专利名称：：用于表面安装技术的清洗金属掩模的液体和方法
技术领域：
：本发明通常涉及清洗金属掩模的清洗液和方法，用于提高表面安装技术中印刷的连续性。更具体地，本发明涉及清洗金属掩模的改良清洗液和方法，在金属掩模中涂覆焊接膏(soldercream)，以在印刷线路板(PCBs)的焊盘(Pads)上通过焊接膏形成图案，减少印刷电路板的次品率并延长金属掩模的清洁时间。在表面安装技术的焊接印刷方法中，把焊接膏涂到一个金属掩模上，该金属掩模与待印刷在印刷电路板焊盘的预定电路图案具有相同的图案孔，且该焊接膏通过这些孔，在该印刷电路板的焊盘上形成预定的电路图案。然而，因为这些孔的宽度如此精细，所以这些孔易于堵塞，这就产生了不良印刷电路板。两篇Asano等人的专利美国专利5,302,313和5,271,775，题目分别为“卤代烃溶剂”(HalogenatedHydrocarbonSolvents)和“通过向其上涂覆卤代烃来处理基材的方法”(MethodsForTreatingSubstratesByApplyingAHalogenatedHydrocarbonThereto)，每篇专利都公开了一种溶剂组合物，该组合物由氟化合物和可以是醇的有机溶剂组成。Buchwald等人的美国专利5，271,861，题目为“无氟氯烃的清洗组合物”(Fluorochlorohydrocarbon-FreeCleaningCompositions)，公开了一种由醇或部分氟化醇和表面活性剂组成的清洗组合物。Rozen等人的美国专利5,250,213，题目为“1，1，1，2，2，3，3，4，4，5，6-十一氟己烷及其在清洗组合物和方法中的应用”(1，1，1，2，2，3，3，4，4，5，6-UndecafluorohexaneAndUseThereofInCompositionsAndProcessesForCleaning)，公开了氟基的化合物与醇的组合。Stach等人的美国专利4,971,083，题为“从与表面安装工艺生产有关的元件上清洗焊接膏的装置和方法“(ApparatusAndMethodForCleaningSolderPasteFromItemsAssociatedWithSurfaceMountTechnologyManufacturing)，公开了从与表面安装工艺生产有关的元件上清洗焊接膏的装置和方法。类似地，Cala等人的美国专利5,593,504，题为“用水性清洗剂从基材上清洗焊接膏的方法”(MethodOfCleaningSolderPastesFromASubstrateWithAnAqueousCleaner)，公开了一种用水性清洗剂从基材上清洗焊接膏的方法。Barton的美国专利3,723,332，题为“稳定的全氯氟烃组合物”(StabilizedPerchlorofluorocarbonCompositions)，公开了一种氟基化合物和一种醇的组合物，用作清洗液。下面另外一些专利每一篇都公开了与本发明相同的特征，但不如上述专利相关Goehausen的美国专利5,456,760，题为“电子和电气组合件的清洗方法”(CleaningProcessForElectronicAndElectricalAssemblies)、Henry的美国专利5,238,504，题为“把萜烯烃和酮共混物用于电气接触清洗”(UseOfTerpeneHydrocarbonsAndKetoneBlendsForElectricalContactCleaning)、和Merchant的美国专利5,023,010，题为“1，1，1，2，3，3-六氟-3-甲氧基丙烷和甲醇或异丙醇或N-丙醇的二元共沸组合物”(BinaryAzeotropicCompositionsOf1，1，1，2，3，3-Hexafluoro-3-MethoxypropaneWithMethanolOrIsopropanolOrN-Propanol)。我们已发现为了避免不良印刷电路板，该金属掩模需要定期清洗步骤。一般地，清洗金属掩模的清洗液是100％的异丙醇(IPA)。然而，由于这些清洗液的高挥发性，而过量消耗，且在焊接印刷工艺之后用100％IPA清洗液不可能完全除去焊锡残余物。金属掩模孔中的焊剂残余物使新涂的焊接膏不能顺利通过这些孔。这可能产生具有下列缺陷的不良印刷电路板，如短路、电路连接不良(insufficientcircuits)、抬高的电路(liftedcircuits)等，特别是用这些100％IPA清洗液，上述不良后果更经常出现在刚清洗过金属掩模后第一次加工的印刷电路板中。当用100％IPA清洗液来清洗金属掩模时，焊剂从金属掩模到第一次加工的印刷电路板的渗透低于到后继加工印刷电路的渗透。金属掩模中只有50％的孔处于良好状态。随着焊接印刷工艺的发展进步，减少了印刷电路板的次品率，但在五个或六个焊接印刷操作之后，印刷电路板的次品率再次增加。换句话说，使用以前使用过的清洗液引起了如印刷电路板次品率高的问题，且金属掩模每使用五次就需要清洗。另外，焊接印刷工艺后，由于该焊剂残余物造成印刷电路板表面不平，这是另外一个问题。因此，本发明的一个目的是通过使用异丙醇和氟基的表面活性剂的清洗液来代替纯的IPA清洗液，来提高印刷的连续性，并提供平坦的印刷电路板焊接印刷表面，且没有如短路、电路连接不良和抬高的电路这些缺陷，该混合的清洗液表现出高的清洗性能并延长了清洗周期。为了达到上述目的，本发明含有以重量计95-99％IPA和1-5％氟基的表面活性剂。用本发明清洗液清洗金属掩模的方法包括三个清洗步骤。它们是一个预处理清洗步骤，其在焊接印刷操作之前进行；一个操作过程中的清洗步骤，其在生产预定量的印刷电路板后的焊接印刷操作中至少进行一次；和一个后继处理清洗步骤，其是在完成最后的焊接操作后为了储存而进行的清洗步骤。本发明的清洗液可在上述三个步骤中分别以三种混合物的形式加以使用，这些混合物由不同比例的IPA和氟基的表面活性剂组成，也可以在三个步骤中使用一种混合物。从下面优选实施方案和附图的介绍中，可清楚地看到本发明的目的、特征和优点。参照下面详细介绍并结合附图，将更好地理解本发明，同时对本发明更完全的评价和其所具有的许多优点将会更清楚，在附图中，相同参考符号表示相同或类似的元件，其中图1表示用在表面安装工艺中的包括金属掩模的框；图2是一个自动表面安装装置30的简化结构的透视图，其中图1所示的框20置于其中；图3是一个示意图，表示用定位的金属掩模在印刷电路板上涂布焊接膏工艺；图4是一个流程图，表示在印刷电路板上焊接印刷操作的程序；图5是一个表示当使用100％IPA作为清洗液时清洗周期和产率的曲线；图6是一个表示当使用清洗液C作为清洗液时的清洗周期和产率曲线；图7是当使用IPA和氟基的表活性剂混合物来清洗金属掩模时，表面安装工艺操作的流程图。图1表示用于表面安装工艺中的包括金属掩模的一个框。框20由金属掩模22和支撑金属掩模22的支撑装置23组成。在金属掩模22中，以固定图案形成精细孔21。当把焊接膏涂布到金属掩模22上时，该焊接膏通过孔21并在位于金属掩模22下的印刷电路板焊盘上形成图案。图2是一个自动表面安装装置30的简化结构的透视图，其中图1所示的框20置于其中。该自动表面安装装置30包括一个框架放置装置32，来放置框架20；一个导轨34，来引导进框架放置装置32进入装置30中；一个辊轴36，来水平移动该框架放置装置32；和一个框架夹持装置31，在印刷电路板上在稳定位置上夹持该框架放置装置32。图3是一个示意图，表示用定位的金属掩模在印刷电路板上涂布焊接膏的工艺。印刷电路板41位于具有金属掩模22的框20下。在印刷电路板41下，配装上垫板43以夹持支撑该印刷电路板41的支撑杆42。相对于底部气缸(basecylinder)44的上下移动，垫板43上下移动。在金属掩模22上是挤压气缸(squeezecylinder)50。挤压气缸50的挤压气缸杆可水平和垂直移动。根据挤压气缸杆的水平移动，然后辊筒51滚动。图4是一个流程图，表示在印刷电路板上焊接印刷操作的程序。该焊接印刷操作开始于101，装入由该垫板支撑杆支撑的一个印刷电路板，以及102，在金属掩模下的一个预定位置固定该印刷电路板。然后是103，底部气缸的杆向上运动，在支撑杆上的印刷电路板与该金属掩模接触。接着是104，在该金属掩模上涂布焊接膏，随后向下移动挤压气缸。然后为105，在一固定的压力下推动辊筒，该挤压气缸水平移动，将焊接膏由辊筒挤过该金属掩模的孔，并在该印刷电路板的焊盘上形成预定的图案。在该挤压步骤之后，该挤压气缸的杆向上移动106和底部气缸向下移动107。以与装入该印刷电路板相反的顺序卸下该印刷电路板108，该表面安装工艺结束。该表面安装工艺包括以下步骤涂布焊接膏、在金属掩模上挤压该焊接膏、该焊接膏通过该金属掩模的孔图案在印刷电路板上形成预定的图案，在该方法中，形成该图案的精细小孔在挤压步骤时易于堵塞。这导致了印刷电路板的不良图案。因此为了避免不良图案，该金属掩模需要定期清洗步骤。具体地，清洗金属掩模的清洗液是100％的异丙醇(IPA)。然而，由于这些清洗液的高挥发性，而过量消耗，且在焊接印刷操作之后用100％IPA清洗液不可能完全除去焊剂残余物。金属掩模孔中的焊剂残余物使新涂的焊接膏不能顺利通过这些孔。这可能产生具有下列缺陷的不良印刷电路板，如短路，连接不充分电路(insufficientcircuits)、抬高的电路(liftedcircuits)等。特别是用这些100％IPA清洗液时，上述不良后果更经常出现在刚清洗过的金属掩模后首先加工的印刷电路板中。图5表示当使用100％IPA来清洗金属掩模时的清洗周期和产率的曲线。横轴X表示使用该金属掩模的次数，纵轴Y表示通过该金属掩模孔焊接剂的渗透性。在该图中，最佳焊接剂的渗透状态视为100％，其最差状态视为0％。当用IPA清洗液来清洗该金属掩模时，该焊接剂通过该金属掩模到首先加工的印刷电路板的渗透低于到后继处理印刷电路板的渗透。在该金属掩模中仅有50％的孔处于良好状态。随着焊接印刷工艺的发展进步，印刷电路板的不良率降低，但5或6次焊接操作后，印刷电路板的不良率再次增加。换句话说，使用以前使用过的清洗液引起了如印刷电路板不良率高的问题，且该金属掩模每使用5次就需要清洗。另外，该焊接印刷操作后由于该焊接残余物造成印刷电路板表面不平，这是另外一个问题。对本发明清洗液的详细介绍和在表面安装工艺中使用该清洗液清洗金属掩模的方法如下。本发明的三种清洗液示于表1。表2<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="1008">测试号清洗金属掩模的清洗液印刷电路板的最大数印刷电路板的标准数金属掩模的印刷连续性金属掩模的焊接剂渗透性印刷电路板焊接印刷表面的均匀性印刷电路板的不良率等级可处理的进行了每个试验的清洗步骤后1用清洗液A的预处理清洗用清洗液B的操作过程中的清洗用清洗液C的后继处理清洗5010好好一般一般42用清洗液A的预处理清洗用清洗液A的操作过程中的清洗用清洗液A的后继处理清洗8020好好好一般23用清洗液E的预处理清洗用清洗液B的操作过程中的清洗用清洗液B的后继处理清洗6015一般好好一般34用清洗液C的预处理清洗用清洗液C的操作过程中的清洗用清洗液C的后继处理清洗12525优秀优秀好优秀1</table></tables>预处理清洗步骤是焊接印刷操作开始之前，即首次印刷印刷电路板之前，清洗金属掩模的步骤。操作中的清洗步骤是在焊接印刷操作之中清洗金属掩模至少一次的步骤。后继清洗步骤是在完成最后焊接印刷操作之后清洗金属掩模的步骤，即出于储存目的的清洗步骤。这是本发明的明显特征。使用上述三种清洗液的四个试验示于表1。这四个试验示于上表2。如表2中所示，在这四个试验中，第四号试验具有最好的结果。试验1的进行为用清洗液A来进行预处理清洗步骤，清洗液B来进行操作中的清洗步骤，和清洗液C来进行后继处理清洗步骤。该试验1在操作中清洗步骤之间能最多生产50块印刷电路板，并能生产出不包括不良印刷电路板的10块标准印刷电路板。金属掩模的印刷连续性和通过该金属掩模的焊接剂渗透性也好于使用100％IPA清洗液。然而，考虑到印刷电路板上平坦焊接印刷表面的生产能力和印刷电路板的不良率，该试验1与早期的清洗液具有相同的性能。在试验2中，在三个清洗步骤中使用清洗液A。试验2能最多生产80块印刷电路板，并在不包括不良印刷电路板下能生产20块标准印刷电路板。对于印刷连续性，通过金属掩模的焊接剂渗透性和印刷电路板上平坦焊接印刷表面的生产能力，试验2比使用早期的清洗液具有更好的性能。印刷电路板的不良率在试验2中同于使用早期的清洗液。在试验3中，在三个清洗步骤中都使用清洗液B。该实施方案能最多生产60块印刷电路板并能生产15块标准印刷电路板。印刷连续性和防止产生不良印刷电路板的能力同于使用早期清洗液。通过金属掩模的焊接剂渗透性和达到平坦的印刷电路板焊接表面的性能好于使用早期的清洗液。在试验4中，在所有三个步骤中都使用清洗液C，印刷电路板的最大数高达125，印刷电路板的标准数高达25。另外考虑印刷连续性、通过金属掩模的焊接剂渗透性和避免不良印刷电路板的性能，该实施方案比使用早期清洗液好得多。印刷电路板上的平坦焊接印刷表面的生产能力也比使用早期清洗液好得多。因此，这些实施方案表明使用IPA和氟基的表面活性剂的混合物清洗液比使用只有IPA的早期清洗液更有效。这些实施方案还表明在三个步骤中使用一种混合物比在三个步骤中每一步使用不同的混合物更有效。特别优选98％IPA和2％氟基的表面活性剂的混合物。参考图6，该图表示在焊接印刷操作过程中使用清洗液C来清洗金属掩模的清洗效果。与图5比较，在紧接清洗步骤之后印刷电路板的不良率显著减少，且清洗周期也显著延长，因此到下一个清洗步骤之前可处理的印刷电路板数增加到25个。图7是一个流程图，表示当使用IPA和氟基的表面活性剂的混合物来清洗金属掩模时表面安装工艺的操作。首先在焊接印刷操作之前清洗金属掩模，即本发明的预处理清洗步骤200，以及把带有金属掩模的框装入到表面安装装置上201。然后是装入印刷电路板202以及把该印刷电路板固定在金属掩模下预定的位置上203。然后进行预定次数的焊接印刷操作204。步骤204后，清洗该金属掩模，即本发明的操作中的清洗步骤205。接着该焊接印刷操作再进行预定次数206。步骤204、205和206可重复进行指定的次数。完成最后的焊接印刷操作后，卸下印刷线路板207。最后为了存放该金属掩模，再次清洗它。这是本发明的后继清洗步骤208。本发明提供了IPA和氟基的表面活性剂的混合清洗液。本发明的清洗液可提供没有如短路、断路和抬高电路这些缺陷的印刷电路板。这些缺陷是由用早期清洗液不能从中完全除去的焊接剂残余物引起的。本发明还可以在印刷电路板表面上得到平坦的焊接印刷表面，并使产生不良印刷电路板的因素减少到最小。应懂得本发明除所附权利要求书所定义的外，不局限于在该说明书所述的具体实施方案，所以本发明更不局限于这里公开的为实施本发明所设计的最佳模式的具体实施方案。权利要求1.一种用在表面安装工艺生产中清洗金属掩模的清洗液，包括由异丙醇和氟基的表面活性剂组成的组合物，该氟基的表面活性剂是该组合物重量的1-5％。2.权利要求1所述的清洗液，其中该氟基的表面活性剂为该组合物重量的2％。3.一种使用清洗液金属掩模的方法，包括以下步骤在印刷电路板上焊接印刷操作之前清洗该金属掩模；在焊接印刷操作中清洗该金属掩模至少一次；和在完成最后的焊接印刷操作之后清洗该金属掩模；其中用一种组合物进行这三个清洗步骤，该组合物由1-5％(重量)氟基的表面活性剂和95-99％(重量)的异丙醇组成，各组份的总和为100％(重量)。4.权利要求3所述的方法，用包括一种组合物的清洗液进行这些清洗步骤，该组合物由2％(重量)氟基的表面活性剂和98％(重量)异丙醇组成，各组份的总和为100％(重量)。全文摘要一种用清洗液清洗金属掩模的方法,包括以下步骤:在印刷电路板焊接印刷操作之前清洗该金属掩模、在焊接印刷操作中清洗该金属掩模至少一次、和在完成最后的焊接印刷操作之后清洗该金属掩模。该清洗液是由1—5%(重量)氟基的表面活性剂和95—99%(重量)异丙醇组成的组合物,这些组分的总和为100%(重量)。更优选该清洗液是由2%(重量)氟基的表面活性剂和98%(重量)异丙醇构成的组合物,各组分的总和为100%(重量)。文档编号H05K3/20GK1171457SQ9711270公开日1998年1月28日申请日期1997年6月11日优先权日1996年7月19日发明者金铁洙,金遇式,机正春申请人:三星电子株式会社