A Study on Formulation of Surfactant-free Aqueous Cleaning agents and Evaluation of Their Physical Properties and Cleaning Ability

Environment-friendly and surfactant-free aqueous cleaning agents have been developed in order to solve various problems generated by surfactants in the aqueous cleaning agents. Aqueous surfactant-free cleaning agents, S-1 and S-2 have been formulated with water-soluble solvents such as propylene glycol and propylene glycol ether on their main components and with some additives. These solvents were chosen because of their good solubility in water and excellent solubility of fluxes which are major contaminants of printed circuit board in the electronic industry. Physical properties of the formulated and the imported cleaning agents were measured to predict their cleaning performance, and their cleaning abilities of flux and solder contaminants were evaluated under the various ultrasonic frequencies by a gravimetric method. The measurement results show that the physical properties of cleaning agent V are generally similar with those of formulated cleaning agents S-1 and S-2. Both the cleaning agent V and the formulated cleaning agents S-1 and S-2 showed similar trends that their pH decrease in the beginning and then increases later on with the increase of their dilution in water. It is considered that the wetting indices of the cleaning agents calculated with experimental values do not not have any influence on their cleaning ability. In ultrasonic cleaning tests under three ultrasonic frequencies of 28, 45, and 100 kHz, their best performances of cleaning solder and flux were obtained at 45 kHz and 28 kHz, respectively, and the cleaning performance of the formulated cleaning agents S-1 and S-2 was better than that of the cleaning agent V. However, in the case of the recommended diluted concentration of 25 wt% cleaning solution, the cleaning performance of the cleaner V for solder and flux was better in the initial stage of cleaning compared to the formulated cleaners. And it may be concluded that the formulated cleaning agents S-1 and S-2 can be applied to cleaning of solder and flux in the industry, based on the experimental results in this study.

계면활성제 무첨가 세정제의 배합 및 물성/세정성 평가 연구

본 연구에서는 계면활성제에 의한 수계 세정제의 문제점을 해결하고자 친환경적이고 계면활성제가 없는 수계세정제 개발연구를 진행하였다. 이를 위하여 전자 부품 세정대상의 주 오염물인 플럭스(flux)에 대해 용해력이 있고 수용성인 propylene glycol과 propylene glycol alkyl ether계 용제를 주성분으로 하고 여기에 여러 첨가제를 가하여 수계 surfactant-free 세정제 S-1, S-2를 배합하였고, 이들 개발세정제와 비교대상의 수계 surfactant-free 수입 세정제의 물성을 측정하여 세정성능을 예측하고 오염물인 플럭스와 솔더(flux and solder) 대하여 중량법을 이용한 초음파 세정성 평가를 진행하였다. 물성 측정 결과 비교대상 세정제인 수입세정제 V는 본 연구에서 개발한 배합세정제 S-1과 S-2의 세정제와 전반적으로 비슷한 결과 값을 가짐을 확인할 수 있었다. 비교대상 세정제 V와 배합세정제 모두 원액을 희석함에 따라 pH가 저하되다가 다시 상승하는 것이 관찰되었으며 습윤지수값은 세정능력에는 크게 영향을 주지 않는 것으로 판단되었다. 다양한 초음파 주파수(28, 45, 100 kHz)를 사용한 세정성 평가 실험 결과에서 솔더(solder)의 세정은 주파수 45 kHz에서 세정 성능이 가장 좋게 나타났고 플럭스(flux)의 세정 성능 결과는 실험 대상의 모든 세정제가 주파수 28 kHz에서 세정 성능이 가장 좋게 나타났다. 희석하지 않은 원액세정제의 플럭스 및 솔더(flux and solder) 세정의 경우 배합세정제 S-1, S-2 모두 수입세정제 V보다 빠른 세정력을 보여주었다. 그러나 수입세정제 V의 권장 사용농도인 25%에서는 수입 세정제 V가 배합세정제 보다 초기 세정효율이 좋음이 확인되었다. 따라서 본 실험결과를 가지고 판단할 때, 본 연구에서 개발한 배합세정제 S-1, S-2는 충분히 산업현장의 플럭스 및 솔더(flux and solder) 세정에 적용이 가능할 것으로 판단되어진다.