(57)【要約】【課題】  はんだペーストは電子部品工場等で使用されるが、余った場合は廃棄される。この廃棄されるはんだペーストを再利用する際のはんだ粉末と添加物の成分分離方法とそれによるペーストの再生方法を提供する。【解決手段】はんだペーストを回収分別する分別工程と、この回収されたはんだペーストと溶液を混合し、混合液を得る混合工程により回収されたはんだペーストを溶液で複数回洗浄し、はんだ粉末と不溶性物質と溶液に分離する分離工程を経た後、はんだ粉末を乾燥させ、新たなフラックスと混合してはんだペーストに再生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだペーストを分別回収する分別工程
と、
前記分別されたはんだペーストと溶液を混合し混合液を得る混合工程と、
前記混合液からはんだ粉末と不溶性物質と溶解性物質と前記溶液に分離する分離工程と、
前記はんだ粉末を乾燥させる乾燥工程を有する廃はんだペーストの成分分離方法。
【請求項２】
前記分離工程は、前記混合液を静置し前記はんだ粉末を沈降させる工程と、
前記はんだ粉末を沈降させた混合液の上澄み液を分離する工程
と、
前記上澄み液を濾過し残さと濾過液を分離する工程とを有する請求項１に記載された廃はんだペーストの成分分離方法。
【請求項３】
前記分離工程後のはんだ粉末を分級する工程を有する請求項１乃至請求項２のいずれか１の請求項に記載された廃はんだペーストの成分分離方法。
【請求項４】
前記混合工程と前記分離工程を複数回行う請求項１乃至請求項３のいずれか１の請求項に記載された廃はんだペーストの成分分離方法。
【請求項５】
前記溶液はアルカリ性洗浄剤を含んだ溶液を使用した請求項１乃至請求項４のいずれか１の請求項に記載された廃はんだペーストの成分分離方法。
【請求項６】
前記溶液の温度を１５℃から１００℃の範囲に加温して使用した請求項１乃至請求項５のいずれか１の請求項に記載された廃はんだペーストの成分分離方法。
【請求項７】
はんだペーストを分別回収する分別工程
と、
前記分別されたはんだペーストと溶液を混合し混合液を得る混合工程
と、
前記混合液からはんだ粉末と不溶性物質と溶解性物質と前記溶液に分離する分離工程と、
前記はんだ粉末を乾燥させる乾燥工程
と、
前記はんだ粉末にフラックスを混合分散するフラックス分散工程を有する廃はんだペーストの再生方法。
【請求項８】
前記溶液はアルカリ性洗浄剤を含んだ溶液を使用した請求項７に記載された廃はんだペーストの再生方法。
【請求項９】
前記溶液の温度を１５℃から１００℃の範囲に加温して使用した請求項７乃至請求項８のいずれか１の請求項に記載された廃はんだペーストの再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、はんだのリサイクルに関する発明であり、特にはんだペーストを再利用する際のはんだ粉末と添加物の分離に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】  近年の電子部品の小型化、高密度・微細化に伴い簡便にかつ高精度での実装を可能とした、はんだペーストは、電子機器組立工程においては必須の技術として広く認知されている。
はんだペーストは、はんだインゴットを溶融し、アトマイズ法、遠心分離法といった方法で粒径数〜数十μｍ程度の金属粉体とし、分級後、松脂成分、チキソ剤、溶剤等からなるフラックスを混合して作られる。
そこでこの寿命を延ばすために、はんだ粉末とフラックスを窒素ガスなどの不活性ガスと共に密封して保存する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献１】特開平８−１３２２７６
【０００３】  一方、はんだの回収およびリサイクルに関する発明としては、基板から機械的に剥離させ、回収したはんだを再溶融して再生する方法が開示されている。
【特許文献２】特開２０００−３０７２３９
【０００４】  実装の現場では、はんだペースト容器ごと一定温度の冷蔵庫などに保存して、特性劣化を防止し品質保持の確保に努めているのが実情である。
しかしながら、はんだペーストが経時的に変化して、特性が劣化することは避けられず、上記の先行発明においても、使いきれずに余ったはんだペーストは結局廃棄物として廃棄される。
【０００５】  上記の廃棄されたはんだペーストは、プリント基板から機械的に分離させたはんだと異なり、有機性化学物質等を含有する。そこで、廃棄はんだペーストは燃焼処理することで有機性化学物質等を分解除去し、その後、再溶融して、通常のはんだの原料として再利用されていた。
【０００６】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかし、上記のように燃焼処理した後、再溶融し、はんだのインゴットに戻してから粉体化してはんだペーストに再生するには、大量の熱エネルギーを再度投入する必要がある。
さらに、有機性化学物質の分解に伴い、二酸化炭素や有害ガスも大量に放出される。すなわち、従来の方法による廃棄はんだペーストの再利用方法では、大量の熱エネルギーの再投入や、二酸化炭素、有害ガスといった環境汚染物質を排出するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は上記の課題に鑑みて創出されたもので、はんだペーストを溶液で洗浄してはんだ粉と有機物成分を分離させ再利用するものである。【０００９】  具体的に本発明は、はんだペーストを回収分別する分別工程と前記分別されたはんだペーストと溶液を混合し混合液を得る混合工程と、前記はんだ粉末を乾燥させる乾燥工程を有する廃はんだペーストの成分分離方法及び再生方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】  本発明で使用する溶液は、水酸化カリウム等のアルカリ性溶液を基材とするので、廃棄はんだペーストからはんだ粉末の金属粒子や松脂成分、フラックス成分等を容易に、かつ、低エネルギーで分離できるという効果を有する。特に本発明では、溶融及び再粉体化に要するエネルギーの削減や有害ガスや温室効果ガスの放出が抑制されるという効果がある。また、アルカリ性溶液は石油系溶剤等と違い火気等による引火、自己発火に注意する必要はなく、火災、爆発などの危険性もないので、洗浄作業や管理が非常に容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】
【発明を実施するための形態】
【００１２】  本発明で成分分離または再生することのできる廃はんだペーストは、数〜数十μｍの大きさのはんだ粉末をフラックス中に分散したものである。廃はんだペーストは、利用する者が廃棄するので、それらを回収すれば容易に集めることができる。
【００１３】  本発明は基本的には廃はんだペーストを洗浄することによって、はんだ粉末とフラックスを分離し、そのはんだ粉末を再利用するものである。したがって、同時に金属組成の異なるペーストを処理する場合は、含有されるはんだ粉末の成分を同種のもので集める。つまり、金属組成の同じはんだペーストを集め処理することで、より再利用しやすくなる。
【００１４】  つまり、プリント基板の実装現場で使用されているはんだペーストは、錫を基本として、銀、銅、ビスマス、亜鉛などの元素を混合、添加して作られているものや、錫を基本に鉛を混合して作られているものもある。
【００１５】  本発明で再利用する廃はんだペーストでは、少なくとも主成分の元素は含有量とともに一致するペースト同士を一緒に処理するのが好ましい。微量添加元素も一致する廃はんだペーストを一緒に処理すれば、より好ましい。
【００１６】  したがって、本発明の分別工程では、回収してきた廃はんだペースト容器に成分元素の種類やその含有量が表示されているものが多く、また、はんだメーカーが公表している場合も多いので、それらを基に分別することが好ましい。
【００１７】  また、はんだ粉末の大きさも好ましくは揃っているペースト同士を混合して処理するのが良い。はんだ粉末の大きさは数〜数十ミクロンと大きさに幅があり、多くは、はんだメーカーが公表しており、それらを基に分別することが好ましい。
【００１８】  次に、本発明の混合工程では、回収で集めた廃はんだペーストを溶液と混合する廃はんだペーストには、複数の有機物成分等が含まれている場合が多い。
【００１９】  また、混合工程の目的は、有機物成分とはんだ粉末を分離することにあるので、有機物成分をはんだ粉末の表面から洗い落すことができれば、有機物が溶液に溶解しなくても良い。つまり、混合工程は洗浄を行っているとも言える。したがって、本発明の混合工程で利用できる溶液としては、下記のものが利用可能である。
【００２０】  例えば、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウムなどの溶液または、これらを含んだ水溶液が挙げられる。
【００２１】  混合の方法は、溶液の中に廃はんだペーストを投入するのが好ましい。撹拌しながら投入すれば、より好ましい。
【００２２】  また、撹拌は超音波を溶液に加えることで行っても良い。物理的な撹拌も表面に付着した有機物成分を効果的に洗い落すことが可能となる。
【００２３】  次に本発明の分離工程では、上述した溶液を静置すればはんだ粉末は沈降する。上澄み成分には有機物成分を含んだ溶解性物質が浮かんだ状態で分離する。
【００２４】  上澄み成分は、濾過もしくは遠心分離、沈降分離を行うことで不溶性物質と溶解性物質が溶解、残存した溶液に分散することができる。
【００２５】  混合工程と分離工程は、複数回繰り返し行っても良い。はんだ粉末の合金粒子表面には、フラックス成分が吸着しており、１回の洗浄では洗い取れない場合もあるからである。
【００２６】  一方、分離されたはんだ粉末は、乾燥工程で乾燥される。乾燥は、室温乃至融点温度以下の温度中で行うのが良い。融点より高くなると、微小粉末が再溶融してインゴットになるからである。以上のような工程で廃はんだペーストから合金金属粉末を分離することができる。
【００２７】  乾燥したはんだ粉末を用いてはんだペーストを再製造する際には再度分級を行っても良い。本発明では、はんだの組成や大きさの揃った異なる廃はんだペーストを一度に処理することができるが、製造メーカーの異なるペーストが一緒に処理される場合もある。製造メーカーによって分級のレベルが違う場合もあるので、ペーストからはんだ粉末を分離した際に、再度分級する工程を入れるのは好ましいことである。
【００２８】  はんだ粉末には、別途調製されたフラックスを加え、混錬分散を行うことではんだペーストを再び得ることができる。つまり、はんだペーストを製造することができる。
次に具体的な実施例を用いて説明する。
【実施例】
【実施例１】
【００２９】  廃はんだペースト１０ｇを溶液を用いて処理した。
溶液は、水酸化カリウム水溶液を用いた。
ここでの処理はすべて室温（２５℃程度）で行った。
（１）水酸化カリウム２ｇを水槽に入れた。
（２）廃はんだペースト１０ｇを水槽に投入した。
（３）超音波もしくは物理的分散（撹拌など）により十分分散させた。
（４）合金粒子成分が沈降するまで静置した。
（５）上澄み液を除去した。
（６）（１）〜（５）を３回繰り返した。【００３０】  試行後に回収された合金粒子部（はんだ粉末）は乾燥し分析を行った。各段階で回収された溶液は濾過し、濾液と濾過材に分割、分離した。【００３１】  上記操作により、廃はんだペーストは以下に分割される。
（ａ）合金粒子部
（ｂ）不溶性物質（濾過材に相当）
（ｃ）溶解性物質（上澄み分として分離した溶液）
原料として用いた廃はんだペースト（１０．０ｇ）から、３回試行の結果、平均７．９ｇの合金粒子が回収された。この値は、はんだペーストの仕込み合金粒子量と一致していることから、ほぼ、１００％の合金粒子が回収されたものと考えられる。
【実施例２】
【００３２】  廃はんだペースト（１０．０ｇ）を溶液（水酸化カリウム水溶液）を用いて処理した。その手順を以下に示す。なお、以下の（３）（４）の処理は７０℃で行った。
（１）水酸化カリウム２ｇを１ｌ水槽に入れた。
（２）廃はんだペースト１０．０ｇを水槽に投入した。
（３）超音波もしくは物理的分散（撹拌など）により十分分散させた。
（４）合金粒子成分が沈降するまで静置した。
（５）上澄み液を除去した。
（６）（１）〜（５）を３回繰り返した。【００３３】  試行後に回収された合金粒子部（はんだ粉末）は乾燥し分析を行った。各段階で回収された溶液は濾過し、濾液と濾過材に分割、分離した。【００３４】  上記操作により、廃はんだペーストは以下に分割される。
（ａ）合金粒子部
（ｂ）不溶性物質（濾過材に相当）
（ｃ）溶解性物質（上澄み分として分離した溶液）
原料として用いた廃はんだペースト（１０．０ｇ）から、３回試行の結果、平均８．２ｇの合金粒子が回収された。この値は、はんだペーストの仕込み合金粒子重量と一致していることから、ほぼ、１００％の合金粒子が回収されたものと考えられる。つまり、一般的には、はんだペーストメーカーが公表しているフラックスの含有量はペースト重量の重量比で約１０％であり、この場合、試料１０ｇからフラックス１ｇを減ずると９ｇとなり、理論回収量は９ｇであるが２つの実施例では回収量がほぼ８ｇであるので、残り約１ｇが不溶性物質と溶解性物質に残存したものと考えられる。【００３５】  上記２つの実施例で解ったことは、室温の場合より７０℃で操作した方が、合金粒子の回収率が向上したことである。これは、溶液の温度が高い方がフラックス等の有機物成分が分離し易いということを証明している。つまり、溶液は１００℃程度に加温することは可能であるので、さらに分離効率を高めることが可能である。【００３６】  次に、溶液（分離溶液）の光の透過率を測定することで洗浄度を調べることもできる。基準となる液体は溶液の使用前のものである。【００３７】  これは、所定距離長だけ離して設置した光源と受光体の間に、基準となる液体と洗浄後の溶液（分離溶液）を置いた場合の受光部での光の強度比を比較するものである。洗浄液に含まれる不純物が少ないほど、基準となる液体に対する透過率は１に近くなる。本発明では、基準となる液体に対して、少なくとも８０％以上、好ましくは９０％以上の透過率を示すのが良い。【００３８】  表１に洗浄後の溶液（分離溶液）の透過率を測定した結果を示す。測定は、間隔５ｃｍの平行なガラス平面を有する容器に洗浄後の溶液を入れ、白色ＬＥＤの光を一方から垂直に照射し、他方のガラス平面に受光素子を置いて、透過光の強度を受光素子の出力電圧として測定した。そして、洗浄前（使用前）の溶液の透過率を１００％とした時の値である。【００３９】
【表１】
2014217827.tif 000003
【００４０】  以上の実施例によって、本処理法により、廃はんだペースト中の金属粒子表面は溶液により清浄化されており、その金属回収率はほぼ１００％であり、そのままリサイクル粉体として再利用可能である。また、溶液は静置すると金属粒子が沈降し、上澄み成分は清浄な状態であるので、繰り返し溶液として使用することができる。【００４１】  また、この溶液はアルカリ性洗浄剤を基材として、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルスルホン酸ナトリウムなどの界面活性剤などを添加しても良い。【００４２】  以上により、本発明の工程を示した図面を示す。図１は分別回収から乾燥までの流れを示した工程図であり、図２は分別回収からフラックス分散までの流れを示した工程図である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】  本発明は、はんだペーストのリサイクル、及び製造に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月9日(2013.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【図１】本発明の成分分離工程を表す図で、回収した廃はんだペーストを成分元素の種類や含有量の一致したペースト同士に分別する分別工程と、溶液とペーストを混合する混合工程と、溶液によりペーストの有機物成分とはんだ粉末を分離する分離工程と、分離されたはんだ粉末を乾燥する乾燥工程を示した図である。
【図２】前記図１の成分分離工程に分散工程を加えた図である。つまり、再生されたはんだ粉末に別途調製したフラックスを加えて混錬分散する分散工程により、再びはんだペーストを得る工程を示した図である。