(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロー式ハンダ付け装置のハンダ槽内のハンダ材料に含まれる不純物量を検出し、不純物量が規定値を超えた段階で不純物が含まれたハンダ材料を前記ハンダ槽から処理槽に搬送する工程(a)と、
前記処理槽の一端側から他端側に配置されたｎ個（ｎは２以上の整数）のヒータの加熱により溶融するハンダ材料に対して、
第１のヒータに通電してハンダ材料を加熱溶融させ、
前記第１のヒータを止めるとともに第２のヒータに通電してハンダ材料を加熱溶融させ、
前記第２のヒータを止めるとともに第３のヒータに通電してハンダ材料を加熱溶融させ、
以降前記処理槽の一端側から他端側に向かって配列順のヒータを順番に停止と通電とを繰り返し、
第（ｎ−１）のヒータを止めるとともに第ｎのヒータに通電してハンダ材料を加熱溶融させる工程(b)と、
前記工程（b）により前記処理槽の一端側から他端側に移行した不純物が含まれ、かつ第ｎのヒータで溶融されたハンダ材料を前記処理槽から除去して、前記処理槽に残ったハンダ材料を加熱溶融させ前記フロー式ハンダ付け装置のハンダ槽に戻す工程(c)と
を含む不純物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不純物除去方法に関し、詳しくは、電子部品を基板にハンダ付けする際などに利用され、加熱溶融させたハンダ材料の流れをハンダ付け個所に接触させてハンダ付けを行なうフロー式ハンダ付け装置において、作業の進行に伴なってハンダ材料中に増加してくる不純物を除去する方法を対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
フロー式ハンダ付け装置は、効率的にハンダ付けが行なえ、工業生産に適した方法として、広く普及している。
フロー式ハンダ付け装置では、ハンダ槽内でハンダ材料を加熱溶融させておく。この流動状態のハンダ材料を、電子部品をハンダ付けする基板の表面に吹き付けたり、ハンダ材料の液面に基板を当接させたりして、電子部品と基板とのハンダ付け個所にハンダ材料を供給してハンダ付けを行なう。
フロー式ハンダ付け装置を長時間稼動していると、ハンダ槽内のハンダ材料に含まれる不純物が増え、ハンダ付けの品質性能に悪影響を与えるという問題がある。
【０００３】
加熱溶融状態のハンダ材料が、電子部品や基板と接触すると、例えば、電子部品のリードメッキ部分から、Ｐｂ、Ｂｉなどの低融点成分が溶出して、ハンダ槽内のハンダ材料に不純物として含まれることがある。基板の銅箔からＣｕが溶出することもある。その他にも、電子部品あるいは基板を構成する材料に含まれる低融点成分が溶出して、ハンダ材料に含まれる不純物が増える。
ハンダ材料に含まれる前記不純物が増えると、ハンダの均一性が失われ、ハンダ付けの品質性能が低下する。具体的には、例えば、ハンダ付け個所で、ハンダと基板銅箔との界面が剥離するリフトオフと呼ばれる現象が発生する原因になる。また、ハンダ材料のＣｕ濃度が上昇すると、ハンダ材料の融点が高くなり粘度が上昇して、ブリッジ不良や赤目不良が増加して、作業品質が低下する原因になる。Ｐｂは、Ｓｎ−Ｐｂハンダなどの構成成分でもあるが、鉛フリー化を目指すハンダ材料の場合には、鉛フリー化を阻害することになる。
【０００４】
そこで、従来のフロー式ハンダ付け技術では、一定期間を稼動して、不純物濃度が高まったハンダ材料は全てハンダ槽から取り出して廃棄し、ハンダ槽には新たなハンダ材料の供給することが行なわれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
不純物濃度が高まったハンダ材料を全て廃棄してしまうのは、経済的ではなく、ハンダ付け作業の作業コストおよびハンダ付けで製造する電子装置の製造コストを増大させる。また、大量のハンダ材料を廃棄処理する手間とコストも大きい。特に、ハンダ材料の交換作業を行っている間は、ハンダ付け作業は完全に中断しなければならない。ハンダ付け作業を含む電子装置などの製造ライン全体の稼動が止めなければならないこともあり、経済的損失は大きい。
そこで、本願発明の課題は、前記したフロー式ハンダ付け技術において、稼動に伴なって増加するハンダ材料中の不純物を効率的に除去することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる不純物除去方法は、フロー式ハンダ付け装置のハンダ槽内のハンダ材料に含まれる不純物量を検出し、不純物量が規定値を超えた段階で不純物が含まれたハンダ材料を前記ハンダ槽から処理槽に搬送する工程(a)と、前記処理槽の一端側から他端側に配置されたｎ個（ｎは２以上の整数）のヒータの加熱により溶融するハンダ材料に対して、第１のヒータに通電してハンダ材料を加熱溶融させ、前記第１のヒータを止めるとともに第２のヒータに通電してハンダ材料を加熱溶融させ、前記第２のヒータを止めるとともに第３のヒータに通電してハンダ材料を加熱溶融させ、以降前記処理槽の一端側から他端側に向かって配列順のヒータを順番に停止と通電とを繰り返し、第（ｎ−１）のヒータを止めるとともに第ｎのヒータに通電してハンダ材料を加熱溶融させる工程(b)と、前記工程（b）により前記処理槽の一端側から他端側に移行した不純物が含まれ、かつ第ｎのヒータで溶融されたハンダ材料を前記処理槽から除去して、前記処理槽に残ったハンダ材料を加熱溶融させ前記フロー式ハンダ付け装置のハンダ槽に戻す工程(c)とを含む。
【０００７】
〔フロー式ハンダ付け装置〕
本発明は、通常の構造を有するフロー式ハンダ付け装置に適用できる。
フロー式ハンダ付け装置は、ハンダ材料を加熱溶融させて、流動状態なったハンダ材料を、ハンダ付け個所に接触させることで、ハンダ付け対象物のハンダ付けを行なう。このような基本的な機能を有していれば、具体的な装置構造や作動方法は特に限定されない。
基本的な構造として、ハンダ槽を備えている。ハンダ槽には、ハンダ材料を加熱する加熱手段を備えておくことができる。ハンダ槽の加熱手段には、電気ヒータや電磁誘導加熱器などが使用される。ハンダ槽には、ハンダ材料を撹拌したり、ハンダ材料の流れを形成させたりするポンプを備えておくことができる。
【０００８】
フロー式ハンダ付け装置には、電子部品を搭載した基板などのハンダ付け対象物を移送する構造や、ハンダ付け対象物を保持する構造、ハンダ材料の流れをハンダ付け個所まで案内する構造などを備えておくことができる。
〔ハンダ材料〕
通常のフロー式ハンダ付け技術で使用されている各種のハンダ材料が使用できる。
具体的には、Ｓｎ−ＰｂハンダやＳｎ−Ｃｕハンダ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダなどが挙げられる。本発明は、鉛フリーハンダにおいて、ハンダ材料中にＰｂが不純物として蓄積されるのを防止するのに有効である。
【０００９】
ハンダ材料は、その組成配合によって融点が異なる。例えば、Ｓｎ−Ｐｂ共晶ハンダは１８３℃程度である。このハンダ材料の融点によって、不純物除去処理における加熱条件を調整することが望ましい。
〔不純物処理槽〕
不純物除去作業を行うために、ハンダ槽内のハンダ材料が送り込まれ、不純物除去処理の間、ハンダ材料を収容しておく。
基本的には、ハンダ槽と同様に、加熱溶融したハンダ材料を収容できる材料や構造を備えていればよい。
【００１０】
不純物処理槽には、不純物が蓄積された部分のハンダ材料を排出する排出手段を備えておくことができる。具体的には、不純物処理槽のうち、不純物が蓄積された部分のハンダ材料が溜まる個所にドレン配管を設けておくことができる。前記した柄杓などを利用して、手作業でハンダ材料を排出することもできる。
不純物処理槽には、後述する局部加熱手段とは別に、処理槽内全体のハンダ材料を加熱できる加熱手段を備えておくこともできる。この全体加熱手段は、ハンダ槽の加熱手段と同様の構造が採用できる。
〔移送手段〕
不純物処理槽とハンダ槽との間には、ハンダ材料を移送できる移送手段を備えておく。
【００１１】
移送手段は、ハンダ槽内の不純物を含むハンダ材料を不純物処理槽に供給する手段と、不純物処理槽で不純物が除去されたハンダ材料をハンダ槽に戻す手段とを別個に備えておくことができる。具体的には、耐熱性のある柄杓等の容器を用いて手作業で移送を行なうこともできるが、パイプやホース、樋などの移送路とポンプなどの流体移送装置を利用して、自動的に移送できるようにしておくのが好ましい。不純物処理槽の全体を移動させたり傾けたりして、不純物処理槽からハンダ槽へのハンダ材料の移送を行なうこともできる。移送手段の材料や構造は、加熱溶融したハンダ材料の移送ができる耐熱性を備えたものが用いられる。
【００１２】
〔局部加熱手段〕
処理槽内に収容されたハンダ材料のうち、一部のみを加熱溶融させる。基本的には、通常のハンダ材料に対する加熱手段を、比較的に狭い一定領域だけを加熱するようにして設けておく。
局部加熱手段は、処理槽の内部空間に配置されていても良いし、処理槽の側壁や底壁などに埋め込まれてあってもよく、処理槽の外側を囲んで配置されて当てもよい。
具体的な加熱機構は、前記したハンダ槽や処理槽全体の加熱手段と同様の構造あるいは原理を有するものが採用できる。例えば、電気ヒータや電磁誘導加熱器などが挙げられる。赤外線照射や放射線照射も採用できる。熱風の吹き付けやバナーの燃焼ガスを吹き付ける方法も採用できる。
【００１３】
局部加熱手段は、加熱溶融位置を処理槽の一端側から他端側へと連続的に移動させる。
ハンダ材料の加熱溶融位置を移動させるには、例えば、加熱ヒータなどの加熱源を移動させることで実現できる。レーザー等の放射線で加熱する場合やガスバーナーの燃焼ガスを照射する場合は、放射線の照射位置などを移動させることで、加熱位置を変えることもできる。複数の加熱源を順番に駆動したり駆動を止めたりして、加熱源そのものは移動せずに、加熱駆動している加熱源が切り換えられるようにすることもできる。さらに、加熱源は固定しておいて、処理槽のほうを移動させることで、固定加熱源による処理槽内での加熱位置が移動するようでもよい。
【００１４】
ハンダ材料の加熱溶融位置は、処理槽の一端側から他端側へと連続的に移動させる。これによって、加熱溶融した液相のハンダ材料に、加熱溶融位置から外れて固化する部分のハンダ材料から、ハンダ材料よりも低融点の不純物が集まってきて蓄積される。固化して固相になった部分のハンダ材料から不純物が除去されることになる。
このような現象あるいは不純物の除去および蓄積作用は、金属が凝固する際、溶質（不純物）が、いまだ溶融状態にある溶媒（本来のハンダ組成部分）へと押し出されて濃化される現象として知られている。固相と液相とが混在する場合、固相側の合金成分濃度が低下し、液相中に合金成分が濃縮される。この現象を利用する技術として、従来、高純度金属の製造あるいは精錬方法に利用されるゾーンメルティング法が知られている。
【００１５】
加熱溶融位置の移動速度によって、不純物の除去作用が調節できる。移動速度が速いほうが作業時間は短くなる。移動速度が遅いほうが、不純物の除去は確実に行なわれる。これらの条件とハンダ材料および不純物の種類や加熱温度などを考慮して、適切な移動速度を設定すればよい。具体的には、０．１〜１０ｍｍ／分の範囲に設定できる。
加熱溶融位置の移動距離によっても、不純物の除去作用が調節できる。移動距離が長いほど、不純物の蓄積が十分に行なわれるが、移動時間は長くなり、処理槽も大型になる。ハンダ材料の処理量その他の処理条件によっても異なるが、通常は、移動距離を１５０〜５００ｍｍの範囲に設定しておくことができる。
【００１６】
加熱溶融位置の移動は、通常、処理槽の一端側の開始点から他端側の終了点へと直線的に一方向に移動させる。加熱溶融位置が終了点に到達したあとは、再び、開始点に戻って移動を繰り返すことができる。１方向への移動を繰り返すことで、ハンダ材料内での不純物の除去および前記端部での蓄積がより確実に行なえ、最終的に得られるハンダ材料の不純物除去効率が高まる。通常は、１〜２０回の範囲で繰り返すことができる。
処理槽の構造や処理条件によっては、加熱溶融位置をジグザグに移動させたり、曲線的に移動させたりする場合もある。環状の処理槽で加熱溶融位置を円周方向に移動させることなどもできる。
【００１７】
溶融・凝固の手順として、全体を加熱溶融した状態にしておき、一端から徐々に凝固させていくことで、凝固領域が拡がるのにつれて、溶融状態のままである領域の中心を移動させる方法も採用できる。
〔複数の加熱ヒータ〕
局部加熱手段として、複数の加熱ヒータを個別に作動させて、加熱溶融位置の移動を行なうものが、製造が容易で作動の制御も容易である。
加熱ヒータとして、棒状ヒータが使用できる。棒状ヒータを平行に並べておき、各棒状ヒータを電力源に接続するとともに、棒状ヒータへの通電を制御する制御盤や制御コンピュータを備えておくことができる。通電の開始と停止とを、棒状ヒータ毎に制御すれば、通電され発熱する棒状ヒータの位置がハンダ材料の加熱溶融位置となる。通電開始と停止をタイミングや通電時間、供給電力などを制御することで、ハンダ材料の加熱溶融状態および加熱溶融位置の移動状態を自由に調節することができる。
【００１８】
加熱ヒータとして、有底筒状をなす処理槽の外周を囲んで処理槽の軸方向に並んで複数個の環状ヒータを配置しておくことができる。処理槽の全周から均等に加熱することができる。処理槽の内部に加熱機構がないので、処理槽を広く使える。環状ヒータの代わりに、電磁誘導加熱コイルを用いることもできる。
〔冷却手段〕
不純物処理槽には、ハンダ材料を冷却する冷却手段を備えておくことができる。局部加熱手段で加熱される部分以外のハンダ材料を迅速に冷却することができる。その結果、不純物がハンダ材料の低温側から高温側へと迅速に移行し、低温側での不純物除去が効率的に達成できる。
【００１９】
具体的な冷却手段としては、通常の機械装置などで利用されている冷却装置と同様の技術が適用できる。例えば、水冷ジャケット装置が使用できる。水以外の冷却媒体を用いたジャケット装置も使用できる。冷風を吹き付ける方法も採用できる。
不純物処理槽の全体を同時に冷却しておいてもよいし、加熱溶融位置の移動に合わせて、冷却位置を移動させることもできる。
〔不純物センサ〕
ハンダ材料に含まれる不純物の存在およびその量を検出する。
【００２０】
基本的には、通常の金属処理技術などで利用されている溶融金属中の不純物が検出できるセンサであれば、センサ構造や検出原理は特に限定されない。
不純物センサとしては、測定物を加熱したときの経時的な温度変化の状態や、抵抗や誘電容量などの電気的特性の変化や磁気的変化などを捉えて、不純物の特定や定量を行なうものが使用できる。通常は、不純物を含まない標準材料との特性の違いから、不純物を検出するようになっている。
不純物センサで、ハンダ槽内のハンダ材料に含まれる不純物を検出すれば、ハンダ付け作業の進行に伴なって増加する不純物を監視することができる。不純物センサで検出された不純物量が、予め設定された基準値を超えた段階で、必要な不純物除去処理を行うようにすればよい。
【００２１】
不純物センサは、不純物処理槽に設置して、不純物除去処理を行なっているハンダ材料における不純物の除去状況を監視することもできる。不純物量が規定値を下回った段階で、不純物除去作業を終えればよい。不純物処理槽のうち、不純物が蓄積される位置に不純物センサを設け、不純物が一定以上に濃縮されたことを検出すると、その部分のハンダ材料を排出するようにすることができる。
〔不純物除去方法〕
不純物処理作業は、フロー式ハンダ付け装置によるハンダ付け作業を一時的に中断して実施することもできるし、ハンダ付け作業を継続させながら、不純物除去作業を平行して実施することもできる。
【００２２】
不純物除去作業は、まず、ハンダ槽内のハンダ材料を不純物処理槽に送る。次に、処理槽内で、局部加熱手段を用いて、ハンダ材料を局部的に加熱溶融させるとともに加熱溶融位置を処理槽の一端側から他端側へと連続的に移動させる。この処理によって、ハンダ材料に含まれる低融点の不純物は、処理槽の一端側から他端側へと移行し、他端側のハンダ材料に蓄積される。処理槽のその他の位置に存在するハンダ材料からは不純物が除去されることになる。
処理槽の他端側で不純物が蓄積された部分のハンダ材料を除いて、処理槽のその他の部分のハンダ材料について、十分に不純物が除去されれば、不純物が蓄積された部分のハンダ材料は不純物処理槽から排出され、不純物が除去されたハンダ材料はハンダ槽に送り返す。
【００２３】
不純物が蓄積された部分のハンダ材料の排出は、加熱溶融状態で、処理槽に設けられたドレン口などから流し出すことができる。排出された不純物蓄積ハンダ材料は、そのまま廃棄することもできるし、有効成分の回収あるいは再生工程に送ることもできる。
ハンダ槽では、不純物が除去されたハンダ材料が戻されることで、ハンダ槽の全体における不純物の濃度が下がり、良好なハンダ付け作業が継続できる。
ハンダ槽に貯留されたハンダ材料を、部分的に抜き出して不純物除去処理を継続的に行なえば、ハンダ槽内のハンダ材料は常に不純物の少ない状態に維持できる。不純物除去処理は、一定期間毎に行なってもよいし、フロー式ハンダ付け装置の稼動中は常に不純物除去処理を行なっておいてもよい。ハンダ槽に設置された不純物センサの検出情報をもとにして、不純物除去処理の開始時期や実施間隔を決めるようにしてもよい。制御コンピュータなどを用いて、自動制御で、不純物センサの検出情報をもとに不純物除去処理の稼動を制御することもできる。
【００２４】
〔効果の確認〕
本発明の不純物除去装置を用いて、ハンダ材料５０の不純物除去が良好に行なえることを確認した。
ハンダ材料５０としてＳｕ−Ｃｕ系材料を使用し、図１に示す不純物除去装置１０を用いて、ハンダ材料５０に含まれる不純物であるＢｉの除去を行なった。処理前のハンダ材料５０には、Ｂｉが５．０％含有されている。
処理槽１０での加熱溶融位置の移動を２０回繰り返したところ、処理槽１０内で、加熱溶融位置の移動の開始点側では、ハンダ材料５０のＢｉ濃度が４．１％まで下がっていた。移動終了点側のＢｉ濃度は６．７％であった。移動の中間点のＢｉ濃度は４．２％であった。
【００２５】
したがって、移動終了点近傍のハンダ材料５０のみを取り除けば、ハンダ材料５０からは効率的にＢｉが除去されることになる。
同様にして、ハンダ材料５０に含まれる不純物であるＰｂの除去を行なった。処理前のハンダ材料５０には、Ｐｂが０．５％含有されている。
処理槽１０での加熱溶融位置の移動を１５回繰り返したところ、処理槽１０内で、加熱溶融位置の移動の開始点側では、ハンダ材料５０のＰｂ濃度が０．２９％まで下がっていた。移動終了点側のＰｂ濃度は０．５９％であった。
以上の結果、不純物除去装置１０による不純物除去が、実用的に十分な性能で達成できることが確認された。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１に示すフロー式ハンダ付け装置は、不純物除去装置１０を備えている。
〔フロー式ハンダ付け装置〕
基本的な構造としては、加熱溶融状態のハンダ材料５０を貯留しているハンダ槽２０と、ハンダ材料５０に強制的な流れを作るポンプ２２と、ハンダ材料５０の流れを案内する案内部材２４などを備えている。
案内部材２４の上部に、ハンダ付けを行なう基板Ｐが配置され、基板Ｐの表面にハンダ材料５０の流れが接触し、基板Ｐに搭載された電子部品の固定や電気的接続など、所定のハンダ付け作業が行なわれる。図示を省略するが、ハンダ槽２０には、ハンダ材料５０を加熱溶融させる加熱器を備えている。また、基板Ｐの搬送コンベアなども備えている。
【００２７】
〔不純物センサ〕
ハンダ槽２０には、不純物センサ３０が設置されている。不純物センサ３０には、ハンダ槽２０との間でハンダ材料５０を移送する配管３２，３４が設けられている。不純物センサ３０は、ハンダ材料５０の温度特性や電磁気特性などをもとにして、ハンダ材料５０に不純物が含まれていること、不純物の量、不純物量の経時的変化などの情報を取得することができる。
不純物センサ３０で検知された不純物の種類や量が、規定の条件を満たすと、不純物除去装置１０を稼動させて、ハンダ材料５０に含まれる不純物を除去する。
【００２８】
〔不純物除去装置〕
ハンダ槽２０に隣接して不純物処理槽１６が設置される。不純物処理槽１６は、上下方向に比較的に長い直方体状をなしている。
不純物処理槽１６とハンダ槽２０との間は、供給管１４および戻し管１２で連結されている。図示を省略するが、供給管１４および戻し管１２には、ポンプなどの強制的な移送機構が備えられている。
処理槽１６の内部には、上下方向に一定の間隔をあけて、複数本の棒状をなす電気式の加熱ヒータ６０が配置されている。加熱ヒータ６０は、図１の紙面と直交する方向に延び、複数本の加熱ヒータ６０が平行に並んでいる。図示を省略しているが、各加熱ヒータ６０には電力が供給されるようになっているとともに、通電を制御する制御盤や制御コンピュータに接続されていて、複数本の加熱ヒータ６０の加熱開始終了や加熱温度を任意に制御できるようになっている。
【００２９】
処理槽１６の下部にはドレン口１８が配置されており、処理槽１６の底部に溜まる不純物５２を比較的に高い濃度で含むハンダ材料５０を、処理槽１６から排出できるようになっている。
〔不純物除去処理〕
ハンダ槽２０内で不純物の含有量が増えたハンダ材料５０を、加熱溶融状態で、供給管１４を経て不純物処理槽１６に移す。ハンダ槽２０内のハンダ材料５０の全量を一度に送る必要はなく、処理槽１６で一度に処理できる量を送ればよい。
【００３０】
処理槽１６内に収容されたハンダ材料５０は、そのまま放置しておくと、放熱によって冷却して固化する。通風などで強制的に冷却してもよい。
その後、複数本の加熱ヒータ６０のうち、最上段の加熱ヒータ６０に通電して、この加熱ヒータ６０の周辺のハンダ材料５０のみを局部的に加熱して溶融させる。
次に、最上段の加熱ヒータ６０への通電を止めるとともに、下方に隣接する次段の加熱ヒータ６０に通電して周囲のハンダ材料５０を加熱溶融させる。このとき、上部側のハンダ材料５０が冷却して固化するときに、ハンダ材料５０との融点の違いなどによって、不純物が固相側から下方の液相側へと押し出されるように移行する。具体的には、ハンダ材料５０の融点よりも融点が低い不純物が、ハンダ材料５０が固化するときに固相から追い出されて液相に移る。その結果、最上段の加熱ヒータ６０の周囲で固化したハンダ材料５０は、比較的に不純物が少ない状態になる。その下段側の加熱ヒータ６０の周囲に存在する加熱溶融状態のハンダ材料５０には不純物が高い濃度で蓄積される。
【００３１】
次に、前記２段目の加熱ヒータ５０への通電を止め、下方に隣接する３段目の加熱ヒータ６０に通電すれば、先と全く同じ作用が生じて、上方の固化した部分のハンダ材料５０から下方の加熱溶融した部分のハンダ材料５０へと、不純物が移行して蓄積される。
このような工程を繰り返す。図１に破線矢印で示すように、加熱ヒータ６０によるハンダ材料５０の加熱溶融位置が上方から下方へと移動し、それに伴なって、ハンダ材料５０に含まれていた不純物５２も、上方から下方へと移行しながら液相部分に蓄積される。最終的には、処理槽１６の底部に、不純物５２が高濃度で蓄積された部分が生じる。
【００３２】
この底部に溜まった不純物濃度が高い部分のハンダ材料５０を、ドレン口１８から排出してしまえば、処理槽１６の内部に残るハンダ材料５０は、不純物が除去された状態になる。
なお、加熱溶融位置の移動を、上方から下方へと１回行っただけでは、不純物の除去が純分には行なえない場合、加熱溶融位置の移動を繰り返すことができる。繰り返しによって、ハンダ材料５０に含まれる不純物５２は、上方から下方へと順次移行し、処理槽１６の底部に、高濃度の不純物５２が蓄積されることになる。
【００３３】
このようにして、不純物５２が除去されたあとの処理槽１６内のハンダ材料５０は、複数本の加熱ヒータ６０に全て通電するなどして、全体を加熱溶融させ、戻し管１２からハンダ槽２０に送り返す。
ハンダ槽２０内では、不純物処理槽１６から送り返された、不純物５２の除去されたハンダ材料５０が加わることで、全体のハンダ材料５０における不純物濃度が下がる。
ハンダ槽２０内のハンダ材料５０、順次、不純物処理槽１６に送って、不純物処理槽１６で不純物処理を行い、ハンダ槽２０に戻すことを繰り返せば、ハンダ槽２０内のハンダ材料５０は、不純物の含有量が低減され、良好なハンダ付け性能を発揮できるものとなる。
【００３４】
フロー式ハンダ付け装置の稼動中、定期的あるいは継続的に、不純物処理槽１６におけるハンダ材料５０の不純物除去を行なっていれば、ハンダ槽２０内のハンダ材料５０は常に不純物５２の少ない高品質状態に維持できる。
〔冷却機能を有する不純物除去装置〕
図２に示す実施形態の不純物除去装置１０は、前記実施形態と同様のフロー式ハンダ付け装置に組み込まれる。図示を省略するが、供給管１４および戻し管１２は、ハンダ槽２０と連結されている。
不純物除去装置１０は、全体が水平方向に長く延びた扁平な直方体状をなしている。扁平な不純物処理槽１６の、一端側から他端側へと、複数本の加熱ヒータ６０が間隔をあけて平行に並んでいる。加熱ヒータ６０は、前記実施形態と同様に、通電の開始と停止を制御できる。
【００３５】
処理槽１６の外側に、水冷ジャケット７０を備えている。水冷ジャケット７０は、一端に設けられた入口７２から他端の出口７４へと水を通過させることで、水冷ジャケット７０と隣接する処理槽１６を効率的に冷却する。
不純物の除去操作は、基本的には、前記実施形態と同様に行なう。加熱ヒータ６０への通電と通電停止とを、図の破線矢印方向に順次切り換えて、ハンダ材料５０の加熱溶融位置を移動させると、ハンダ材料５０に含まれる不純物５２は、処理槽１６の一端側に蓄積される。
このとき、水冷ジャケット７０を有することで、加熱ヒータ６０の通電が停止された部分のハンダ材料５０は、迅速に冷却して固化することになる。固相から液相への不純物５２の移行が迅速かつ効率的に行なわれる。
【００３６】
上記実施形態では、前記実施形態のようなドレン口１８による処理槽１６底部からの不純物５２の排出ができない。そこで、処理槽１６の端部で不純物５２が蓄積されたハンダ材料５０を、加熱ヒータ６０で加熱溶融して流動状態にしたあと、ホースや配管で吸い上げたりすれば、処理槽１６からの排出ができる。
〔外部加熱〕
図３に示す実施形態は、不純物処理槽１６の内部に加熱ヒータを配置する代わりに、処理槽１６の外部から内部のハンダ材料５０を加熱する。
処理槽１６は、垂直方向に延びる有底円筒状をなす。処理槽１６の底部にはドレン口１８が設けられている。
【００３７】
処理槽１６の外周には、円環帯状をなす加熱ヒータ６２が、処理槽１６の上部から下部へと複数段にわたって周囲を囲むように取り付けられている。各段の加熱ヒータ６２は、前記実施形態と同様に、通電の開始および停止を順次切りかえられるようになっている。
不純物除去処理は、前記実施形態と同様に行なえる。処理槽１６の側壁を介して加熱ヒータ６２で加熱溶融されるハンダ材料５０の加熱溶融位置が、上方から下方へと順次移動する。ハンダ材料５０に含まれる不純物５２は、処理槽１６の底部へと蓄積される。不純物５２を高濃度で含む部分のハンダ材料５０は、ドレン口１８から排出される。
【００３８】
上記実施形態では、処理槽１６の内部空間に加熱ヒータが存在しないので、処理槽１６の内部容積をハンダ材料５０の収容に効率的に利用できる。加熱ヒータ６２の保守管理が容易に行なえる。但し、前記した処理槽１６内に配置される加熱ヒータ６０ほうがハンダ材料５０を直接に加熱できる点では有利である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明にかかる不純物除去方法は、フロー式ハンダ付け装置のハンダ槽内のハンダ材料に含まれる不純物量を検出し、不純物量が規定値を超えた段階で不純物が含まれたハンダ材料をハンダ槽から処理槽に搬送し、処理槽内に収容されたハンダ材料に含まれる不純物を、第１のヒータにより加熱溶融されたハンダ材料から第ｎのヒータにより加熱溶融されたハンダ材料へと移行させて蓄積させることができる。その結果、処理槽の一端側から他端側に移行した不純物が含まれ、かつ第ｎのヒータで溶融されたハンダ材料を排出すれば、残りのハンダ材料は不純物の少ない高品質のものとなり、処理槽に残ったハンダ材料を前記ハンダ槽に戻すことによりハンダ付け作業を一連の流れで高品質で高性能に実行することができる。
【００４０】
その結果、フロー式ハンダ付け装置によるハンダ付け作業の品質あるいは性能向上を図るとともに作業能率を改善することができ、各種電子部品や電子装置の製造におけるハンダ付けの性能向上および生産性の向上に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を表すフロー式ハンダ付け装置の全体構造図
【図２】別の実施形態を表す不純物除去装置の断面構造図
【図３】さらに別の実施形態を表す不純物除去装置の断面構造図
【符号の説明】
１０    不純物除去装置
１２    供給管
１４    戻し管
１６    不純物処理槽
１８    ドレン口
２０    ハンダ槽
３０    不純物センサ
５０    ハンダ材料
５２    不純物
６０、６２    加熱ヒータ
７０    水冷ジャケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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