DE1958875C3 - Waschflüssigkeit zur Reinigung der Oberfläche gedruckter Schaltungen - Google Patents
Waschflüssigkeit zur Reinigung der Oberfläche gedruckter SchaltungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Waschflüssigkeit zur Reinigung von Oberflächen gedruckter Schaltungen,
die mit einer nach dem Löten zurückgebliebenen Flußmittelschicht auf Harz- bzw. Kolophoniumbasis
überzogen sind.
Gedruckte Schaltungen bestehen aus Isolierstoffplatten, die Leiterzüge zum Aufbau elektronischer Schaltungen tragen. Außerdem sind sie noch mit elektronischen
Bauelementen bestückt. Die Verbindung zwischen den Leiterzügen und den Anschlüssen der Bauelemente wird
in den weitaus häufigsten Fällen durch Löten geschaffen.
Beim Löten ist der Einsatz von Flußmitteln erforderlich. Flußmittel werden durch die Erwärmung
beim Löten in ihrem chemischen Aufbau verändert. Primär sind davon die beigemischten Aktivatoren
betroffen, die Spaltprodukte, insbesondere Säuren, bilden. Diese reagieren mit den anwesenden Metallen,
Metalloxyden bzw. Metallhydroxyden, so daß sich von Oberflächenfilmen freie Metalle mit dem Lot verbinden
können. Die Trägersubstanz des Flußmittels begünstigt dabei die Benetzung durch Herabsetzung der Oberflächenspannung
des flüssigen Lotes.
dukte und Metallsalze, die nach dem Löten in der Trägersubstanz des Flußmittels eingeschmolzen und in
dieser Phase nicht sichtbar sind.
Der Zweck der Reinigung von gedruckten Schaltungen ist, die nach dem Löten verbleibenden Rückstände des Flußmittels zu entfernen.
Der Zweck der Reinigung von gedruckten Schaltungen ist, die nach dem Löten verbleibenden Rückstände des Flußmittels zu entfernen.
Da die Spaltprodukte chemisch instabil sind und starke Alterungserscheinungen als Funktion von Lagertemperatur
und Zeit aufweisen, gestaltet sich die
ίο Reinigung nach bisher üblichen Verfahren schwierig
und ist teilweise sogar unmöglich.
Es ist bekannt, bei in Wasser unlöslichen Flußmitteln,
insbesondere Flußmittel auf Kolophoniumbasis, Lösungsmittel oder deren Gemische einzusetzen, um die
Derartige Lösungsmittel sind z. B. Trichlorethylen, Perchloräthylen, 1,1,1-Trichlor-äthan, 1,1,2 TrichlorlÄ2-trifluor-äthan,
Toluol, Alkohole: Äthyl-, Methyl-, Isopropyl-, Butyl- usw.
w Ferner ist aus den USA.-Patentschriften 29 99 816
und 33 40 199 bekannt, zum Reinigen von gedruckten Schaltungen Gemische aus Isopropylalkohol und
Toluol, aus l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluor-äthan und Methylalkohol
sowie aus l,l^-Trichlor-lÄ2-trifluor-äthan und Isopropylalkohol zu verwenden.
Diese Lösungsmittel haben den Nachteil, daß die Spaltprodukte der Aktivatoren und die Metallsalze aus
der Lösung ausgefällt werden und daß auf den gedruckten Schaltungen nach dem Zutritt von feuchter
JO Luft weiße Niederschläge entstehen. Diese Niederschläge
sind sehr schwer zu entfernen. Unter Zufuhr hoher kinetischer Energie in Ultraschallfedern oder/und im
Heißdampf über Kochsümpfen versucht man, teilweise in mehreren Reinigungsstufen, die weißen Niederschläge
auf ein Minimum zu reduzieren. Nachteile dieser Reinigungsmethode sind unter anderem die geringe
Beständigkeit von Kunststoffen und Isolationsmaterialien gegen hochchlorierte Kohlenwasserstoffe und die
Gefahr, mittels Ultraschall elektronische Bauelemente
+o zu zerstören. Ferner können die Metallsalze auf der
Oberfläche von gedruckten Schaltungen durch die Luftfeuchtigkeit dissoziieren, wodurch die Möglichkeit
einer langsam verlaufenden Korrosion gegeben ist. Dies beeinträchtigt erheblich die Zuverlässigkeit von elektronischen
Anlagen. Durch diese Fakten sind die bekannten Reinigungsmethoden nur beschränkt einsatzfähig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Waschflüssigkeiten zum Reinigen von Oberflächen von
w gedruckten Schaltungen anzugeben, bei dem die in der
abzuwaschenden Schicht enthaltenen Spaltprodukte und Metallsalze keine unerwünschten Folgeerscheinungen
hervorrufen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
« daß die Waschflüssigkeit aus Toluol, Essigsäure-n-butylester
und Isopropylalkohol besteht.
Ausgangspunkt für diese Lösung war die Beobachtung, daß die beim Löten entstandenen Spaltprodukte
und Salze ebenso wie die Aktivatoren in der
<*> Kolophoniumschicht eingeschmolzen und außerdem
offenbar auch darin gelöst sind. Dementsprechend bestehen also Wechselwirkungen zwischen dem Kolophonium
einerseits und den Spaltprodukten, Salzen sowie den Aktivatoren andererseits. Daraus kann auf
h'' das Vorhandensein entsprechender kollodialer Teilchen
in der nach dem Löten zurückgebliebenen, erstarrten Schicht geschlossen werden.
Weiter ist es bekannt, daß die Gegenwart von Ionen
die Beständigkeit insbesondere lyophober Kolloide stark beeinträchtigt
Obwohl in der beim Löten zurückgebliebenen Schicht auch Salze und Spaltprodukte eingeschmolzen sind, ist
in diesem Fall noch keine Beeinträchtigung der Beständigkeit der Kolloide gegeben, da Salze und
Spaltprodukte nicht dissoziiert sind. Außerdem ist Kolophonium nicht in Wasser löslich. Eine Dissoziation
und damit auch eine en'sprechende lonenbildung kann
jedoch leicht beim Reinigen der Oberfläche einer gedruckten Schaltung mittels Abwaschen auftreten und
dann zu den eingangs angegebenen Schwierigkeiten führen. Diese Schwierigkeiten treten aber bei Verwendung
einer Waschflüssigkeit nicht auf, die einerseits die Grundsubstanz der Schicht löst, andererseits aber
gegenüber den Kolloiden lyophobes Verhalten zeigt Eine derartige lyophobe Waschflüssigkeit besitzt eine
nur sehr geringe elektrische Leitfähigkeit Mit einer solchen lyophoben Waschflüssigkeit ist es möglich, eine
nach dem Löten zurückgebliebene Kolophoniumschicht derart abzuwaschen, daß mit den Spaltprodukten und
Metallsalzen gebildete Kolloide erhalten bleiben und daß die kolloidale Lösung verdünnt wird. Unerwünschte,
durch das Ausfallen von Spaltprodukten und Metallsalzen bedingte Folgeerscheinungen werden
dadurch vorteilhafterweise vermieden.
Der Reinigungsvorgang der Oberfläche wird zweckmäßig durch ein Besprühen mit der lyophoben
Waschflüssigkeit unterstützt. Die dabei zugeführte kinetische Energie bewirkt keine Gefährdung der
elektronischen Bauelemente.
Da technisch aus wirtschaftlicher. Gründen eine Verdünnung »unendlich« der kolloidalen Lösung nicht
möglich ist, verbleibt auf den gedruckk 3 Schaltungen
ein wenige Moleküllagen dicker, nicht sichtbarer Restfilm, der aber seine kolloidale Struktur beibehalten
hat. Eine Dissoziation dieses Restfilmes durch zutretende Luftfeuchtigkeit ist nicht beobachtet worden, so daß
störende Einflüsse nicht zu erwarten sind.
Zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Reinigungsverfahrens sind verschiedene Waschflüssigkeiten
geeignet. Eine Anzahl von diesen sowie beim Aufbau bzw. bei der Zusammenstellung einer Waschflüssigkeit
zu beachtende Gesichtspunkte sollen im folgenden näher beschrieben werden.
Beim Aufbau einer Waschflüssigkeit wird von einem Basis-Lösungsmittel-Gemisch ausgegangen, in der die
zu entfernende Schicht, im allgemeinen ein Flußmittel zum Löten aus Kolophoniumbasis, löslich ist und die
gegenüber in der Schicht enthaltene Kolloide lyophobes Verhalten aufweist. Als besonders geeignet hat sich
dazu ein Gemisch aus zwei Komponenten A, B erwiesen, wobei für die Komponente A reines Toluol
und für Komponente B Essigsäure-n-butylester bevorzugt wird, da sich in diesem Fall praktisch keine
Oxydation des Lötmaterials gezeigt hat. Für die Komponente B sind aber auch Essigsäure-Äthylester
bzw. Essigsäure-Melhylester geeignet.
Ein Gemisch aus Essigsäure-n-butylester und Toluol ist an sich bereits bekannt (G η am m, Sommer,
»Lösungsmittel und Weichmachungsmittel«, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1958, Seite
254), und zwar für die Verwendung als Lösungsmittel für Nitrocelluloselacke. Für die Verwendung als Waschflüssigkeit
zur Reinigung von Oberflächen von gedruckten Schaltungen sind jedoch die vorstehend dargelegten
Punkte zu beachten. Nachstehend werden die bei der Auswahl der Stoffe für die Komponente B zu
beachtenden Probleme am Beispiel des Essigsäure-Äthylesters näher erläutert
Essigsäure-Äthylester besitzt eine größere Löslichkeit für Wasser. Bei Verwendung dieses Stoffes ist daher
mit einem bestimmten Wasseranteil in der ersten organischen Substanz, die aus den Komponenten A, B
besteht, zu rechnen. Der Wasseranteil wiederum bedingt eine Dissoziation. Man erhält dadurch eine
Waschflüssigkeit, die ein saures Verhalten zeigt - Da bekanntlich lyophobe kolloidale Lösungen durch Elektrolyte
zum Ausflocken gebracht werden können und in den im Kolophonium gelösten Kolloiden Salze enthalten
sind, entstehen somit Störungen, deren Grad von der Ionenkonzentration des Elektrolyten und dementsprechend
von dem im Basis-Lösungsmittel-Gemisch gelösten Wasser abhängt Für eine Waschflüssigkeit nach
der Erfindung wird daher Essigsäure-n-butylester bevorzugt der ebenso wie Toluol eine zu vernachlässigende
Wasserlöslichkeit besitzt Ein Verlust des lyophoben Verhaltens des Basis-Lösungsmittel-Gemisches
ist in diesem Fall ausgeschlossen.
Die Wahl der Anteile der Komponenten A, B ist nicht besonders kritisch. Die Grenzfälle annähernd !00% A
bzw. B sind jedoch auszuschließen. Zweckmäßigerweise werden jedoch etwa gleich große Anteile der Komponenten
A, B gewählt Als Versuchsbeispiele wurden Basis-Lösungsmittel-Gemische, bestehend aus 40 Volumprozent,
50 Volumprozent und 60 Volumprozent der Komponente A sowie entsprechend 60 Volumprozent
50 Volumprozent und 40 Volumprozent der Komponente B, gewählt Bei der Wahl von 40 Volumprozent A und
60 Volumprozent B sowie 60 Volumprozent A und 40 Volumprozent B ergeben sich beim Waschen bereits
zufriedenstellende Ergebnisse.
Mit einer nur aus dem Basis-Lösungsmittel-Gemisch bestehenden Waschflüssigkeit läßt sich zwar das
vorstehend beschriebene Reinigungsverfahren bereits ausführen; in der praktischen Anwendung treten
allerdings zwei Probleme auf:
1. Bei nicht wasserlöslichen, jedoch besonders gut geeigneten Komponenten A, B treten bei Wasserabscheidungen
Phasengrenzen auf, und im Wasser scheiden sich Salze sowie Spaltprodukte ab. Damit
entsteht wiederum — wenn auch in geringerem Umfange — die Gefahr einer Verunreinigung der
zu waschenden Oberflächen.
2. Von den Komponenten A, B der gut geeigneten ToluoI-Essigsäure-n-butylester-Lösung werden
Kunststoffe leicht angegriffen.
Diese Probleme werden dadurch gelöst, daß eine zusätzliche organische Substanz vorgesehen ist, die mit
dem Basis-Lösungsmittel-Gemisch beliebig mischbar ist und die eine größere Affinität als das Basis-Lösungsmittel-Gemisch
gegenüber Wasser aufweist. Der Volumenanteil der zusätzlichen organischen Substanz ist derart
gewählt, daß das lyophobe Verhalten gegenüber in der abzuwaschenden Schicht enthaltenen Kolloiden erhalten
bleibt. Für die zusätzliche organische Substanz wird
M) vor allem lsopropylalkohol bevorzugt. Es sind jedoch
auch andere Alkohole, wie z. B. Äthyl-, Methyl- oder Butylalkohol, geeignet.
Durch die Einführung der zusätzlichen organischen Substanz wird das Auftreten einer Phasengrenze
hi Wasser/organische Lösung und damit das Abscheiden
von Salzen und Spaltprodukten im Wasser verhindert. Darüber hinaus wird auch eine Beeinträchtigung von
Kunststoffen weitgehend unterbunden. Letzleres ist
dadurch bedingt, daß Alkohole die Quellfähigkeit von
Kunststoffen durch Absattiguntf der Poren auf praktisch
unbedeutende Werte herabsetzen. Eine aus dem Basis-Lösungsmittel-Gemisch und der zusätzlichen
organischen Substanz bestehende Waschflüssigkeit hat dadurch ein nahezu inertes Verhalten insbesondere
gegenüber Kunststoffen und Isolationsmaterialien. Dies ergibt einerseits die Möglichkeit, bereits mit Bauelementen
bestückte gedruckte Schaltungen reinigen zu können, und andererseits werden durch dieses Verhalten
weitere Verwendungsmöglichkeiten, vor allem bei industriellen Reinigungsproblemen, erschlossen. Beispielsweise
lassen sich durch eine derartige Waschflüssigkeit Kunststoffteile nach dem Spritzen reinigen,
wobei die Trennmittel abgewaschen werden, mit denen die Formen vor dem Spritzen behandelt wurden.
Ein Gemisch mit der nachstehend angegebenen Zusammensetzung hat sich als Waschflüssigkeit in der
Praxis bereits seit längerer Zeit bewährt:
30 Volumprozent Toluol,
32,6 Volumprozent Essigsäure-n-butylester,
37,4 Volumprozent Isopropylallcohol
Die angegebene Zusammensetzung braucht jedoch nur annähernd eingehalten zu werden. Abweichungen
sind zulässig, sofern das lyophobe Verhalten der Waschflüssigkeit gewahrt ist.
Die vorstehend angegebenen Waschflüssigkeiten lassen sich durch Hinzufügen einer weiteren organischen
Substanz vorteilhaft weiterbilden, die mit dem Basis-Lösungsmittel-Gemisch und der zusätzlichen
organischen Substanz beliebig mischbar ist und die gegenüber dem nicht kolloidal gebundenen Anteil der
Schicht ein großes Lösungsvermögen aufweist. Dabei ist der Volumenanteil der weiteren organischen Substanz
derart gewählt, daß das lyophobe Verhalten gegenüber in der Schicht enthaltenen Kolloiden erhalten bleibt. Als
weitere organische Substanz wird 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluor-äthan
bevorzugt. Dabei ergibt sich außerdem als für industrielle Anwendungen besonderer Vorteil, daß
dieses Gemisch nicht mehr entzündbar ist.
Die nachstehend angegebene, aus mindestens vier Komponenten bestehende Waschflüssigkeit hat sich bei
der industriellen Verwendung als besonders günstig erwiesen:
A Volumprozent Toluol,
B Volumprozent Essigsäure-n-butylester,
C Volumprozent Isopropylalkohol,
D Volumprozent U,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan,
B Volumprozent Essigsäure-n-butylester,
C Volumprozent Isopropylalkohol,
D Volumprozent U,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan,
bei der A-I-B gleich oder größer als 15% der Summe
ίο aller Komponenten A, B, C, D ist.
Zweckmäßigerweise liegt der variable Anteil der Komponente D bei etwa 60 Volumprozent und der
Anteil des Gemisches A + B + C bei etwa 40 Volumprozent.
der kolloidalen Lösung »Flußmittel-Spaltprodukte der
und greift die meisten Kunststoffe sowie Isolationsmaterialien während der Wasrhzeit nicht an. Die
angegebenen organischen Lösungsmittel lassen sich ferner durch chemisch verwandte Lösungsmittel,
insbeondere die vorstehend angegebenen, ersetzen.
Dabei können auch die einzelnen Lösungsmittel durch Lösungsmittelgemische ersetzt werden. Wesentlich für
die möglichen Abwandlungen der Waschflüssigkeiten ist jedoch die Beachtung der vorstehend beschriebenen
Gesichtspunkte über das lyophobe Verhalten.
Die mit der Erfindung erziehen Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die bisherigen Waschverfahren
mit selektiv auszuwählenden Waschflüssigkeiten nicht mehr benötigt werden. Darüber hinaus können sogar
elektronische Bauelemente und Kontaktleisten aus Polycarbonat usw. bedenkenlos gewaschen werden, was
bei den bekannten Verfahren nicht möglich ist. Nach der Erfindung werden somit bisher nicht bestehende
Reinigungsmöglichkeiten erschlossen. Die lyophobe Reinigungsmethode wurde zwar für gedruckte Schaltungen
entwickelt, sie ist aber nicht nur auf diese beschränkt. Sie kann aligemein eingesetzt werden.
Bisher übliche Reinigungsanlagen können weitgehend mit Waschflüssigkeiten nach der Erfindung betrieben
werden.
Claims (6)
1. Waschflüssigkeit zur Reinigung von Oberflächen gedruckter Schaltungen, die mit einer nach dem
Löten zurückgebliebenen Rußmittelschicht auf Harz- bzw. Kolophoniumbasis überzogen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit aus Toluol, Essigsäure-n-butylester und
Isopropylalkohol besteht
2. Waschflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit v/eiter
noch l,!,2-Trichlor-l,2£-trifluor-äthan enthält
3. Waschflüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
ein Gemisch aus mindestens vier Komponenten mit
A Volumprozent Toluol,
B Volumprozent Essigsäure-n-butylester,
C Volumprozent Isopropylalkohol,
D Volumprozent l.U-Trichlor-l^-trifluoräthan,
B Volumprozent Essigsäure-n-butylester,
C Volumprozent Isopropylalkohol,
D Volumprozent l.U-Trichlor-l^-trifluoräthan,
in dem A + B gleich ocer größer als 15 Volumprozent
der Summe aller Komponenten A, B, C, D ist
4. Waschflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch annähernd folgende
Zusammensetzung aufweist:
30 Volumprozent Toluol,
32,6 Volumprozent Essigsäure-n-butylester,
37,4 Volumprozent Isopropylalkohol.
5. Waschflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von
Essigsäure-n-butylester ganz oder teilweise Essigsäure-Äthylester und/oder Essigsäure-Methylester
eingesetzt werden.
6. Waschflüssigkeit nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Isopropylalkohol
ganz oder teilweise Äthyl- und/oder Methyl- und/oder Butylalkohol eingesetzt werden.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| DE1958875A DE1958875C3 (de) | 1969-11-24 | 1969-11-24 | Waschflüssigkeit zur Reinigung der Oberfläche gedruckter Schaltungen |
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