(57)【要約】１次噴流ノズルと２次噴流ノズルが内部に配置された半田槽に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の溶融半田を充填し、１次噴流ノズルによって、溶融半田を荒れた状態で噴流させ、２次噴流ノズルによって、溶融半田を穏やかな状態で噴流させ、溶融半田の液面に微細な酸化錫を浮遊させる。これにより、酸化錫と溶融半田が絡まって発生する半田ドロスを低減し、半田の利用率を向上させることができる。
2010116664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田槽に充填された溶融半田と、前記溶融半田の液面に浮遊する微細な酸化錫とを備えたことを特徴とする半田付け装置。
【請求項２】
前記微細な酸化錫は、前記溶融半田の液面に発生した酸化錫と溶融半田が絡まった半田ドロスを分離剤で溶融半田と分離して生成されたことを特徴とする請求項１に記載の半田付け装置。
【請求項３】
半田付け装置の半田槽の液面に発生した酸化錫と溶融半田が絡まった半田ドロスに分離剤を振掛けるステップと、
前記半田ドロスと前記分離剤とを撹拌装置で撹拌し、前記半田ドロスを溶融半田と微細な酸化錫に分離するステップとを有する半田付け装置の管理方法。
【請求項４】
２０〜３０ｍｍの間隔が開いた撹拌装置で撹拌するステップと、
１０〜１５ｍｍの間隔が開いた撹拌装置で撹拌するステップとを有する請求項３に記載の半田付け装置の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板の半田付け装置とその管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板に電子部品を半田付けする際、半田付けに用いるディップ型半田付け装置やフロー型半田付け装置では半田槽の液面に多量の酸化錫と溶融半田が絡まった大きな塊の半田ドロスが発生する。半田ドロスを溶融半田からすくい上げて半田槽の外へ排出し凝固させると、半田ドロスに付着した多量の溶融半田も排出することとなるため、半田の利用率が悪くなる。【０００３】
酸化錫の発生を抑制するためには、半田の酸化を抑制すればよい。半田槽の液面での半田の酸化防止策としては、溶融半田の表面に酸化防止剤、たとえば、耐熱性鉱物油を添加したり、窒素等の不活性ガスを半田槽周辺に封入して酸素濃度を低くしたりする方法がある。このような方法を用いて、半田の酸化を最小限に抑えていた。【０００４】
半田が付着した半田ドロスから半田を分離し、半田ドロスのみ排出可能にする半田ドロスの分離剤／還元剤として、ホウ塩酸アンモニウムにカリウム塩を添加した粉末が市販されている（製品名／クリノックスＯＲ−９０４Ｐ／エレクトロバート・セイテック株式会社販売）。【０００５】
なお、半田ドロスを分離する半田槽としては、半田ドロスを耐熱性油脂とともに半田槽の外部に流出させる手段を備えた噴流半田槽が提案されている（例えば、特許文献１）。【０００６】
上述のように、溶融半田の表面に酸化防止剤を添加する方法では、半田槽が酸化防止油等でベトベトに汚れる。また、清掃が面倒なうえプリント配線基板にも付着したり、半田ダクトの詰まり等を生じさせたりする。【０００７】
また、不活性ガスを用いる方法では、コストアップとなるうえ設備が大がかりで複雑となる。【０００８】
また、半田が付着した半田ドロスから半田を分離するためにホウ塩酸アンモニウムを使用する方法では、ホウ塩酸アンモニウムの粉末状分離剤のコストが高価となる。更に、取扱時、皮膚に触れないよう注意したり、保護眼鏡を着用したり、安全管理を必要としたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０５−０６３３４９号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明の半田付け装置は、半田槽に充填された溶融半田と、溶融半田の液面に浮遊する微細な酸化錫とを有する。
【００１１】
本構成によって、酸化錫と溶融半田が絡まって発生する半田ドロスを低減することができる。
【００１２】
また、本発明の半田付け装置の管理方法は、半田付け装置の半田槽の液面に発生した酸化錫と溶融半田が絡まった半田ドロスに分離剤を振掛けるステップと、半田ドロスと分離剤とを撹拌装置で撹拌し、半田ドロスを溶融半田と微細な酸化錫に分離するステップとを有する。
【００１３】
本構成によって、酸化錫と溶融半田が絡まって発生する半田ドロスを低減することができる。
【００１４】
このように、本発明の半田付け装置と半田付け装置の管理方法によれば、半田槽の液面に浮遊する半田ドロスを低減して、半田の利用率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態における半田付け装置の半田槽の断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態における半田ドロスを分離するフローチャートである。
【図３Ａ】図３Ａは、図１のＡ部拡大図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの半田ドロス３１０に分離剤４００を振掛けた状態を示す概要図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ｂの半田ドロス３１０と分離剤４００を粗く撹拌する状態を示す概要図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｃの半田ドロス３１０と分離剤４００を細かく撹拌する状態を示す概要図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、図３Ｄの撹拌後の溶融半田３００の液面の状態を示す概要図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態における半田付けの半田利用率の説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施の形態における撹拌装置の概要図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施の形態における撹拌装置の概要図である。
【図６Ａ】図６Ａは、他の実施の形態における他の撹拌装置の概要図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、他の実施の形態における他の撹拌装置の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態における半田付け装置およびその管理方法について、図面を参照しながら説明する。まず、半田付け装置の概要について説明する。図１は本発明の一実施の形態における半田付け装置１００の半田槽１３０の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、一本実施の形態における半田付け装置１００は、プリント配線基板２００の搬送方向２１０の順に、１次噴流ノズル１１０と２次噴流ノズル１２０が半田槽１３０の内部に配置されている。そして、半田槽１３０にはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の溶融半田３００が１次噴流ノズル１１０と２次噴流ノズル１２０の先端近傍まで貯留している。
【００１８】
半田付け装置１００がプリント配線基板２００に溶融半田３００を半田付けするとき、１次噴流ノズル１１０は未半田不良をなくす目的で、溶融半田３００を荒れた状態で噴流させる。また、２次噴流ノズル１２０はブリッジ不良をなくす目的で、溶融半田３００を穏やかな状態で噴流させる。そして、１次噴流ノズル１１０および２次噴流ノズル１２０から噴流した溶融半田３００は、半田槽１３０の溶融半田３００の液面に流れ落ちる。そのとき、噴流した溶融半田３００は酸素に多く接触し、半田槽１３０の溶融半田３００の液面に半田ドロス３１０を発生させる。この半田ドロス３１０は、溶融半田３００と絡まって、外形寸法が大きくなる。外形寸法が大きい半田ドロス３１０が増えていくと、半田付け装置１００の噴流が不安定になり、半田付け品質を劣化させる。
【００１９】
この半田ドロス３１０は、プリント配線基板に塗布していたフラックスが、半田噴流により半田槽１３０内の溶融半田に混入し、半田の錫成分が酸化した酸化錫同士を付着させたり、酸化錫と溶融半田を付着させたりすることによって、発生すると考えられている。
【００２０】
次に、半田ドロス３１０を分離する方法について説明する。図２は、本発明の一実施の形態における半田ドロス３１０を分離するフローチャートである。本実施の形態では半田ドロス３１０を低減するために、半田ドロス３１０に分離剤４００を振掛けて撹拌し、半田ドロス３１０を酸化錫と溶融半田３００に分離する。
【００２１】
図２に示すように、半田付け装置１００で、多くのプリント配線基板２００に半田付けする（ステップＳ６１０）。すると、プリント配線基板２００から溶融半田３００の液面にフラックスが混入し、酸化錫と溶融半田がフラックスで絡まった大きな塊の半田ドロス３１０が発生する（ステップＳ６２０）。
【００２２】
次に、発生した半田ドロス３１０に分離剤４００を振掛ける（ステップＳ６３０）。
【００２３】
次に、間隔２０〜３０ｍｍの撹拌装置５１０で粗く撹拌する（ステップＳ６４０）。
【００２４】
更に、間隔１０〜１５ｍｍの撹拌装置５２０で粗く撹拌する（ステップＳ６５０）。
【００２５】
これらにより、半田ドロス３１０が溶融半田３００と微細な酸化錫３２０に分離され、溶融半田３００の液面に微細な酸化錫３２０が発生した状態になる（ステップＳ６６０）。
【００２６】
次に、分離剤４００について説明する。分離剤４００は、植物性部材を用いる。この植物性部材は、例えば、糠類、穀類の粒またはその粉末、豆類の粉末、種子の粒またはその粉末、大豆カスの粉末、落花生の殻の粉末の内から選択したいずれか一つ、またはその組合せからなる構成とした。
【００２７】
糠類は、米糠、ふすま、麦糠、大麦混合糠、裸麦糠、裸麦混合糠等としている。穀類は、粟、稗、きび、米等としている。豆類は、大豆、小豆、落花生、ココナッツ等としている。種子は、ゴマ、ヒマワリ、ヤシ、菜種、綿実等としている。さらに、これらの中から選択したいずれか一つ、またはその組合せからなる構成とした。
【００２８】
例えば、ゴマの粒のみを分離剤としたり、米糠とゴマ粉末とを重量比１００：２０〜１００：５の範囲で混合したものを分離剤４００としたりする。特に、米糠にゴマの粉末を混入することにより分離作用の持続時間が伸びる。勿論、他の組合せや２種類以上を混合するなど任意に実施してもよい。
【００２９】
ここで、分離剤４００を、約３００℃の溶融半田３００および半田ドロス３１０の中に入れた場合について説明する。分離剤４００は、溶融半田３００により温められるため、油成分が染み出る。すると、染み出した油成分と半田ドロス３１０に含まれるフラックスが化学反応を起こす。半田ドロス３１０は、フラックスを介して酸化錫と溶融半田とが付着して絡まっているが、上記の化学反応によって、付着力が低下する。これにより、半田ドロス３１０が溶融半田３００と微細な酸化錫３２０に分離される。特に、微細な酸化錫３２０は、表面が油成分でコーティングされた状態となり、この油成分が無くなるまで、微細な酸化錫３２０同士が付着したり、微細な酸化錫３２０と溶融半田３００とが付着したりしないので、半田ドロス３１０が形成されない。
【００３０】
更に、半田槽１３０の液面に浮遊する酸化錫を、分離剤４００が溶融半田３００に分離するメカニズムは、化学式１のように分離剤４００を構成する油成分、例えば、油に含まれる有機酸Ｒ・（ＣＯＯＨ）ｎ成分、すなわちオレイン酸、リノール酸、パルミチン酸等が酸化錫に対し還元作用を呈するものと考えられる。
【００３１】
（化学式１）
ＳｎＯ２  ＋  ４ＲＣＯＯＨ    →    （ＲＣＯＯ）４Ｓｎ  ＋  ２Ｈ２Ｏ
また、分離剤４００に含まれるリン（Ｐ）と油成分が半田の酸化防止機能を果たすためと考えられる。さらに、分離剤４００を構成する繊維、炭水化物等が酸化錫と結びつき、溶融半田３００との結合を阻害するものと考えられる。溶融半田３００に加熱され炭素（Ｃ）と化した成分は、化学式２のように還元剤として作用し、反応するものと考えられる。
【００３２】
（化学式２）
ＳｎＯ２  ＋  Ｃ    →    Ｓｎ  ＋  ＣＯ２
次に、半田ドロス３１０の分離について図面を用いて説明する。図３Ａは、図１のＡ部拡大図である。図３Ｂは、図３Ａの半田ドロス３１０に分離剤４００を振掛けた状態を示す概要図である。図３Ｃは、図３Ｂの半田ドロス３１０と分離剤４００を粗く撹拌する状態を示す概要図である。図３Ｄは、図３Ｃの半田ドロス３１０と分離剤４００を細かく撹拌する状態を示す概要図である。図３Ｅは、図３Ｄの撹拌後の溶融半田３００の液面の状態を示す概要図である。
【００３３】
半田付け装置１００で長時間多くのプリント配線基板に半田付けを行うと、図３Ａに示すように、溶融半田３００の液面に半田ドロス３１０が浮遊する状態になる。半田ドロス３１０が多くなると、半田付け品質が劣化するので、半田付け装置１００の運転を一旦停止する必要がある。
【００３４】
そして、図３Ｂに示すように、半田ドロス３１０に分離剤４００を振掛ける。更に、図３Ｃに示すように、半田ドロス３１０と分離剤４００を２０〜３０ｍｍの間隔が開いた撹拌装置５１０で撹拌する。撹拌装置５１０の間隔を半田ドロス３１０の塊の外径寸法に近い寸法の２０〜３０ｍｍとすることで、半田ドロス３１０をまず粗く撹拌する。粗く撹拌することにより、半田ドロス３１０を塊として付着させているフラックスと分離剤４００から染み出した油成分とが化学反応を起こす。そして、上述した化学式１や化学式２に従って、微細な酸化錫３２０として分離される。同時に、半田ドロス３１０に絡まっていた溶融半田３００も分離され、元にもどるので、半田ドロス３１０の外形寸法は小さくなる。また、分離剤４００は、油が染み出した後、余分な成分を吸収し、炭化した分離剤４１０となる。
【００３５】
そして、図３Ｄに示すように、外形寸法が小さくなった半田ドロス３１０と分離剤４００を１０〜１５ｍｍの間隔が開いた撹拌装置５２０で撹拌する。撹拌装置５２０の間隔を撹拌装置５１０の間隔の半分程度の１０〜１５ｍｍとすることで、半田ドロス３１０を細かく撹拌して、半田ドロス３１０を全て微細な酸化錫３２０、或いは、溶融半田３００に分離させる。これらの工程により、図３Ｅに示すように、半田槽１３０内の溶融半田３００の液面は半田ドロス３１０の代わりに、外形寸法が１０ｍｍ以下（主に、０．５〜３ｍｍ程度）の微細な酸化錫３２０と炭化した分離剤４１０とに覆われた状態になる。
【００３６】
微細な酸化錫３２０は半田の濡れ性が悪いため、溶融半田３００の液面に浮遊した状態になる。さらに、微細な酸化錫３２０は、油成分などの効果により溶融半田３００と絡まることが無いので、外形寸法は１０ｍｍ以下（主に、０．５〜３ｍｍ程度）と小さく、半田付け装置１００の噴流に影響を及ぼすことがない。更に、半田槽１３０内の溶融半田３００の液面が微細な酸化錫３２０で覆われた状態になっていると、溶融半田３００が空気中の酸素に接触しないので酸化防止となる。また、微細な酸化錫３２０は、溶融半田３００の成分（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）の錫が炭化したものであるため、成分的にも半田の純度を劣化させるものではない。
【００３７】
ここで、本実施の形態のように溶融半田３００の液面を微細な酸化錫３２０が覆った場合と、従来のように溶融半田３００の液面を半田ドロス３１０が覆った場合を比較する。図４は、本実施の形態における半田付けの半田利用率の説明図である。半田付け装置１００で、１日に１０００枚のプリント配線基板２００に溶融半田３００を２０ｇずつ半田付けするとき、つまり、２０ｋｇの溶融半田３００を半田付けするときの半田の利用率である。従来では、８ｋｇの半田ドロス３１０が発生するため、半田を２８ｋｇ投入する必要があり、半田の利用率は７１％であった。本実施の形態では、半田ドロス３１０を微細な酸化錫３２０に分離させるため、廃棄物は微細な酸化錫３２０が３ｋｇ発生するだけとなり、半田の投入量は２３ｋｇと低減し、半田の利用率は８７％と向上する。
【００３８】
次に、撹拌装置５１０、５２０について図面を用いて説明する。図５Ａ、図５Ｂは本発明の一実施の形態における撹拌装置の概要図である。
【００３９】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、撹拌装置５１０及び５２０は各々、撹拌部５１１及び撹拌部５２１と、連結部５１２及び転結部５２２と、把手部５１３及び把手部５２３とから構成される。
【００４０】
撹拌部５１１及び５２１は、ステンレスＳＵＳ３０４などの半田の濡れ性が悪い材料で構成されている。撹拌部５１１及び５２１は、厚み１〜２ｍｍ、幅２０〜３０ｍｍ、長さ２０〜１００ｍｍの２枚の板が所定の間隔を開けながら平行に配置され、把手部５１３の近くで連結部５１２及び５２２に結合している。この所定の間隔は、粗く撹拌するための撹拌装置５１０では２０〜３０ｍｍとし、細かく撹拌するための撹拌装置５２０では１０〜１５ｍｍとしている。
【００４１】
連結部５１２及び５２２は、２枚の板からなる撹拌部５１１及び５２１を１枚の板に連結し、把手部５１３及び５２３連結する。
【００４２】
把手部５１３及び５２３は、木や樹脂などの撹拌部５１１及び５２１からの熱伝導が悪い材料で構成されている。把手部５１３及び５２３は、厚み１０〜３０ｍｍ、幅１０〜３０ｍｍ、長さ５０〜１００ｍｍの角柱で、連結部５１２及び５２２を保持している。
【００４３】
かかる構成によれば、半田付け装置１００の半田槽１３０の液面に発生した半田ドロス３１０に分離剤４００を振掛けるステップと、半田ドロス３１０と分離剤４００とを撹拌装置で撹拌し、半田ドロス３１０を溶融半田３００と微細な酸化錫３２０に分離するステップとを有することにより、半田ドロス３１０を溶融半田３００と微細な酸化錫３２０に分離する。これにより、半田付け装置１００は、半田槽１３０に充填された溶融半田３００と、溶融半田３００の液面を微細な酸化錫３２０で覆った状態となり、溶融半田３００の酸素との接触防止、つまり、溶融半田３００の酸化防止を行うこととなる。また、溶融半田３００の液面に生じた半田ドロス３１０を溶融半田３００と微細な酸化錫３２０に分離する。従って、安全でかつ無公害で、簡単に半田槽１３０の液面に浮かぶ半田ドロス３１０を除去して、半田の利用率を向上させることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態において、半田ドロス３１０と分離剤４００を撹拌するとき、撹拌部の間隔が異なる２つの撹拌装置を使用して撹拌を行うとしたが、１つの撹拌装置を使用して撹拌するとしても良い。その場合、例えば、図６Ａに示すように、撹拌装置５３０は、把手部５３３と撹拌部５３１が連結部５３２で連結され、この撹拌部５３１の間隔は２０〜３０ｍｍと１０〜１５ｍｍの２段階にしている。
【００４５】
また、例えば、図６Ｂに示すように、撹拌装置５４０は、把手部５４３と撹拌部５４１が連結部５４２で連結され、この撹拌部５４１の間隔は２０〜３０ｍｍから１０〜１５ｍｍに徐々に狭くしている。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、半田付け装置が酸化防止の耐熱油等で汚染されるのを防ぎ、安全で無公害で、簡単に半田槽の液面に浮かぶ半田ドロスを除去して、半田の利用率を向上させることが可能になるので、プリント配線基板の半田付け装置とその管理方法として有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１００    半田付け装置
１１０    １次噴流ノズル
１２０    ２次噴流ノズル
１３０    半田槽
２００    プリント配線基板
２１０    搬送方向
３００    溶融半田
３１０    半田ドロス
３２０    微細な酸化錫
４００    分離剤
４１０    炭化した分離剤
５１０，５２０，５３０，５４０    撹拌装置
５１１，５２１，５３１，５４１    撹拌部
５１２，５２２，５３２，５４２    連結部
５１３，５２３，５３３，５４３    把手部
【図１】
2010116664.tif 000003
【図２】
2010116664.tif 000004
【図３Ａ】
2010116664.tif 000005
【図３Ｂ】
2010116664.tif 000006
【図３Ｃ】
2010116664.tif 000007
【図３Ｄ】
2010116664.tif 000008
【図３Ｅ】
2010116664.tif 000009
【図４】
2010116664.tif 000010
【図５Ａ】
2010116664.tif 000011
【図５Ｂ】
2010116664.tif 000012
【図６Ａ】
2010116664.tif 000013
【図６Ｂ】
2010116664.tif 000014
【国際調査報告】
2010116664.tif 000015
2010116664.tif 000016
2010116664.tif 000017
2010116664.tif 000018
2010116664.tif 000019
2010116664.tif 000020