(57)【要約】【課題】  フラックスの回収効率を向上させ、炉内部の浄化度合いを高めるとともに、フラックスの粘度を下げ、常温時でも液状を維持することで、フラックス回収部のメンテナンスを容易にするフラックス回収方法及び装置を提供する。【解決手段】  雰囲気ガスに含まれるロジン粒子１６と、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子１７とを、フラックス回収部側導入口４の手前の混合部３９で混合し、混合粒子１８を含むガスを、電気集塵方式で浄化する。ロジン粒子に、溶剤粒子が付着し、凝集、大粒子化することで、コロナ放電の帯電がしやすくなり、電気集塵方式におけるフラックス回収率が向上するとともに、溶剤粒子にロジン粒子が溶解することで、回収したフラックスの粘度が下がるようになる。【選択図】図１
2020001054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフロー炉の内部の雰囲気ガスをフラックス回収部に導入して前記雰囲気ガス中のフラックスを回収する、フラックス回収方法であって、
前記雰囲気ガスに含まれるロジン粒子と、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子とを、フラックス回収部側導入口の手前で混合する工程と、
前記混合した混合粒子を含むガスから、電気集塵方式で混合粒子を回収する工程と、を有するフラックス回収方法。
【請求項２】
前記回収工程において、前記ロジン粒子の粒径分布のメジアンが、前記混合粒子の粒径分布のメジアンよりも小さい、請求項１に記載のフラックス回収方法。
【請求項３】
前記混合工程において、前記気化した溶剤又は前記霧状化した溶剤粒子の溶剤は、ロジン成分が溶解する溶剤と、極性プロトン性溶剤と、引火点が、前記ロジン粒子を含む雰囲気ガスの温度よりも高い溶剤とのうちのいずれかの溶剤である、請求項１記載のフラックス回収方法。
【請求項４】
前記混合工程及び前記回収工程を実施するフラックス回収装置は、
電気集塵方式のフラックス回収部と、
リフロー炉の内部から雰囲気ガスを導出する導出口と、前記導出口から前記導出された雰囲気ガスを前記フラックス回収部に導入する導入口とを接続する第１配管と、
前記導出口と前記導入口との間の前記第１配管内に、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子を供給し、前記気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子と前記雰囲気ガスのロジン粒子とを混合して混合粒子を形成する混合部とを備えるとともに、
前記導出口は、第１の導出口と第２の導出口との二つで構成し、
前記第１の導出口は、前記リフロー炉のプリヒートゾーンから、前記気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子を導出し、
前記第２の導出口は、前記リフロー炉の内部から前記雰囲気ガスを前記第１配管内に導出し、
前記混合部は、前記フラックス回収部の前記導入口と前記第２の導出口とを接続する前記第１配管と、前記第１配管の前記フラックス回収部の前記導入口の手前の部分と、前記第１の導出口とを接続する第２配管とをさらに備える前記フラックス回収装置に接続された前記リフロー炉において、
前記混合工程のとき、前記溶剤が含まれるソルダペーストが塗布された回路基板を搬送する、請求項３に記載のフラックス回収方法。
【請求項５】
前記混合工程及び前記回収工程を実施する、電気集塵方式のフラックス回収部であって、
リフロー炉の内部から雰囲気ガスを導出する導出口と、前記導出口から前記導出された雰囲気ガスを前記フラックス回収部に導入する導入口とを第１配管で接続し、
前記導出口と前記導入口との間の前記第１配管内に、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子を供給し、前記気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子と前記雰囲気ガスのロジン粒子とを混合して混合粒子を形成する混合部を有するとともに、
前記導出口は、第１の導出口と第２の導出口との二つで構成し、
前記第１の導出口は、前記リフロー炉のプリヒートゾーンから、前記気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子を導出し、
前記第２の導出口は、前記リフロー炉の内部から前記雰囲気ガスを前記第１配管内に導出し、
前記混合部は、前記フラックス回収部の前記導入口と前記第２の導入口とを接続する前記第１配管と、前記第１配管の前記フラックス回収部の前記導入口の手前と、前記第１の導入口とを接続する第２配管とで構成されるフラックス回収部に接続された前記リフロー炉に、前記混合工程のとき、前記溶剤が含浸された回路基板を搬送する、請求項３に記載のフラックス回収方法。
【請求項６】
電気集塵方式のフラックス回収部と、
リフロー炉の内部から雰囲気ガスを導出する導出口と、前記導出口から前記導出された雰囲気ガスを前記フラックス回収部に導入する導入口とを接続する第１配管と、
前記導出口と前記導入口との間の前記第１配管内に、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子を供給し、前記気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子と前記雰囲気ガスのロジン粒子とを混合して混合粒子を形成する混合部とを備える、フラックス回収装置。
【請求項７】
前記混合部は、前記フラックス回収部の前記導入口の手前で、前記第１配管内の前記雰囲気ガスに、前記溶剤を噴霧するスプレーである、請求項６に記載のフラックス回収装置。
【請求項８】
前記導出口は、第１の導出口と第２の導出口との二つで構成し、
前記第１の導出口は、前記リフロー炉のプリヒートゾーンから、前記気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子を導出し、
前記第２の導出口は、前記リフロー炉の内部から前記雰囲気ガスを前記第１配管内に導出し、
前記混合部は、前記フラックス回収部の前記導入口と前記第２の導入口とを接続する前記第１配管と、前記第１配管の前記フラックス回収部の前記導入口の手前と、前記第１の導入口とを接続する第２配管とをさらに備える、請求項６に記載のフラックス回収装置。
【請求項９】
前記混合部の、手前の雰囲気ガスに含まれる粒子の粒径分布のメジアンが、前記混合部の、後の雰囲気ガスに含まれる粒子の粒径分布のメジアンよりも小さい、請求項６〜８のいずれか１つに記載のフラックス回収装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１つに記載のフラックス回収装置を備えるリフロー炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラックス成分を含むガスから、フラックス成分を回収することにより、リフロー炉又はフロー槽内部のフラックス回収方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回路基板に電子部品をはんだ付け処理する場合、リフロー炉又はフロー槽等が使用されている。例えば、リフロー炉は、回路基板に塗布されたソルダペーストの、主に溶剤を揮発させるプリヒートゾーンと、フラックス成分中の主成分であるロジン成分を蒸散させるとともに、はんだ粉末を溶融させる本加熱ゾーンと、はんだを固化及び回路基板自体を冷却させる冷却ゾーンとから構成されている。回路基板にソルダペーストを塗布し、その上に電子部品を載置させてから、リフロー炉に搬送する過程で、加熱溶融させることにより、回路基板と電子部品とを電気的に接続する。つまり、はんだ付け処理を行う。
【０００３】
なお、はんだ付け処理を行う雰囲気は、不活性ガス又は窒素を充填させた雰囲気、又は、空気雰囲気となっているのが、一般的である。
【０００４】
回路基板に塗布されたソルダペーストは、本加熱ゾーンでは、フラックス成分中の主成分であるロジン成分が、高温に曝されるとロジン粒子となって炉内に蒸散する。このロジン粒子は、炉内で比較的温度の低い部分、例えば回路基板を炉内に搬送するコンベア、炉内の内壁面、天板表面、ノズルプレート、冷却プレート、又は、ラビリンス等の箇所で結露し、さらに温度が下がると、ロジン成分の固形物又は粘着物となる。これら固形物又は粘着物が、リフロー炉を構成する各構成部に大量に付着すると問題が生じる。
【０００５】
例えば、固形物又は粘着物がコンベアに大量に付着すると、回路基板がコンベアに粘着して搬出時に回路基板がコンベアから離れず、コンベアのスプロケットに回路基板が巻き込まれて、回路基板が破損する問題が発生する。又は、固形物又は粘着物が炉内壁面又は天板表面に大量に付着すると、堆積したヒューム固形物が、搬送中の回路基板上に落下して、回路基板を汚すといった問題などが発生する。
【０００６】
そこで、これら固形物又は粘着物の付着による問題を解決するため、炉内のフラックス成分を除去する方法又は装置が提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１では、リフロー炉で発生した雰囲気ガスを、炉体外に設置したフラックス回収部に、吸引し、フラックス回収部内で、吸引した雰囲気ガスを熱交換方式で冷却することで、フラックス成分を回収する装置が提案されている。
【０００８】
図８は、回路基板の搬送方向に対して直交する面で切断した場合の切断面で、リフロー炉を見た図である。フラックス回収部１０２が、リフロー炉１０１の最も雰囲気ガスの汚れが大きいゾーンに、設置されている。リフロー炉１０１の内部から雰囲気ガスを導出するための炉側導出口１０３が、フラックス回収部１０２の回収部側導入口１０４と接続され、リフロー炉１０１の内部へ雰囲気ガスを導入するための炉側導入口１０５が、フラックス回収部１０２の回収部側導出口１０６と接続されている。フラックス回収部１０２の内部には、ラジエーター１０７が設置され、吸い込んだ雰囲気ガスを冷却して、雰囲気ガスからフラックス成分を析出させて回収している。
【０００９】
また、特許文献２では、リフロー炉で発生した雰囲気ガスを、炉体外に設置したフラックス回収部に、吸引し、フラックス回収部内で、電気集塵方式で、雰囲気ガスから、ロジン粒子を分離除去することで、フラックス成分を回収する装置が提案されている。
【００１０】
図９は、特許文献２の回路基板の搬送方向に対して、鉛直方向に平行な面で切断した場合の切断面で、リフロー炉を見た図である。リフロー炉２０１は、回路基板に塗布されたソルダペーストの、主に溶剤を揮発させるプリヒートゾーン２０８と、フラックス成分中の主成分であるロジン成分を蒸散させるとともに、はんだ粉末を溶融させる本加熱ゾーン２０９と、はんだを固化及び回路基板自体を冷却させる冷却ゾーン２１０とから構成されている。特許文献２においては、最も炉内がフラックスで汚染される本加熱ゾーン２０９と冷却ゾーン２１０との間に、フラックス回収部２０２への炉側導出口２０３を設け、配管等を介して、回収部側導入口２０４に接続している。
【００１１】
フラックス回収部２０２には、コロナ放電部２１１と、アース側電極２１２と、ファン２１３とで構成されている。この場合、ファン２１３で炉内の雰囲気ガスをフラックス回収部２０２に吸引し、回収部側導出口２０６から屋外に排気している。
【００１２】
フラックス回収部２０２に、リフロー炉で発生したロジン粒子を含んだ雰囲気ガスが通過すると、コロナ放電部２１１で発生したコロナ放電がロジン粒子に負の帯電をして、帯電したロジン粒子がアース側電極にトラップ、つまり、アース側電極に付着することでフラックス成分を回収している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第５３６６３９５号
【特許文献２】特許第４５８０５９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記従来の構成では、フラックスの回収率が低く、そのため、炉内部の浄化度合いが低いこと、加えて、回収したフラックスの粘度が高く、特に約３０℃付近の常温状態では、フラックスがフラックス回収部内部で固着してしまい、フラックス回収部自体のメンテナンスが、困難になるという課題を有している。
【００１５】
実際に、本発明者は、図８のような熱交換方式及び図９のような電気集塵方式のフラックス回収部１０２，２０２の回収部側導入口１０４，２０４に、導入口側測定ポート１１４，２１４をそれぞれ設置し、また回収部側導出口１０６，２０６に導出口側測定ポート１１５，２１５をそれぞれ設置し、それぞれのポートにＴＳＩ社製リアルタイム自排微粒子解析装置ＥＥＰＳ３０９０を接続した。そして、導入口側における単位体積あたりの雰囲気ガスに含まれる粒子重量と、導出口側における単位体積あたりの雰囲気ガスに含まれる粒子重量とをそれぞれ測定し、それらの差分から、フラックス回収効率を算出した。また、加えて、その際に回収したフラックス成分の粘度も測定した。
【００１６】
図１０に、その結果表を示す。熱交換方式におけるフラックス回収率は、９．５％で、残り約９０％は、そのままリフロー炉に戻していることになっている。一方、電気集塵方式におけるフラックス回収率は６０．１％と、熱交換方式よりも高いフラックス回収率となっているが、残り約４０％を炉に戻しているので、両者ともにリフロー炉の浄化効果を発揮できているとは言い難い。さらに、回収したフラックスは、粘度が１００Ｐａ・ｓを超えている。これは、ほぼ流動性がなく、フラックス回収部内部の壁面等の表面にフラックス成分が固着することを示している。
【００１７】
なお、熱交換方式において、導入口側測定値が、電気集塵方式の導入口側測定値に比べ、低くなっているのは、フラックス回収方式の他に、リフロー炉特有の吸引構造における装置上の違いがあるものと推測するが、この際、フラックス回収率さえ比較すれば、方式の差異について比較できるものと考える。
【００１８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、フラックスの回収効率を向上させ、炉内部の浄化度合いを高めるとともに、フラックスの粘度を下げ、常温時でも液状を維持することで、フラックス回収部のメンテナンスを容易にするフラックス回収方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１９】
前記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかるフラックス回収方法は、
リフロー炉の内部の雰囲気ガスをフラックス回収部に導入して前記雰囲気ガス中のフラックスを回収する、フラックス回収方法であって、
前記雰囲気ガスに含まれるロジン粒子と、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子とを、フラックス回収部側導入口の手前で混合する工程と、
前記混合した混合粒子を含むガスから、電気集塵方式で混合粒子を回収する工程と、を有する。
【００２０】
前記目的を達成するために、本発明の別の態様にかかるフラックス回収装置は、
電気集塵方式のフラックス回収部と、
リフロー炉の内部から雰囲気ガスを導出する導出口と、前記導出口から前記導出された雰囲気ガスを前記フラックス回収部に導入する導入口とを接続する第１配管と、
前記導出口と前記導入口との間の前記第１配管内に、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子を供給し、前記気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子と前記雰囲気ガスのロジン粒子とを混合して混合粒子を形成する混合部とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明の前記態様にかかるフラックス回収方法及び装置によれば、フラックスの回収率を向上させ、炉内部の浄化度合いを高めるとともに、フラックスの粘度を下げ、常温時でも液状を維持することで、フラックス回収部の清掃を容易にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるフラックス回収方法を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における実験装置を示す図
【図３Ａ】本発明の実施の形態１における電気集塵前の導入口側のロジン粒子の粒径分布（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図
【図３Ｂ】本発明の実施の形態１における電気集塵後の導出口側のロジン粒子の粒径分布（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図
【図３Ｃ】本発明の実施の形態１における電気集塵前の導入口側の混合粒子の粒径分布（溶剤が２−エチルヘキシルジグリコールの場合）（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図
【図３Ｄ】本発明の実施の形態１における電気集塵後の導出口側の混合粒子の粒径分布（溶剤が２−エチルヘキシルジグリコールの場合）（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図
【図４Ａ】本発明の実施の形態１における電気集塵前の導入口側のロジン粒子の粒径分布（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図
【図４Ｂ】本発明の実施の形態１における電気集塵後の導出口側のロジン粒子の粒径分布（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図
【図４Ｃ】本発明の実施の形態１における電気集塵前の導入口側の混合粒子の粒径分布（溶剤が２−（２−ヘキシルオキシエトキシ）エタノールの場合）（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図
【図４Ｄ】本発明の実施の形態１における電気集塵後の導出口側の混合粒子の粒径分布（溶剤が２−（２−ヘキシルオキシエトキシ）エタノールの場合）（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における効果を示す表を示す図
【図６】本発明の実施の形態１の変形例におけるフラックス回収装置構造を示す図
【図７】本発明の実施の形態２におけるフラックス回収装置構造を示す図
【図８】特許文献１に記載の従来のフラックス回収装置を示す図
【図９】特許文献２に記載の従来のフラックス回収装置を示す図
【図１０】熱交換方式と電気集塵方式のフラックス回収性能比較表を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるフラックス回収装置５０によるフラックス回収方法を示す図である。図１において、
フラックス回収装置５０は、フラックス回収部２と、導入側配管８と、混合部３９とを少なくとも備えている。
【００２５】
フラックス回収部２は、リフロー炉１に導入側配管８で接続されている。詳しくは、リフロー炉１の内部から雰囲気ガスを導出するためのリフロー炉１の炉側導出口３が、フラックス回収部２の回収部側導入口４と配管８で接続され、リフロー炉１の内部へ雰囲気ガスを導入するためのリフロー炉１の炉側導入口５が、フラックス回収部２の回収部側導出口６と導出側配管４８で接続されている。
【００２６】
混合部３９は、導出口３と導入口４との間の配管８に配置されて、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子１７を供給して、リフロー炉１からの雰囲気ガスと混合する。
【００２７】
混合部３９の一例としては、図１に示すように、導出口３から導入口４に向けての配管８に対して、配管８の中心軸に交差する（例えば直交する）ように分岐配管８ａが接続された分岐配管接続部３９ａで構成してもよい。分岐配管接続部３９ａでは、リフロー炉１で発生したロジン粒子１６を含む雰囲気ガスが、導出口３から導入口４に向けての配管８内を流れるとき、分岐配管８ａから、溶剤粒子１７を含むガスが、配管８内の雰囲気ガス内に流れ込んで、２つのガスが混合される。
【００２８】
混合部３９の別の例としては、図２に示すように、導出口３から導入口４に向けての配管８内に配置されたスプレー２２で構成してもよい。スプレー２２では、リフロー炉１で発生したロジン粒子１６を含む雰囲気ガスが、導出口３から導入口４に向けての配管８内を流れるとき、スプレー２２から、溶剤粒子１７を含むガスが、タンク２２ａから配管８内の雰囲気ガス内に噴霧して、２つのガスが混合される。
【００２９】
図１において、フラックス回収部２は、平行平板電極１１ａ，１２を内蔵している。この平行平板電極１１ａ，１２は、金属の平板１１ａの対向面に針状の電極１１ｂが設置されたコロナ放電部１１と、平板１１ａに対向しかつ平板１１ａと同じく金属の平板のアース側電極１２とで構成されて、平行平板電極１１ａ，１２間の空間４７を、気流が通過する仕組みになっている。電源２９からコロナ放電部１１に負の高電圧をかけると、多数の針状の電極１１ｂの先端からコロナ放電が発生し、アース側電極１２向かって放射される。同時に、平行平板電極１１ａ，１２間は、高電位差になっている。この平行平板電極１１ａ，１２間の空間４７に、粒子１８を含むガスが通過すると、その粒子１８が負の帯電をすると同時に、平行平板電極１１ａ，１２間の高電位差のために、アース側電極１２側に引き寄せられる。その結果、粒子１８は、アース側電極１２に付着し、堆積して回収される。アース側電極１２とコロナ放電部１１との金属の材質としては、導電性のある材質であれば特に何でもよく、例えば、一般的な構造部材として使用する材質、銅、アルミ、ステンレス、又は、真鍮であれば、特に問題はない。
【００３０】
実施の形態１のフラックス回収方法は、リフロー炉１で発生したロジン粒子１６を含む雰囲気ガスは、配管８の回収部側導入口４の手前の混合部３９で、溶剤粒子１７を含むガスと混合することを特徴としている。混合部３９によりロジン粒子１６と溶剤粒子１７とが配管８内で混合すると、ロジン粒子１６と溶剤粒子１７とが混合した混合粒子１８が、配管８内で形成される。この混合粒子１８は、ロジン粒子１６と溶剤粒子１７とが凝集し、またロジン粒子１６が溶剤粒子１７に溶解して、ロジン粒子１６よりも大粒子化したものである。
【００３１】
本発明者は、実際に、以下の２つの方法でフラックス回収率の比較実験を行った。第１の方法は、ロジンを揮発させてロジン粒子１６を発生させた熱風のみをフラックス回収部２に通過させ、ロジン粒子１６を電気集塵方式で回収する方法である。第２の方法は、溶剤粒子１７を発生させ、回収部側導入口４の手前の混合部３９でロジン粒子１６と溶剤粒子１７とを混合し、混合粒子１８を形成させた上で、フラックス回収部２に通過させ、混合粒子１８を電気集塵方式で回収する方法である。
【００３２】
フラックス回収部２の回収部側導入口４に、導入口側測定ポート１４を設置し、また回収部側導出口６に導出口側測定ポート１５を設置し、それぞれのポート１４，１５にＴＳＩ社製リアルタイム自排微粒子解析装置ＥＥＰＳ３０９０を接続した。そして、導入口側における単位体積あたりの雰囲気ガスに含まれる粒子重量と、導出口側における単位体積あたりの雰囲気ガスに含まれる粒子重量及び粒径分布を測定し、その差分から、フラックス回収率を算出した。また、加えて、その際に回収したフラックス成分の粘度も測定した。
【００３３】
さらに、この比較実験において、溶剤粒子１７の種類を選定するにあたっては、下記の点に着目して、溶剤粒子１７の選定を行った。
【００３４】
〈要件（１）〉溶剤粒子は、ロジン成分と親和性が高い。すなわち、ロジン成分が溶解する溶剤であること。
【００３５】
〈要件（２）〉溶剤粒子は、コロナ放電において帯電しやすい溶剤であること。すなわち、極性プロトン性溶剤（分子構造に水素結合がある）であること。
【００３６】
〈要件（３）〉溶剤粒子の溶剤の引火点が、ロジン粒子を含むガスの温度よりも高いこと。
【００３７】
〈要件（１）〉及び〈要件（２）〉は、実施の形態１のフラックスの粘度を下げる効果及びコロナ放電でのフラックス回収効率を向上させるために重要な要件である。加えて、〈要件（３）〉は、もしロジン粒子を含むガスと、ロジン粒子を含むガスの温度よりも低い引火点の溶剤粒子を含むガスとが混合された場合、爆発してしまう危険性を取り除くために重要な要件である。
【００３８】
これらのことを鑑み、本発明者は、該当する溶剤粒子１７の一例として、２−エチルヘキシルジグリコールと、２−（２−ヘキシルオキシエトキシ）エタノールとを選定して実験を行った。なお、選定した溶剤は、あくまで一例であり、前記の〈要件（１）〉と、〈要件（２）〉と、〈要件（３）〉とを満足していれば、いかなる溶剤を選定しても良い。
【００３９】
図２は、本発明の実施の形態１における実験装置を示す図である。図２に示すように、ロジン成分を揮発させてロジン粒子１６を発生させるに当たり、図１の配管８のリフロー炉接続側の端部に、熱風発生機２０をリフロー炉の代わりとして接続し、配管８の途中経路に容器１９を設置した。熱風発生機２０では１５０℃の熱風を１ｍ３／ｍｉｎの風量で発生させながら、容器１９にはロジン５１を予め入れ、容器１９の底部のヒーターステージ２１でロジン５１を２００℃から３００℃に加熱し、ロジン粒子１６を容器１９内で発生させた。
【００４０】
ロジンは、富士フイルム和光純薬株式会社製の化学名としてデヒドロアビエチン酸９０．０％の製品を用いた。ロジンの物性値としては、融点は１７２℃で、気化する温度は、およそ２００℃から４００℃である。前記の条件でロジン粒子１６を発生させたのは、実際のリフロー炉における本加熱ゾーンの炉内温度、及び、フラックス回収部２に導入される際の風量を再現させるためである。
【００４１】
また、溶剤粒子１７を発生させるに当たり、途中経路に、混合部３９の一例として機能するスプレー２２を設置した。スプレー２２の設置箇所においては、溶剤の温度が引火点の温度以下になるように調整しながら、スプレー２２から該当の溶剤を配管８内に噴霧させた。噴霧された溶剤は、直ちに、霧状化した溶剤粒子１７を含む、気化した溶剤となり、ロジン粒子１６と混合して、混合粒子１８となる。
【００４２】
ロジン粒子１６の発生量と溶剤粒子１７の発生量との重量比は、およそ４：１になるように調節しつつスプレー２２で噴霧した。
【００４３】
図３Ａから図３Ｄ及び図４Ａから図４Ｄは、それぞれ、前記実験の粒径分布の比較結果である。図３Ｃから図３Ｄにおいては、溶剤を２−エチルヘキシルジグリコールにして実験を行った。
【００４４】
図３Ａ及び図３Ｂはロジン粒子１６のみを電気集塵方式のフラックス回収部２に導入し、導入口側測定ポート１４及び導出口側測定ポート１５で粒径分布をそれぞれ測定した結果を示す図である。すなわち、図３Ａは、電気集塵前の導入口側のロジン粒子１６の粒径分布（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図である。図３Ｂは、電気集塵後の導出口側のロジン粒子１６の粒径分布（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図である。この場合、導入口側測定ポート１４で測定された粒子の粒径は、メジアンを代表値とすると、１４３．３ｎｍであることが分かる。さらに、導出口側測定ポートで測定された粒径分布から、導入口側における単位体積あたりのガスに含まれる粒子重量と、導出口側における単位体積あたりのガスに含まれる粒子重量との差分を計算し算出した。その結果、ロジン粒子１６のみを電気集塵方式で回収した回収率は、５４％であった。
【００４５】
一方、図３Ｃ及び図３Ｄは、スプレー２２から該当の溶剤を配管８内に噴霧させてロジン粒子１６と溶剤の粒子１６とを混合して、混合粒子１８を形成させ、電気集塵方式のフラックス回収部２に導入し、導入口側測定ポート１４及び導出口側測定ポート１５で粒径分布を測定した結果を示す図である。図３Ｃは、電気集塵前の導入口側の混合粒子の粒径分布（溶剤が２−エチルヘキシルジグリコールの場合）（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図である。図３Ｄは、電気集塵後の導出口側の混合粒子の粒径分布（溶剤が２−エチルヘキシルジグリコールの場合）（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図である。この場合、導入口側測定ポート１４で測定された粒子の粒径は、メジアンを代表値とすると、１９１．１ｎｍであることが分かる。すなわち、ロジン粒子１６の粒径分布のメジアンが、混合粒子１８の粒径分布のメジアンよりも小さいことを意味している。さらに、導出口側測定ポート１５で測定された粒径分布から、導入口側測定ポートで測定された粒径分布から、導入口側における単位体積あたりのガスに含まれる粒子重量と、導出口側における単位体積あたりのガスに含まれる粒子重量との差分を計算し算出した。その結果、混合粒子１８を電気集塵方式で回収した回収率は、９２％であった。
【００４６】
さらに、図４Ｃから図４Ｄにおいては、溶剤を、前記とは別の２−（２−ヘキシルオキシエトキシ）エタノールにして実験を行った。
【００４７】
図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂとは異なる、ロジン粒子１６のみを電気集塵方式のフラックス回収部２に導入し、導入口側測定ポート１４及び導出口側測定ポート１５で粒径分布を測定した結果を示す図である。すなわち、図４Ａは、図３Ａとは異なる、電気集塵前の導入口側のロジン粒子１６の粒径分布（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図である。図４Ｂは、図３Ｂとは異なる、電気集塵後の導出口側のロジン粒子１６の粒径分布（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図である。この場合、導入口側測定ポート１４で測定された粒子の粒径は、メジアンを代表値とすると、１０７．５ｎｍであることが分かる。さらに、導出口側測定ポート１５で測定された粒径分布から、導入口側における単位体積あたりのガスに含まれる粒子重量と、導出口側における単位体積あたりのガスに含まれる粒子重量との差分を計算し算出した。その結果、ロジン粒子１６のみを電気集塵方式で回収した回収率は、６２％であった。
【００４８】
一方、図４Ｃ及び図４Ｄは、スプレー２２から該当の溶剤を配管８内に噴霧させてロジン粒子１６と溶剤の粒子１６とを混合して、混合粒子１８を形成させ、電気集塵方式のフラックス回収部２に導入し、導入口側測定ポート１４及び導出口側測定ポート１５で粒径分布を測定した結果を示す図である。図３Ｃは、電気集塵前の導入口側の混合粒子の粒径分布（溶剤が２−（２−ヘキシルオキシエトキシ）エタノールの場合）（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図である。図３Ｄは、電気集塵後の導出口側の混合粒子の粒径分布（溶剤が２−（２−ヘキシルオキシエトキシ）エタノールの場合）（ｎｍ単位）と検出量（μｇ／ｍ３単位）との関係を示す図である。この場合、導入口側測定ポート１４で測定された粒子の粒径は、メジアンを代表値とすると、１９１．１ｎｍであることが分かる。さらに、導出口側測定ポート１５で測定された粒径分布から、導入口側における単位体積あたりのガスに含まれる粒子重量と、導出口側における単位体積あたりのガスに含まれる粒子重量との差分を計算し算出した。その結果、混合粒子１８を電気集塵方式で回収した回収率は、９４％であった。
【００４９】
図５に、前記結果と、合わせて回収されたフラックスの粘度を測定した結果とを合わせ、比較表に示した図である。この結果から、溶剤を適切に選べば、ロジン粒子１６と溶剤粒子１７とを混合させた混合粒子１８は、ロジン粒子１６のみの場合に比べ、粒径が大きくなり、それと、溶剤が極性プロトン性溶剤であることも相まって、フラックス回収率が向上し、９０％以上の回収率になったことを示している。また、それに加えて、ロジン成分が溶剤に溶解することにより、フラックス粘度が、ほぼ流動性のない１００Ｐａ・ｓ以上の粘度から、６０Ｐａ・ｓ以下の粘度に下がった。ここで、６０Ｐａ・ｓ以下の粘度とは、柔らかい固形物のようなハンドクリーム程度の粘度であることから、フラックス粘度が、流動性のある、はちみつ又はシャンプー程度の粘度まで下がったことを示している。
【００５０】
このようなフラックス回収方法によれば、リフロー炉１の内部からフラックス回収部２に導入する雰囲気ガスであって、
雰囲気ガスに含まれるロジン粒子１６と、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子１７を、フラックス回収部側導入口４の手前の混合部３９で混合する工程と、
前記混合部３９で混合した混合粒子１８を含むガスを、電気集塵方式で浄化する工程と、
を有することを特徴とする。このようなフラックス回収方法で、炉内浄化を行うと、雰囲気ガスに含まれるロジン粒子１６に、溶剤粒子１７が付着し、凝集して大粒子化することで、帯電しやすくなり、電気集塵方式におけるフラックス回収率が向上するとともに、溶剤粒子１７にロジン粒子１６が溶解することで、回収したフラックスの粘度が下がるようになるため、リフロー炉１の内部の清浄度合いを維持する効果と、フラックス回収部２の内部の清掃を容易にする効果が得られる。
【００５１】
図６は、本発明の実施の形態１の変形例におけるフラックス回収部２を示す図である。図６において、図８と、図９と、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５２】
リフロー炉１は、プリヒートゾーン７、本加熱ゾーン９、及び、冷却ゾーン１０で構成されている。回路基板２３は、ソルダペースト２４が複数個所に塗布され、その上に電子部品２５が載置されている。回路基板２３は、リフロー炉１の入り口からコンベア５３で搬送され、プリヒートゾーン７、本加熱ゾーン９、及び、冷却ゾーン１０を通過する。回路基板２３に塗布されたソルダペースト２４に含まれる成分は、プリヒートゾーン７では、主に溶剤が揮発する。本加熱ゾーン９では、フラックス成分が揮発及び蒸散するとともに、はんだ粉末が溶融する。冷却ゾーン１０では、はんだが固化する。このように処理されることで、電子部品２５と回路基板２３とがはんだを介して電気的に接合される。
【００５３】
本発明の実施の形態１の変形例におけるフラックス回収部２においては、リフロー炉１と電気集塵方式のフラックス回収部２とが配管８，４８で接続されている。最も炉１内がフラックスで汚染される本加熱ゾーン９と冷却ゾーン１０との間に、フラックス回収部２への炉側導出口３を設けている。炉側導出口３は、配管８で回収部側導入口４に接続している。冷却ゾーン１０には、フラックス回収部２からの炉側導入口５を設けている。炉側導入口５は、配管４９で回収部側導出口６に接続している。
【００５４】
フラックス回収部２は、実施の形態１と同様なコロナ放電部１１とアース側電極１２とに加えて、ファン１３を備えて構成している。この場合、ファン１３で、導出側配管４８とフラックス回収部２と配管8とを介して、炉１内の雰囲気ガスを吸引し、吸引した雰囲気ガスを、回収部側導出口６から配管４９を介して冷却ゾーン１０に戻している。
【００５５】
なお、炉側導出口３は、基本的に、炉１内が最もフラックスで汚染されている箇所に設置するのが良く、この場合、本加熱ゾーン９と冷却ゾーン１０との間に設置したが、あくまで一例であり、炉側導出口３の位置は、これに限定されない。また、炉側導入口５は、冷却ゾーン１０に設置したが、これは、雰囲気ガスを、屋外に排出等、炉１の外部に排出してしまうと、排出した雰囲気ガスと同じ量をリフロー炉１の基板出入り口から吸い込んでしまい、炉１内の温度を冷やしてしまうという悪影響が懸念されるためである。また、窒素雰囲気のリフロー炉１であれば、外気を吸い込んでしまうのでさらに悪影響が懸念されるためである。炉側導入口５は、炉側導出口３の近傍であれば、なお良いが、この場合、あくまで一例であり、これに限定されない。
【００５６】
本発明の実施の形態１の変形例の特徴として、炉側導出口３と回収部側導入口４との間に、スプレー２２を設置して、溶剤を噴霧する混合部３９の一例として機能させている。
【００５７】
このようなフラックス回収部２によれば、電気集塵方式のフラックス回収部２であって、
リフロー炉１の内部から雰囲気ガスを導出する導出口３と、
フラックス回収部２に雰囲気ガスを導入する導入口４を配管８で接続し、
前記導出口と前記導入口の間の配管内に溶剤を噴霧する機構を有することで、
雰囲気ガスに含まれるロジン粒子１６と、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子１７を、フラックス回収部側導入口４の手前の混合部３９で混合し、前記混合部３９で混合粒子１８を生成することにより、凝集して大粒子化させることで、帯電しやすくなり、電気集塵方式におけるフラックス回収率が向上するとともに、溶剤粒子１７にロジン粒子１６が溶解することで、回収したフラックスの粘度が下がるようになるため、リフロー炉１の内部の清浄度合いを維持する効果と、フラックス回収部２の内部の清掃を容易にする効果が得られる。
【００５８】
なお、当然のことながら、実施の形態１で述べた、ロジン粒子１６と、溶剤粒子１７と、混合粒子１８とは、複数の粒子でもよいし、単数の粒子でも良い。
【００５９】
実施の形態１及びその変形例によれば、フラックスの回収率を向上させ、炉１の内部の浄化度合いを高めるとともに、フラックスの粘度を下げ、常温時でも液状を維持することで、フラックス回収部２の清掃を容易にすることが可能になる。
【００６０】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２におけるフラックス回収部を示す図である。図７において、図８、図９、図１、図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００６１】
本発明の実施の形態２においては、リフロー炉１と電気集塵方式のフラックス回収部２とが配管８，４８，４９で接続されている。フラックス回収部２に設置されたファン１３で、配管８，４８とフラックス回収部２とを介して、リフロー炉１の内部の雰囲気ガスをフラックス回収部２に導入することを可能としている。
【００６２】
プリヒートゾーン７に、フラックス回収部２への第１の炉側導出口２６を設け、最も炉内がフラックスで汚染される本加熱ゾーン９と冷却ゾーン１０との間に、第２の炉側導出口２７を設けている。第２の炉側導出口２７からの配管８を回収部側導入口４に接続している。この配管８の中間部に、第１の炉側導出口２６からの配管４６を接続して、混合部３９を形成している。
【００６３】
なお、第２の炉側導出口２７は、基本的に、炉１内が最もフラックスで汚染されている箇所に設置するのが良く、この場合、本加熱ゾーン９と冷却ゾーン１０との間に設置したが、あくまで一例であり、これに限定されない。また、炉側導入口５は、冷却ゾーン１０に設置したが、これは、雰囲気ガスを、屋外に排出等、炉１の外部に排出してしまうと、排出した雰囲気ガスと同じ量を、リフロー炉１の基板出入り口から吸い込んでしまい、炉内の温度を冷やしてしまうという悪影響が懸念されるためである。また、窒素雰囲気のリフロー炉であれば、外気を吸い込んでしまうので、さらに悪影響が懸念されるためである。炉側導入口５は、炉側導出口３の近傍であればなお良いが、この場合、あくまで一例であり、これに限定されない。
【００６４】
前記構成によると、プリヒートゾーン７で、回路基板２３に塗布されたソルダペースト２４から揮発した溶剤を含む雰囲気ガスを、第１の炉側導出口２６から吸引し、本加熱ゾーン９と冷却ゾーン１０との間で、回路基板２３から揮発及び蒸散するロジン成分を含む雰囲気ガスを、第２の炉側導出口２７から吸引し、回収部側導入口４の手前の混合部３９で、両者の雰囲気ガスを混合することが可能になる。
【００６５】
もしくは、予め、本実施の形態２の混合部３９で混合に使用する溶剤を含浸させた回路基板２３を用いることで、プリヒートゾーン７で、回路基板２３から揮発した溶剤を含む雰囲気ガスを発生させることも可能である。したがって、実施の形態１でのスプレー２２等の溶剤を供給する手段が不要となるので、装置構成の製作コスト又は溶剤のランニングコスト削減の効果がある。
【００６６】
このようなフラックス回収部によれば、電気集塵方式のフラックス回収部２であって、
リフロー炉１のプリヒートゾーン７の内部から雰囲気ガスを導出する第１の炉側導出口２６と、
リフロー炉１の内部から雰囲気ガスを導出する第２の炉側導出口２７と、
フラックス回収部２に雰囲気ガスを導入するフラックス回収部側導入口４と、前記第２の炉側導出口２７の手前の混合部３９を介して前記第２の炉側導出口２７とを配管で接続し、混合部３９と前記第１の炉側導出口２６とを配管４６で接続することを特徴とする。このように構成することで、雰囲気ガスに含まれるロジン粒子１６と、気化した溶剤又は霧状化した溶剤粒子１７とを、フラックス回収部側導入口４の手前の混合部３９で混合し、前記混合粒子１８を生成し、凝集して大粒子化させることで、帯電しやすくなり、電気集塵方式におけるフラックス回収率が向上するとともに、溶剤粒子１７にロジン粒子１６が溶解することで、回収したフラックスの粘度が下がるようになるため、リフロー炉内部の清浄度合いを維持する効果と、フラックス回収部内部の清掃を容易にする効果が得られる。
【００６７】
なお、当然のことながら、実施の形態２で述べた、ロジン粒子１６と、溶剤粒子１７と、混合粒子１８とは、複数の粒子でもよいし、単数の粒子でも良い。
【００６８】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の前記態様にかかるフラックス回収方法及び装置は、電気集塵方式におけるフラックス回収率が向上するとともに、溶剤粒子にロジン粒子が溶解することで、回収したフラックスの粘度が下がるようになるため、リフロー炉内部の清浄度合いを維持する効果と、フラックス回収部内部の清掃を容易にする効果を有し、リフロー炉内の清浄度合い維持に適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１    リフロー炉
２    フラックス回収部
３    炉側導出口
４    フラックス回収部側導入口
５    炉側導入口
６    回収部側導出口
８    導入側配管
８ａ    分岐配管
７    プリヒートゾーン
９    本加熱ゾーン
１０    冷却ゾーン
１１    コロナ放電部
１２    アース側電極
１３    ファン
１４    導入口側測定ポート
１５    導出口側測定ポート
１６    ロジン粒子
１７    溶剤粒子
１８    混合粒子
１９    容器
２０    熱風発生機
２１    ヒーターステージ
２２    スプレー
２２ａ    タンク
２３    回路基板
２４    ソルダペースト
２５    電子部品
２６    第１の炉側導出口
２７    第２の炉側導出口
２９    電源
３９    混合部
３９ａ    分岐配管接続部
４６    配管
４７    平行平板電極間の空間
４８    導出側配管
４９    導出側配管
５０    フラックス回収装置
５１    ロジン
５３    コンベア
１０１    リフロー炉
１０２    フラックス回収部
１０３    炉側導出口
１０４    回収部側導入口
１０５    炉側導入口
１０６    回収部側導出口
１０７    ラジエーター
１１４    導入口側測定ポート
１１５    導出口側測定ポート
２０１    リフロー炉
２０２    フラックス回収部
２０３    炉側導出口
２０４    回収部側導入口
２０６    回収部側導出口
２０８    プリヒートゾーン
２０９    本加熱ゾーン
２１０    冷却ゾーン
２１１    コロナ放電部
２１２    アース側電極
２１３    ファン
２１４    導入口側測定ポート
２１５    導出口側測定ポート
【図１】
2020001054.tif 000003
【図２】
2020001054.tif 000004
【図３Ａ】
2020001054.tif 000005
【図３Ｂ】
2020001054.tif 000006
【図３Ｃ】
2020001054.tif 000007
【図３Ｄ】
2020001054.tif 000008
【図４Ａ】
2020001054.tif 000009
【図４Ｂ】
2020001054.tif 000010
【図４Ｃ】
2020001054.tif 000011
【図４Ｄ】
2020001054.tif 000012
【図５】
2020001054.tif 000013
【図６】
2020001054.tif 000014
【図７】
2020001054.tif 000015
【図８】
2020001054.tif 000016
【図９】
2020001054.tif 000017
【図１０】
2020001054.tif 000018