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Clean Technology, Vol.17, No.4, 306-313, December, 2011
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오존파괴물질 대체 비수계세정제 개발 및 현장 적용 연구
A Study on Development of Alternative Non-aqueous Cleaning Agents to Ozone Depletion Substances and its Field Application
박용배, 배재흠†, 이민재, 이종기1, 이호열1, 배수정1, 이동기2
  • 수원대학교 화학공학과, 445-743 경기도 화성시 봉담읍 와우리 산 2-2번지
  • 1에이케이켐텍, 305-345 대전광역시 유성구 신성동 217-2
  • 2한국화학융합시험연구원, 150-038 서울특별시 영등포구 영등포동 8가 88-2
Yong Bae Park, Jae Heum Bae†, Min Jae Lee, Jong Gi Lee1, Ho Yeoul Lee1, Soo Jung Bae1, and Dong-Kee Lee2
  • Department of Chemical Engineering, The University of Suwon, San 2-2, Wawoo-ri, Bongdam-eup, Hwaseong, Gyeonggi 445-743, Korea
  • 1AK ChemTech, 217-2, Sinseong-dong, Yuseong-gu, Daejeon, 305-345, Korea
  • 2Korea Testing and Research institute for Chemical Industry, 88-2, 8th street, Yeongdeungpo-dong, Yeongdeungpo-gu, Seoul, 150-038, Korea
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초록
인쇄회로기판(PCB)과 같은 전자부품을 제조시에 솔더링을 하기 위하여 플럭스나 솔더페이스트를 사용하며 솔더링 후에 부품에 잔류한 플럭스나 솔더페이스트를 제거하여야하는데 이것은 이들 물질이 잔류하였을 경우 부식이나 누전을 초래하여 부품의 성능을 떨어뜨리거나 고장을 일으킬 수 있다. 솔더링 후에 플럭스와 솔더플럭스 잔류물을 제거하기 위하여 오존파괴물질 세정제인 1,1,1-trichloroethane이나 HCFC-141b가 아직까지 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 이들 오존파괴성질을 가진 세정제를 대체하기 위하여 인화점이 존재하지 않는 비수계세정제를 개발하였고 산업현장 적용도 시도해 보았다. 인화점이 존재하지 않는 세정제를 개발하기 위해 탄화수소계 용제를 주 용제로 하고 글리콜에테르계, 에스테르계 및 불소계 용제를 첨가하여 비수계세정제를 배합하였고 이들의 물성 및 세정성을 평가하였다. 그리고 이들 배합세정제 중에 세정력이 뛰어난 세정제를 현장에 적용하여 보았다. 또한 배합된 비수계세정제의 사용후에 재활용 가능성을 평가하기 위하여 감압증류장치를 가동하여 사용 후의 세정제를 재활용시에 요구되는 운전 조건과 재활용율을 구하여 보았다. 배합세정제의 물성 측정 결과 모두 표면장력이 18.0~20.4 dyne/cm으로 비교적 낮았고 습윤지수도 비교적 높아 오염물에 대한 습윤력과 침투력이 우수할 것으로 기대되었고 불소계용제를 첨가하여 배합한 세정제는 인화성이 없음이 확인되어 사용하고 보관하기에 안전하리라 사료된다. 플럭스 및 솔더페이스트 세정 연구 실험 결과 대체목표세정제인 1,1,1-TCE와 HCFC-141b보다 세정력이 우수함을 확인할 수 있었다. 그리고 배합세정제 중에 우수한 세정제를 선정하여 HCFC-141b를 사용하는 산업현장의 PCB 세정에 적용한 결과 HCFC-141b보다 우수한 세정을 나타내어 산업현장에 적용 가능성을 보여 주었다. 또한 이들 제품을 감압증류장치를 이용하여 재활용 가능성을 평가 결과 운전조건 100~110 ℃, 20~30 mbar에서 91.9~97.5%를 재활용할 수 있음을 보여주었다.
Flux or solder is used in soldering process for manufacturing electronic parts such as printed circuit boards(PCB). After soldering process, residual flux and solder paste on the parts should be removed since their residuals could cause performance degradation or failure of parts due to their corrosion and electric leakage. Ozone depletion substances such as 1,1,1- trichloroethane (TCE) and HCFC-141b have widely been using for removal of residual flux and solder paste after soldering process In manufacturing of electronic parts until now. In this study, non-aqueous cleaning agents without flash point were developed and applied to industrial field for replacement of cleaning agents with ozone depletion. In order to develop non-aqueous cleaning agents without flash point, they were formulated with hydrocarbon-type solvents as their major components and several additives such as glycol ethers, esters, fluoride- type solvents. And their physical properties and cleaning abilities were evaluated, and they were applied to industrial fields for cleaning of flux and solder on the PCB. And vacuum distillation apparatus were operated to determine their operating conditions and recycling yields for recycling of used cleaning agents formulated in this study. As a result of physical properties measurement of our formulated cleaning agents, they were expected to have good wetting and penetrating power since their surface tensions were relatively low as 18.0~20.4 dyne/cm2 and their wetting indices are relatively large. And some cleaning agents holding fluoride-type solvents as their components did not have any flash point and they seemed to be safe in their handling and storage. The cleaning experimental results showed that some cleaning agents were better in their cleaning of flux and solder paste than 1,1,1-TCE and HCFC-141b. And industrial application results of the formulated cleaning agents for cleaning PCB indicated that they can be applicable to industry due to their good cleaning capability in comparison with HCFC-141b. The recycling experiments of the used formulated cleaning agents through a vacuum distillation apparatus also showed that their 91.9~97.5% could be recycled with its proper operating conditions.
Keywords:Non-aqueous cleaning agents;Hydrocarbon-type;Flux cleaning;Flash point;Ozone depletion substances (ODS)
  1. Jung YW, “Evaluation of Cleaning Ability of Formulated CFCAlternative Hydrocarbon-based Cleaning Agents and Their Application to Industrial Fields,” M. S. Dissertation, The University of Suwon, Suwon (2007)
  2. Bae JH, Prospect. Ind. Chem., 8(2), 25 (2005)
  3. Jung YW, Lee HY, Lee MJ, Song AR, Bae JH, Clean Technol., 12(4), 250 (2006)
  4. Jung YW, Lee HY, Bae JH, Clean Technol., 13(2), 143 (2007)
  5. Brandrup J, Immergut EH, Grulke EA, “Polymer Handbook,” 4th ed. Wiley Interscience, New York, 671 (1999)
  6. Park JN, Kim EJ, Jung YW, Kim H, Bae JH, Clean Technol., 11(3), 129 (2005)
  7. Park SW, “Development of Environmental-friendly Aqueous Cleaning agents-Characterization of their Physical properties and Evaluation of their Cleaning Performance,” M. S. Dissertation, The University of Suwon, Suwon (2002)