(57)【要約】【課題】はんだ槽に貯留されているはんだ材料を排出するドレン部に弁体を設けず、はんだ材料を排出することと、排出を止めることを行う。【解決手段】はんだ材料を貯留するはんだ槽１０１と、このはんだ槽１０１の下方に突出して設けられ、このはんだ槽１０１に貯留されたはんだ材料が内部を通過して排出されるドレン部２０１と、ドレン部内の凝固したはんだ材料を溶融させるためのカートリッジヒータ１０４とドレン部２０１が蓄える熱を放熱する手段を具備することにより、弁などのしゅう動部がないためはんだカスが詰まらず、はんだ材料を排出することができる。【選択図】図１
2007069237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ材料を貯留するはんだ槽から、はんだ材料を前記はんだ槽と連通するドレン部の内部を通過させて排出するはんだ材料の排出方法において、
前記はんだ槽を加熱しはんだ槽のはんだ材料を溶融させると共に、前記ドレン部を加熱しドレン部内のはんだ材料を溶融させ、溶融された前記各はんだ材料を所定量ドレン部の内部を通過して排出させた後、
前記ドレン部を冷却しドレン部内のはんだ材料を凝固させ、はんだ槽内にはんだ材料を保持させることを特徴とするはんだ材料の排出方法。
【請求項２】
はんだ槽と、
前記はんだ槽に貯留するはんだ材料を溶融させる加熱部と
前記はんだ槽と連通する孔を内部に有するドレン部と、
前記ドレン部のはんだ材料を凝固させる放熱部と、
前記ドレン部のはんだ材料を溶融させるドレン加熱部とを備えたことを
特徴とするはんだ材料の排出装置。
【請求項３】
前記ドレン部の孔の径が、前記はんだ槽側のドレン部と連通している孔の径に比べ、小さい箇所を備えたことを特徴とする請求項２に記載のはんだ材料の排出装置。
【請求項４】
前記ドレン部の孔が、２方向以上に分離された箇所を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載のはんだ材料の排出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ槽からのはんだ材料の排出方法および排出装置に関し、詳しくは電子部品を基板にはんだ付けする際などに利用され、加熱溶融させたはんだ材料の流れをはんだ付け個所に接触させてはんだ付けを行うフロー式はんだ付けプロセスにおいて、はんだ槽の溶融したはんだ材料の排出を行う排出方法および排出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯留したはんだ材料の排出装置としては、例えば、図４に示す構成のものが知られている。構成としては、はんだ材料を貯留する槽本体１と、このはんだ槽本体１の下方には、はんだ材料が内部を通過して排出されるドレン部２が設けられている。また、このドレン部２には、このドレン部２内を通過するはんだ材料の流れを開閉する弁体３が取り付けられている。
【０００３】
はんだ材料の排出方法としては、弁体３を用いてドレン部２内を開放することにより、槽本体１に貯溜したはんだ材料はドレン部２内を通過して排出される。また、ドレン部２内にドレンヒータを設けてドレン内部のはんだ材料の凝固を防止し、弁体３の開閉を補助する方法が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５０１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ドレン部内に開閉手段である弁体を設けているため、はんだ材料の凝固を防止していても、固体であるはんだ材料の酸化カスが弁体に付着して開閉が困難になる場合がある。また、弁体を開閉させる手段が必要であるため、自動化させた場合、モータ等の動力を必要とし、そのため、ドレン部の構造が複雑になり、さらに大型化するという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ドレン部内に開閉手段である弁体を設けずに排出できるはんだ材料の排出方法および排出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のはんだ材料の排出方法は、はんだ槽とドレン部の内部は連通し、前記はんだ槽を加熱しはんだ槽のはんだ材料を溶融させると共に、前記ドレン部を加熱しドレン部内のはんだ材料を溶融させ、溶融された前記各はんだ材料を所定量ドレン部の内部を通過して排出させた後、前記ドレン部を冷却しドレン部内のはんだ材料を凝固させ、はんだ槽内にはんだ材料を保持させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のはんだ材料の排出装置は、はんだ槽と、前記はんだ槽に貯留するはんだ材料を溶融させる加熱部と、前記はんだ槽と連通する孔を内部に有するドレン部と、前記ドレン部のはんだ材料を凝固させる放熱部と、前記ドレン部のはんだ材料を溶融させるドレン加熱部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、はんだ槽からはんだ材料の排出中に排出をとめる場合は、ドレン部の冷却を行うことによりドレン部内のはんだ材料を凝固させる。このドレン部内のはんだ材料の凝固させる時間を短縮させるため、はんだ槽とドレン部内部の連通している孔の径を流入口の径に比べ一部小さくする。この構成では、孔の径が一部小さい部位において、はんだ材料が保持している熱を奪いやすいため、凝固させる時間を短縮することが可能である。
【０００９】
また、はんだ槽とドレン部内の連通している孔が、ドレン部の流入部と流出部の間で２方向以上に分離させることにより、排出するはんだ材料を目的に応じて、２箇所以上に分けて排出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明のはんだ材料の排出方法及び排出方法によれば、開閉する弁、及びバルブのしゅう動部がないため、溶融したはんだ材料がしゅう動部にかみ込み、開閉が困難になることがない。そして、ドレン部の加熱および放熱を行うことにより、はんだ槽中のはんだ材料を滞りなく排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるはんだ材料の排出装置の断面図である。図１（ａ）は、ドレン部中心の正面から見た断面図であり、図１（ｂ）は、ドレン部中心の側面から見た断面図である。図１におけるはんだ槽１０１は、いわゆる無鉛はんだ、例えばＳｎＡｇＣｕはんだなどのはんだ材料を内部に貯留する槽本体を備えている。はんだ槽１０１の大きさは、φ１２０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円柱状であり、約８ｋｇのはんだ材料を貯留することができる。また、はんだ槽１０１の底面には、このはんだ槽１０１に貯留したはんだ材料を外部に排出する排出孔１０２が設けられており、この排出孔１０２から排出したはんだ材料が通過するドレン部２０１が突出した状態で付けられている。
【００１３】
このドレン部２０１においては、はんだ槽１０１の排出孔１０２とドレン部２０１の孔１０３が弁などの障害物がない状態でつながっている。図１（ａ）に示すようにドレン部２０１には、孔１０３に存在する凝固したはんだ材料を溶融させるためのカートリッジヒータ１０４が備えられている。カートリッジヒータ１０４の基部には、カートリッジヒータ１０４に電力を供給するリード線１０５が電気的に２本接続されている。
【００１４】
ここでは、例として８０Ｗの出力をもつ全長８０ｍｍのカートリッジヒータ２本を用いており、ドレン部２０１の孔１０３の長さは１１０ｍｍとした。また、ドレン部２０１の外側は、ドレン部２０１の熱を放熱するための冷却手段が備えられている。例えば、図１（ｂ）では図示は省くが各カートリッジヒータ１０４は紙面に向かって孔１０３の手前側と背面側にあり、ドレン部２０１の両側に２個ずつ、計８個の４２ピンのヒートシンク１０６を取り付けている。はんだ槽底部の排出孔１０２の直径とドレン部内の孔１０３の直径は５ｍｍとしている。
【００１５】
ドレン部２０１の温度を検知するための熱電対１０７を各カートリッジヒータ１０４に対応して備えている。図示を省くが熱電対７はコントローラに接続しており、コントローラからカートリッジヒータ１０４の出力を制御することにより、ドレン部２０１の温度を制御する構成になっている。
【００１６】
次に実施の形態１の作用について説明する。
【００１７】
はんだ槽１０１にはんだ材料を貯留させている場合、ドレン部２０１のカートリッジヒータ１０４の電源をＯＦＦの状態にする。このとき、はんだ槽１０１に貯留されたはんだ材料は約２４０℃前後で保持するため溶融状態にある。
【００１８】
そして、ドレン部２０１に存在するはんだ材料は、ドレン部２０１のヒートシンク１０６による放熱、また、ドレン部２０１とドレン部内のはんだ材料の熱容量の差により、ＳｎＡｇＣｕ系のはんだ材料の融点である２１７℃以下に保持しているため、凝固している。
【００１９】
詳しくは、ＳｎＡｇＣｕ系のはんだ材料の比熱が２２０［Ｊ／ｋｇ・ｋ］であり、ドレン部２０１を構成する材料であるＳＵＳ３０４の半分以下である（ＳＵＳ３０４：４９０［Ｊ／ｋｇ・ｋ］）。また、本実験で用いたＳＵＳ３０４で構成されたドレン部２０１の体積は４３．１立方センチメートルであり、比熱に換算すると、１６７［Ｊ／Ｋ］であった。また、ドレン部内に存在するはんだ材料の体積は、２．７立方センチメートルであり、比熱に換算すると４．３［Ｊ／Ｋ］である。よって、ドレン部２０１とドレン部内のはんだ材料の熱容量に大きな差を設けており、また、はんだ材料の熱しやすく冷めやすい性質を利用しているため、はんだ槽中のはんだ材料が溶融した状態であっても、ドレン部２０１内ではんだ材料を凝固させることが可能である。
【００２０】
結果として、ドレン部内の凝固したはんだ材料がドレン部２０１の弁として機能するため、はんだ槽１０１からドレン部２０１を通してはんだ材料が排出されない。
【００２１】
また、本実験ではドレン部内の孔１０３の直径は５ｍｍとしたが、直径３ｍｍから７ｍｍ程度が望ましい。直径３ｍｍ未満であると、はんだ材料の酸化物が孔１０３内部に付着し詰まる可能性が高まる。また、直径７ｍｍを超えると、溶融したはんだ材料がドレン部２０１内で凝固する前にドレン部２０１内から落流し、排出を制止できない可能性が高まる。
【００２２】
はんだ槽１０１からはんだ材料を排出する場合、コントローラによりカートリッジヒータ１０４をはんだ材料の融点以上の温度、例えば２４０℃まで加熱する。このとき、ドレン部２０１に取り付けた熱電対１０７を用いてコントローラはドレン部２０１の温度を２４０℃に制御する。２４０℃に保持されたドレン部内に存在するはんだ材料は溶融するため、ドレン部２０１の弁として機能していたはんだ材料はなくなり、はんだ槽１０１からドレン部２０１を通して、溶融したはんだ材料を排出することができる。ヒータの能力や周囲の環境条件にもよるが、ドレン部２０１の温度を２４０℃に設定してから８ｋｇのはんだ材料を自然落流にて、５分程度で排出することが可能である。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるはんだ材料の排出装置の断面図である。図２（ａ）は、ドレン部中心の正面から見た断面図であり、図２（ｂ）は、ドレン部中心の側面から見た断面図である。図２において、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。
【００２４】
図２に示すドレン部２０１断面図は、基本的に図１に示すドレン部２０１断面図と同一であるが、孔１０３の外側に冷却管１０８を取り付けたものである。
【００２５】
そして、この冷却管１０８はドレン部２０１内の孔１０３に存在するはんだ材料を素早く冷却させるため、孔１０３に近づくように取り付けられている。また、冷却されるはんだ材料を保持する孔１０３は、はんだ材料の熱を奪いやすいように冷却管１０８の周囲は孔１０３の径を縮小している。冷却管１０８の中には、冷却水、または冷却効果のある冷媒で満たされており、冷却時には冷却管１０８の内部を循環して吸熱をおこなう。
【００２６】
また、冷却管１０８のかわりにファンのついたヒートシンクを使用してもよい。
【００２７】
ここでは、例として８０Ｗの出力をもつ全長８０ｍｍのカートリッジヒータ２本を用い、孔１０３の長さは１１０ｍｍとした。また、ドレン部２０１の外側は、ドレン部２０１の熱を放熱するための冷却手段が備えられている。例えば、図２（ｂ）では図示は省くが各カートリッジヒータ１０４は紙面に向かって孔１０３の手前側と背面側にあり、ドレン部２０１の両側に２個ずつ、計８個の４２ピンのヒートシンクを取り付けている。はんだ槽底部の排出孔１０２とドレン部２０１の孔１０３の内径を５ｍｍとしており、冷却管１０８付近の孔１０３の内径は３ｍｍとしている。
【００２８】
次に実施の形態２の作用について説明する。
【００２９】
はんだ槽１０１にはんだ材料を貯留させている場合、ドレン部２０１のカートリッジヒータ１０４の電源をＯＦＦの状態にする。このとき、はんだ槽１０１に貯留されたはんだ材料は約２４０℃前後で保持するため溶融状態であるが、ドレン部２０１に存在するはんだ材料は、実施の形態１と同様に、ドレン部２０１のヒートシンク１０６による放熱、およびドレン部２０１とドレン部内のはんだ材料との熱容量の差により、ＳｎＡｇＣｕ系のはんだ材料の融点である２１７℃以下に保持されるため凝固している。その結果、ドレン部内の凝固したはんだ材料がドレン部２０１の弁として機能するため、はんだ槽１０１からドレン部２０１を通してはんだ材料が排出されない。
【００３０】
はんだ槽１０１からはんだ材料を排出する場合、コントローラによりカートリッジヒータ１０４をはんだ材料の融点以上の温度、例えば２４０℃まで加熱する。このとき、ドレン部２０１に取り付けた熱電対１０７を用いてコントローラはドレン部２０１の温度を２４０℃に制御する。２４０℃に保持されたドレン部内に存在するはんだ材料は溶融するため、ドレン部２０１の弁として機能していたはんだ材料はなくなり、はんだ槽１０１からドレン部２０１を通して、溶融したはんだ材料を排出することができる。ヒータの能力や周囲の環境条件にもよるが、ドレン部内のはんだ材料が凝固している状態でドレン部２０１の温度を２４０℃に設定してから５分程度で溶融し、はんだ材料を排出することが可能である。
【００３１】
はんだ材料の排出を制止する場合、冷却管１０８中の冷却水、もしくは冷媒を冷却管１０８内で循環させる。ドレン部２０１内に存在するはんだ材料は吸熱され、凝固が始まる。凝固したはんだ材料が弁の役割を果たし、はんだ材料の排出が止まる。吸熱させる能力が高いほど、はんだ材料の排出停止応答時間が短い。本実験では、冷媒として水を使用した。水の比熱は４２００［Ｊ／ｋｇ・ｋ］であり、ＳｎＡｇＣｕ系のはんだ材料の２２０［Ｊ／ｋｇ・ｋ］に比べ大きいため、はんだ材料の熱を奪いやすい。また、冷却管１０８周辺のドレン部内の孔１０３の直径を狭めることにより、ドレン部内のはんだ材料の熱を奪いやすくできるため、排出の制止が容易になる。本実験では、冷却管１０８周辺のドレン部内の孔１０３直径を３ｍｍとし、約１５秒程度ではんだ材料の排出をとめることができた。
【００３２】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるはんだ材料の排出装置の断面図である。図３において、図２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。
【００３３】
図３に示すはんだ槽のドレン部２０１断面図について、基本的な構成は図２（ｂ）に示すはんだ槽のドレン部２０１断面図と同一であるが、大きな相違点ははんだ材料の排出する方向を２方向に分けている点である。
【００３４】
はんだ槽１０１の排出孔１０２とドレン内部の孔１０３は実施例１０１と同様つながっている。ドレン部内の孔１０３の中央周辺から、孔１０３は２方向に分かれる。分離後もそれぞれの孔１０３に対して冷却する手段が設けられている。実施の形態２と同様に冷却する手段は冷媒を用いた冷却管１０８によるもの、または、ファンのついたヒートシンクでも効果がある。
【００３５】
そして、実施の形態１と２と同様にこの冷却手段はドレン部２０１の孔１０３に存在するはんだ材料を素早く冷却させるため、孔１０３に近づけて取り付けられている。また、冷却されるはんだ材料を保持する孔１０３は、冷却させやすいように冷却管１０８周辺の孔１０３の径を縮小している。
【００３６】
ここでは、例として８０Ｗの出力をもつ全長８０ｍｍのカートリッジヒータ３本を用い、孔１０３の長さ（詳しくは、はんだ槽１０１の排出孔１０２から、ドレン部２０１からはんだ材料が排出される口までの長さを示す）それぞれはんだ槽から１１０ｍｍとした。
【００３７】
次に実施の形態３の作用について説明する。はんだ槽１０１にはんだ材料を貯留させている場合、ドレン部２０１のカートリッジヒータの電源をＯＦＦの状態にする。このとき、はんだ槽１０１に貯留されたはんだ材料は約２４０℃前後で保持するため溶融状態にあるが、ドレン部内に存在するはんだ材料は、実施例１、２と同様に、ドレン部２０１のヒートシンク１０６により放熱、およびドレン部２０１とドレン部内のはんだ材料の熱容量の差から、ＳｎＡｇＣｕ系のはんだ材料の融点である２１７℃以下に保持されるため凝固している。その結果、ドレン部内の凝固したはんだ材料がドレン部２０１の弁として機能するため、はんだ槽１０１からドレン部２０１を通してはんだ材料が排出されない。
【００３８】
はんだ槽１０１からはんだ材料を排出する場合、コントローラによりドレン部の孔１０３が２つに分離する手前部分を加熱するカートリッジヒータと、ドレン部の孔１０３が２つに分離した部分の一方を加熱するカートリッジヒータをはんだ材料の融点以上の温度、例えば２４０℃まで加熱する。このとき、ドレン部２０１に取り付けた熱電対７を用いてコントローラはドレン部２０１の温度を２４０℃に制御する。ドレン部内に存在するはんだ材料は溶融するため、ドレン部２０１の弁として機能していたはんだ材料はなくなり、はんだ槽１０１からドレン部２０１を通して、排出トレー１１２の方へ溶融したはんだ材料を排出することができる。ドレン部の孔１０３が２つに分離した部分の他方は、加熱しないで、ドレン部内の凝固したはんだ材料がドレン部２０１の弁として機能するため、はんだ槽１０１からドレン部２０１を通してはんだ材料が排出されない。
【００３９】
また、排出トレー１１３の方へはんだ材料を排出する場合は、ドレン部の孔１０３が２つに分離した部分の残り一方を加熱するカートリッジヒータを２４０℃まで加熱するとよい。これらの構成により、はんだ材料の排出する場所を２箇所にわけることができる。例えば、はんだ槽１０１に貯留されたはんだ材料が、浄化された部分と不純物を含んだ部分の上下２層に分離した場合において、排出トレー１１２の方へ溶融した前記不純物を含んだはんだ材料を排出させた後、そのドレン部端部の排出口近傍の冷却により前記不純物を含んだはんだ材料の排出を止め、その後もう一方の排出トレー１１３の方へ前記浄化されたはんだ材料を排出するなど、排出するタイミングを変えることにより、２つの排出トレーにはんだ槽１０１に貯留されたはんだ材料を成分や目的に応じて分離して排出することができる。
【００４０】
ヒータの能力や周囲の環境条件にもよるが、本実験ではドレン部２０１の温度を２４０℃に設定してから５分程度で排出することが可能である。
【００４１】
はんだ材料の排出中に排出をとめる場合、実施の形態２と同様に、冷却管１０８中の冷却水、もしくは冷媒を冷却管１０８内で循環させる。ドレン部内に存在するはんだ材料は吸熱され、凝固が始まる。凝固したはんだ材料が弁の役割を果たし、はんだ材料の排出が止まる。吸熱させる能力が高いほど、はんだ材料の排出停止応答時間が短い。本実験では、実施例２と同様に、冷媒として水を使用したが、約１５秒程度ではんだ材料の排出を止めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のはんだ槽は、ドレン部に開閉する弁やしゅう動部がないため、ドレン部がはんだカスで詰まらず、溶融したはんだ材料を必要な量だけ排出する機能を有し、フローはんだ付け装置が使用するはんだ材料のリサイクルの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるはんだ材料の排出装置のドレン部中心の正面から見た断面図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるはんだ材料の排出装置のドレン部中心の側面から見た断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態２におけるはんだ材料の排出装置のドレン部中心の正面から見た断面図（ｂ）本発明の実施の形態２におけるはんだ材料の排出装置のドレン部中心の側面から見た断面図
【図３】本発明の実施の形態３におけるはんだ材料の排出装置のドレン部中心の側面から見た断面図
【図４】従来のはんだ材料の排出装置の断面図
【符号の説明】
【００４４】
１      槽本体
２      ドレン部
３      弁体
１０１  はんだ槽
１０２  排出孔
１０３  孔
１０４  カートリッジヒータ
１０５  リード線
１０６  ヒートシンク
１０７  熱電対
１０８  冷却管
１１２  排出トレー
１１３  排出トレー
２０１  ドレン部
【図１】
2007069237.tif 000003
【図２】
2007069237.tif 000004
【図３】
2007069237.tif 000005
【図４】
2007069237.tif 000006