measures must be weakened, e.g. B. by that Cleaning bath to a temperature below 12 ° Celsius is cooled. But ethanol shows at this temperature greatly reduced solvent power against flux residues and makes frequent rework necessary.

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.GB-PS 13 68 065 (1) relates to a cleaning mixture Ethanol, isopropanol and ethylene glycol ether, this mixture has a flash point of clearly <21 ° C. The cleaning soldered circuit boards, strip lines, etc. requires the Use of ultrasound, which increases the bath temperature leads. Operation of ultrasonic systems with cleaners after Document (1) would therefore be very expensive Explosion protection measures require what effort is hardly feasible in operational practice.

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.The US-PS 35 51 204 (2) describes a solvent mixture to dissolve polyurethane and epoxy resins; the mixture is based on alkalinity by adding alkali epoxides. This solvent mixture excludes use as a cleaner for soldered circuit boards, strip conductors, etc., since these Substrates mainly made of glass fiber reinforced epoxy resins exist and therefore destroyed by the solvent mixture would.

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. The washing liquid for cleaning the surface of printed Circuits according to DE-OS 28 47 691 (3) consists of mixtures with Isobutanol, ethanol or methanol. Reach these mixtures a flash point around 25 ° C, which, however, when operated with a Ultrasound system significantly exceeded at room temperature becomes and is therefore unusable. They also have Three-substance mixtures according to document (3) considerable Disadvantages regarding recyclability.

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.The effect of the detergent according to Derwent Abstr. 84-227 937/37 to J 59 134-891-A (4) is based on the addition of amines, which, however, is corrosion in copper and its alloys cause. Since many components on printed circuit boards, Stripline, etc. consist of such alloys this cleaning liquid for cleaning electronic Components of this type are unsuitable.

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.The invention was based on the following object, a good one acting cleaning liquid specify which is environmentally friendly, which in the course of Health and safety regulations make the work process uncritical which is not too expensive, which in can be disposed of cheaply and which before all Things a flash point greater than room temperature having.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale gemäß Anspruch 1.This problem is solved by the features according to Claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen ergeben sich durch die Unteransprüche.Advantageous further developments or refinements result from the subclaims.

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. The cleaner according to the invention has the following advantages: Good cleaning result, environmental compatibility, Health and safety compatibility, inexpensive, environmentally friendly Disposal and a flash point of over 40 ° Celsius. The advantage of recyclability is that due to the chemical structure of the cleaner and Boiling points of the individual components are reprocessed by distillation without thermal decomposition of the Individual components are possible, d. that is, under vacuum the Boiling point is lowered so that the cleaner is below Separation of the detached residues to be cleaned can be recovered. By repeating as often as you like Reprocessing can reduce chemical consumption become.

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.Another advantage is that both for cleaning vapor phase soldered strip conductor on carrier as well as for cleaning strip lines with soldered components using the same uniform and effective cleaning process The present cleaning liquid according to the invention is used can be.

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.The cleaning of with fluxes containing rosin and Solder pastes soldered flat assemblies are made with the present Cleaning liquid with a very good result, d. H. residue-free. The cleaning liquid is in able to leave residue on solder paste after soldering remove even with modern solder pastes that have a complex Construction with solder, flux, organic binders, Thixotropic agents, glycol derivatives as thinners, etc. exhibit. Cleaning also takes place after Reflow soldering process residue-free.

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.The residue-free removal of the solder pastes etc. could not only be observed visually, but was also objectively verified by means of residue measurements with a so-called ionograph. The measurements of the ionogenic residues with the ionograph showed that 85% of the measured values are clearly below 1 µg NaCl equivalent per qcm substrate surface, see Fig. 1. Even the outliers are still within the MIL standard of 3.1 µg NaCl -Equivalent per qcm substrate surface.

Die Fig. 2 und 3 zeigen in einem Schaubild ebenfalls die Ergebnisse von Rückstandsmessungen mittels des obenerwähnten Ionographen. Figs. 2 and 3 also show, in a graph, the results of measurements by means of the above-mentioned residue 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. Both figures bring the synergy effect of the present one Detergent liquid for printing, with the measured ionographic residues after two runs Mixing formulas of the present invention Detergent liquid those ionographic residues of the Starting components are compared. Both times this is done on ten test objects.

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.In Fig. 2, a cleaning liquid with a mixing ratio of 60% n-butanol and 40% glycol ether was used. A residue of no more than about 0.6 µg per qcm NaCl equivalent was measured in all test objects, on average about 0.5. In contrast, 100% n-butanol achieved 1.4, maximum 1.6 and 100% glycol ether up to 2 µg per qcm NaCl equivalent. The mixture of 50% n-butanol, 40% glycol ether and 10% deionized water gave even better results. The results of this mixture BGW 541 are shown in FIG. 3, according to which all 10 test specimens with a maximum of approximately 0.25 μg per qcm NaCl equivalent are far below the MIL standard of 3.1. The synergy effect can be seen most clearly in the effect of the deionized water in the BGW 541 mixture; 100% water deion. has absolutely no solvency compared to rosin fluxes, this was not shown in FIG. 3. However, 10% water as a component of the mixture introduces a polar component into the mixture and thus achieves a significant improvement in the overall solvent capacity with regard to the polar components of the flux.

Ergänzend wäre noch zu bemerken, daß die erfindungsgemäße Reinigerflüssigkeit abwasserfrei reinigt und daß die gebrauchte Reinigerflüssigkeit wie andere halogenfreie organische Lösungsmittel entsorgt werden kann.In addition, it should be noted that the invention Cleaner liquid cleans wastewater and that the used cleaning fluid like other halogen-free organic solvents can be disposed of.

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.Another advantage of the cleaning liquid according to the invention is that it can also be used to clean metals, Waveguides, etc. can be used. Besides, it is not corrosive, d. H. it doesn't have to be like others Cleaning fluids are kept in stainless steel containers. With the cleaner according to the invention, more than can be achieved twice as long as with the conventional cleaners. One of the highest evaluating advantages is that one exceptionally high cleaning of flux residues is achieved, in particular also from ionic residues, so that this is a prerequisite for use according to post, MIL and space specifications are met and use becomes much less critical.

Claims

1.Liquid cleaning agent for cleaning soldered circuit boards, strip conductors, printed circuit boards or layer circuits, consisting of the following components a, b, c with the following volume fractions:
a: n-butanol 20-80%,
b: glycol ether 10-70% and
c: deionized water 0-30%.

2. Liquid cleaning agent according to claim 1, characterized characterized in that component b consists predominantly of Glycol monoether exists.

3. Liquid cleaning agent according to one of the preceding Claims, characterized in that component b Contains glycol monoisopropyl ether.

4. Liquid cleaning agent according to one of the preceding Claims, characterized in that component b consists predominantly of ethylene glycol monoisopropyl ether.

5. Liquid cleaning agent according to claim 1 and claim 4, characterized in that component a with n-butanol 50-70% by volume and component b with Ethylene glycol monoisopropyl ether with the remaining volume% are represented.

6. Liquid cleaning agent according to claim 1 and 4, characterized by the following components a, b and c with the following volume fractions:
n-butanol 40-60%
Ethylene glycol monoisopropyl ether 30-50% and
Deionized water 5-15%.