CN102281980A - 树脂结晶成长型焊剂回收装置及焊剂回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以延长维护间隔、维护作业简易的粉体状焊剂的回收装置及回收方法。其特征在于，其具有注入回流炉内的含有焊剂的氛围气体的开口部与设置于所述氛围气体所冲击的内壁面的多孔体。

Description

树脂结晶成长型焊剂回收装置及焊剂回收方法

技术领域

本发明涉及在回流炉中除去惰性气体中所含的焊剂成分的焊剂回收装置及焊剂回收方法，所述回流炉是主要在氮等惰性气体中加热搭载有电子部件的电路板进行钎焊的回流炉。

背景技术

现在，在电子设备中广泛使用电路板的表面搭载了各种电子部件并进行了钎焊的SMD(表面贴装器件，Surface Mounted Device)。该钎焊使用钎焊膏进行。钎焊膏是混合糊状的焊剂与焊锡粉末制成了膏状的物质，利用印刷或调合器等涂布在电路板的钎焊部，在其上搭载电子部件后在回流炉中使其加热熔融来钎焊电路板与电子部件。

钎焊膏的焊剂除去经钎焊的金属表面的氧化膜，防止在钎焊中金属表面因加热而发生重新氧化。另外，焊剂也发挥减少焊锡的表面张力、加强润湿的涂布材料的作用。钎焊膏的焊剂由于用溶剂溶解松脂、触变剂及活性剂等固态成分，所以在回流炉中使钎焊膏加热熔融时，它们发生气化而形成蒸气。该气化的焊剂成分接触回流炉的温度较低的部位发生液化，附着于电路板上而发生钎焊不良，或者附着于回流炉的可动部分而妨碍其运动。

为此，为了不使附着于电路板上的焊剂成分发生钎焊不良，在回流炉中设置焊剂回收装置，所述装置在使用惰性气体的氛围中加热熔融钎焊膏时，抽吸混杂有该焊剂成分的氛围气体，将氛围气体冷却并液化，由此回收焊剂成分。

焊剂回收装置中例如有具备下述构件的装置：经加热的氛围气体的抽吸机构、作为冷却部的包括多根细管的放热部和液体状焊剂回收容器。该焊剂回收装置中，被抽吸的氛围气体通过管内时放热，焊剂成分发生液化，形成液体状的焊剂滴落到容器内而回收。需要说明的是，设置多根细管的原因在于，使被加热的氛围气体分流于各管来提高氛围气体的放热效率。

但是，在该装置的情况下，如图4所示，运转初期，管41的内壁42是清洁的，可以利用放热来顺利地回收液体状焊剂(图4(a))，但是随着时间的经过，粉体状焊剂43慢慢附着于细管41的内壁42(图4(b))，由于附着于内壁42的粉体状焊剂43的隔热效果，放热效率降低，存在焊剂回收变得不充分的问题。另外，进一步附着粉体状焊剂43时，最终管41被堵塞(图4(c))，所以必须小心地除去附着于管41的内壁42的粉体状焊剂43，从而也存在需要频繁进行烦杂的维护的问题。

另外，专利文献1中记载了下述内容：通过在焊剂回收箱体内部形成弯曲通路，使焊剂粒子冲击其壁面而使其容易附着，此外，冷却焊剂回收箱体来冷却并回收焊剂。此时，由于弯曲通路也很快被粉体状焊剂堵塞，所以也存在维护周期缩短的问题。

上述焊剂回收装置是一个例子而已，目前正在使用各种结构的焊剂装置。但是，所有装置的基本原理均在于采取下述构成，即从氛围气体中夺取热量将焊剂液化并回收，所以必须频繁地除去附着于焊剂回收装置的壁面等的粉体状焊剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2003-179341

发明内容

为此，发明人等进行了各种实验，结果利用FT/IR测定等发现粉体状焊剂含有三聚氰胺，而液体状焊剂不含有三聚氰胺，从而发明了一种装置，其可以在高温状态下作为粉体回收混杂在氛围气体中的焊剂成分，从而可以减少繁琐的除去粉体状焊剂的作业次数。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种可以延长维护间隔并且维护作业简易的粉体状焊剂的回收装置及回收方法。

本发明的焊剂回收装置的第1方案的特征在于，其具有注入回流炉内的含有焊剂的氛围气体的开口部与设置在所述氛围气体所冲击的内壁面的多孔体。

在上述第一方案中，通过使含有焊剂的氛围气体与多孔体冲击，使粉体状焊剂蓄积于多孔体的表面，来回收氛围气体中的焊剂。也就是说，即使不使含有焊剂的氛围气体冷却或放热，在高温的状态下也可以以粉体状从氛围气体中回收焊剂。

有时在电路板或阻焊剂(solder resist)等中使用三聚氰胺树脂作为阻燃剂、固化剂。因此，此时回流炉内的含有焊剂的氛围气体中也含有三聚氰胺树脂的主成分三聚氰胺。认为含有该焊剂与三聚氰胺的氛围气体与设置在焊剂回收装置内壁的多孔体冲击时，所述氛围气体的动能被削减，首先三聚氰胺核形成于多孔体表面。其原因在于，三聚氰胺具有升华性，所以在多孔体表面动能被削减时，三聚氰胺气体直接相变成固体，容易形成粉体的核。

三聚氰胺具有与作为焊剂构成成分的松香酸、海松酸、脱氢松香酸等有机酸互溶的性质，所以形成三聚氰胺的核时，上述有机酸的气体吸附于三聚氰胺的核上，三聚氰胺进而慢慢吸附于吸附着的有机酸上。由此，在多孔体表面，通过反复吸附三聚氰胺与作为焊剂构成成分的有机酸，以三聚氰胺的核为中心、由三聚氰胺与焊剂成分构成的粉体慢慢成长，从而回收氛围气体中的焊剂成分。需要说明的是，使用多孔体的原因在于，除利用其较大的比表面积来削减氛围气体的动能之外，还提高氛围气体中所含的三聚氰胺与有机酸的吸附能力。

本发明的焊剂回收装置的第2方案的特征在于，焊剂吸附剂附着于所述多孔体。由于使用附着有焊剂吸附剂的多孔体，所以回流炉的氛围气体所含的焊剂容易吸附于多孔体。

本发明的焊剂回收装置的第3方案的特征在于，所述焊剂吸附剂是三聚氰胺或碱性物质。如上所述，由于三聚氰胺具有与作为焊剂的构成成分的松香酸、海松酸、脱氢松香酸等有机酸互溶的性质，所以成为焊剂的吸附剂。碱性物质与作为焊剂的构成成分的松香酸、海松酸、脱氢松香酸等有机酸发生中和反应，由此捕获有机酸，进而反应产物的分子量增大，分子间力增加，反应产物的熔点比有机酸高，所以碱性物质成为作为粉体蓄积焊剂的吸附剂。

本发明的焊剂回收装置的第4方案的特征在于，所述碱性物质为氢氧化物。

本发明的焊剂回收装置的第5方案的特征在于，所述内壁面是底面的内壁面。通过在焊剂回收装置的底面内壁部设置多孔体，回收得到的粉体状焊剂从焊剂回收装置的底面慢慢蓄积。

本发明的焊剂回收装置的第6方案的特征在于，其具有隔板，所述隔板穿设有所述被注入的氛围气体的流路。焊剂回收装置的内部空间被隔板隔开，该隔板设置有成为氛围气体流路的孔部。

本发明的焊剂回收方法的第1方案的特征在于，其具有下述工序：将回流炉内的含有焊剂的氛围气体注入焊剂回收装置的工序；和使所述氛围气体与设置有多孔体的所述焊剂回收装置的内壁面冲击的工序。该第1方案中，通过使含有焊剂的氛围气体与多孔体冲击的工序，使粉体状焊剂蓄积于多孔体表面上，回收氛围气体中的焊剂。

本发明的焊剂回收方法的第2方案的特征在于，所述多孔体上附着有焊剂吸附剂。本发明的焊剂回收方法的第3方案的特征在于，所述焊剂吸附剂是三聚氰胺或碱性物质。本发明的焊剂回收方法的第4方案的特征在于，所述碱性物质是氢氧化物。本发明的焊剂回收方法的第5方案的特征在于，所述内壁面是底面的内壁面。本发明的焊剂回收方法的第6方案的特征在于，其具有隔板，所述隔板穿设有所述被注入的氛围气体的流路。

根据本发明的焊剂回收装置的第1方案及本发明的焊剂回收方法的第1方案，通过使含有焊剂的氛围气体与多孔体冲击，由于使粉体状焊剂蓄积于多孔体表面上，所以可以适当选择粉体状焊剂的蓄积部位，从而可以防止氛围气体的流路被粉体状焊剂堵塞。另外，由于可以防止粉体状焊剂堵塞流路，所以可以大幅延长焊剂回收装置的维护周期，从而提高生产效率。

进而，由于即使不使焊剂冷却或放热，也能回收焊剂，所以与流路壁面有无附着焊剂无关，均可以维持焊剂回收效率，且用少量能量就能重新加热除去焊剂后的氛围气体，所以可以降低生产成本。另外，氛围气体含有三聚氰胺时，在多孔体表面，三聚氰胺与作为焊剂的构成成分的有机酸彼此反复吸附来回收焊剂，所以在维护焊剂回收装置时，可以不充分拭去附着于内壁的焊剂，从而维护简易，作业性提高。

根据本发明的焊剂回收装置的第2方案及本发明的焊剂的回收方法的第2方案，由于多孔体附着有焊剂吸附剂，所以即使三聚氰胺不混入回流炉内的氛围气体，也可以在多孔体上蓄积粉体状焊剂。

根据本发明的焊剂回收装置的第3方案及本发明的焊剂回收方法的第3方案，焊剂吸附剂是三聚氰胺或碱性物质，所以粉体状焊剂的吸附能力优异。

根据本发明的焊剂回收装置的第4方案及本发明的焊剂回收方法的第4方案，由于碱性物质是氢氧化物，所以除中和反应之外，利用其与有机酸的氢键，可以有效地使粉体成长。另外，氢氧化物廉价且容易获得，所以可以抑制生产成本。

根据本发明的焊剂回收装置的第5方案及本发明的焊剂回收方法的第5方案，在底面的内壁面设置多孔体，所以粉体状焊剂慢慢蓄积于焊剂回收装置的底部，容易确保氛围气体的流路。

根据本发明的焊剂回收装置的第6方案及本发明的焊剂回收方法的第6方案，焊剂回收装置的内部被隔板隔开，该隔板上设置有成为氛围气体流路的孔部，所以氛围气体的气流分散，向多孔体冲击，可以抑制粉体状焊剂的蓄积部位的不均匀存在。另外，由于可以抑制粉体状焊剂不均匀存在，所以可以抑制氛围气体的流路被粉体状焊剂堵塞。进而，通过调整成为流路的孔部的高度，可以改变粉体状焊剂蓄積容量，从而可以调整维护周期。

附图说明

【图1】是本发明第1实施方案的焊剂回收装置的截面简图。

【图2】是本发明第2实施方案的焊剂回收装置的截面简图。

【图3】是表示以三聚氰胺为核形成粉体状焊剂的情况的概念图。

【图4】是表示现有的焊剂回收装置被粉体状焊剂堵塞的情况的概念图。

符号说明

1、21    焊剂回收装置

4、24    不锈钢棉

5、25    纵向的隔板

6、26     孔部

7         氛围气体

11        风扇

12        三聚氰胺

13        有机酸

31        注入用开口部

32        排出用开口部

具体实施方式

然后，基于附图说明本发明实施方案的焊剂回收装置。图1是本发明第1实施方案的焊剂回收装置的截面简图，图2是本发明的第2实施方案的焊剂回收装置的截面简图，图3是表示以三聚氰胺为核形成粉体状焊剂的情况的概念图。

如图1所示，本发明的第1实施方案的焊剂回收装置21由容器部22与盖部23构成。容器部22由四边形的底部29和从底部29的各边分别立设的4个侧壁部30构成，用盖部23密封容器部22的上侧进行使用。

盖部23设置有作为混杂有焊剂成分的高温氛围气体7的注入口的注入用开口部31与作为除去了焊剂成分的氛围气体7的排出口的排出用开口部32。因此，形成下述结构：被注入的氛围气体7的气流8不经过弯曲的流路与不锈钢棉24发生最初的冲击。需要说明的是，本实施方案中，使用吹气单元等抽吸装置(未图示)，从回流炉(未图示)向焊剂回收装置21注入氛围气体7，进而从焊剂回收装置21排出氛围气体7。

容器部22中，在其底部29的内壁面敷设有作为多孔体的不锈钢棉24，纵向的隔板25将焊剂回收装置21内部分隔成多个空间。纵向的隔板25设置有孔部26，形成从回流炉抽吸得到的氛围气体7的流路。该孔部26与设置于邻接的纵向隔板25的孔部26设置成不同的高度。因此，通过孔部26的氛围气体7的气流8向下一个纵向的隔板25冲击，其一部分分流，向敷设于底部29的不锈钢棉24冲击。与该不锈钢棉24冲击的氛围气体7的气流8在冲击后反转，通过所述冲击的纵向隔板25的孔部26。

第1实施方案中，从底部29立设3张纵向隔板25，敷设有不锈钢棉24的底部29被分隔成4个区域。各个纵向隔板25处，氛围气体7的气流8发生冲击，其一部分分流，向底部29的不锈钢棉24冲击，所以氛围气体7大致均匀地向不锈钢棉24上冲击。需要说明的是，纵向的隔板25分别具有与侧壁部30相同的高度，将盖部23载置于容器部22时与盖部23的内壁抵接。

另外，容器部22的底部29具备风扇11，形成为根据需要可以冷却不锈钢棉24的构成。

然后，氛围气体7的气流8向不锈钢棉24冲击时，由于不锈钢棉24的比表面积的大小而削减氛围气体7的动能。于是，如图3所示，首先氛围气体7所含的来自电路板的三聚氰胺12在不锈钢棉24的表面形成核。其原因在于，三聚氰胺12具有升华性，所以动能被削减时，气体状的三聚氰胺12即使在高温状态，也直接相变成固体，成为粉体的核。进而，三聚氰胺12具有与作为焊剂的构成成分的松香酸、海松酸、脱氢松香酸等有机酸13互溶的性质，所以形成三聚氰胺12的核时，有机酸13的气体吸附于三聚氰胺12的核上。然后，其他的三聚氰胺12进一步吸附在吸附得到的有机酸13上，具有焊剂成分的粉体慢慢成长。

由此，在不锈钢棉24的表面，氛围气体7中的焊剂成分以三聚氰胺12的核为中心作为粉体慢慢蓄积，由此即使不冷却氛围气体7，也可以作为粉体回收焊剂成分。此时，直到慢慢蓄积在不锈钢棉24上的粉体状焊剂堵塞纵向的隔板25的孔部26中设置在最下部的孔部26为止，都可以不进行粉体状焊剂的除去作业。

然后，说明本发明的第2实施方案的焊剂回收装置1。如图2所示，焊剂回收装置1由容器部2与盖部3构成。容器部2由四边形的底部9与从底部9的各边分别立设的4个侧壁部10构成，用盖部3密封容器部2的上侧进行使用。

容器部2的侧壁部10设置有作为混杂有焊剂成分的高温氛围气体7的注入口的注入用开口部(未图示)与作为除去了焊剂成分的氛围气体7的排出口的排出用开口部(未图示)。

需要说明的是，本实施方案中，通过使用吹气单元等抽吸装置(未图示)，从回流炉(未图示)向焊剂回收装置1注入氛围气体7，进而从焊剂回收装置1排出氛围气体7。

容器部2在其底部9的内壁面敷设有作为多孔体的不锈钢棉4，纵向的隔板5将焊剂回收装置1内部分割成多个空间。纵向的隔板5设置有孔部6，形成从回流炉抽吸的氛围气体7的流路。该孔部6与设置于邻接的纵向隔板5的孔部6设置成不同的高度。因此，通过孔部6的氛围气体7的气流8向下一个纵向隔板5冲击，其一部分分流，向敷设于底部9的不锈钢棉4冲击。向该不锈钢棉4冲击的氛围气体7的气流8在冲击后反转，通过所述冲击的纵向隔板5的孔部6。

第2实施方案中，从底部9立设5张纵向隔板5，敷设有不锈钢棉4的底部9被分隔成6个区域。各个纵向隔板5处，氛围气体7的气流8冲击，其一部分分流，向底部9的不锈钢棉4冲击，所以氛围气体7大致均匀地向不锈钢棉4上冲击。另外，横向的隔板5’架设在纵向隔板5的上端开放部，形成将从回流炉抽吸的氛围气体7向不锈钢棉4冲击地进行诱导的流路。

进而，容器部2的底部9具有风扇11，形成根据需要可以冷却不锈钢棉4的构成。

然后，说明本发明的焊剂回收装置的使用方法。焊剂回收装置1、21与回流炉分离，设置成能与回流炉的加热室连接。在从回流炉的加热室延长的氛围气体7的往路(未图示)的端部连通装配有焊剂回收装置1、21的注入用开口部，在氛围气体7的复路(未图示)的端部连通装配有焊剂回收装置1、21的排出用开口部。焊剂回收装置1、21的装配数量可以根据回流炉的氛围气体量适当选择。

焊剂回收装置1、21的使用初期，为了容易形成三聚氰胺12的核。不仅利用不锈钢棉4、24的较大比表面积削减氛围气体7的动能，还可以根据需要使风扇11工作，冷却不锈钢棉4、24，进一步削减氛围气体7的动能。在不锈钢棉4、24上形成三聚氰胺12的核时，焊剂成分的有机酸13被三聚氰胺12的核吸附，三聚氰胺12进一步慢慢吸附到吸附得到的有机酸13，所以即使不使风扇11工作，仅利用冲击削减动能，也能回收焊剂。另外，利用纵向的隔板5、25，可以使不锈钢棉4、24上的氛围气体7的冲击均匀，所以抑制粉体状焊剂的不均匀存在，也提高焊剂的回收能力。

本发明的焊剂回收装置1、21中，直到粉体状焊剂堵塞位于最下部的孔部6、26，氛围气体7的气流8停滞为止，都可以不进行除去粉体状焊剂的维护工作。另外，除去蓄积于底部9、29的粉体状焊剂时，预先在不锈钢棉4、24的表面残留三聚氰胺12的核与有机酸13时，其后使焊剂回收装置1、21再次工作时，残留的三聚氰胺12与有机酸13形成支架，而粉体状焊剂的成长变容易，焊剂的回收效率提高，所以无需特别留心除去焊剂的作业。

然后，说明本发明的其他实施方案。上述实施方案中，直接使用不锈钢棉4、24，但可以预先在不锈钢棉4、24中添加焊剂吸附剂。焊剂吸附剂是具有吸附焊剂的功能的物质即可，从与作为焊剂成分的有机酸的吸附性的观点考虑，优选三聚氰胺。另外，从与焊剂成分的反应性的观点来看，焊剂吸附剂也优选碱性物质，特别是从除反应性外还可以利用其与有机酸的氢键使粉体有效成长的观点来看，优选氢氧化物。另外，上述实施方案中，多孔体使用不锈钢棉4、24，但是只要是比表面积较大的物质即可，没有特别限定，可以为粒状·粉体状的多孔体。

另外，上述实施方案中，将不锈钢棉4、24设置于底部9、29，但也可以根据焊剂回收装置1、21的构造或氛围气体7的注入用开口部的位置设置于侧壁部10、30来代替上述方案。进而，第1实施方案中，纵向的隔板25为3张，第2实施方案中，纵向的隔板5为5张，隔板5、25的张数能适当选择。在上述实施方案中，对设置于邻接的纵向隔板5、25的孔部6、26，设置成高度不同的构成，但可以在横向上错开孔部6、26的位置使氛围气体7与纵向的隔板5、25冲击，另外，也可以将高度、横向的位置设置为相同，不强迫氛围气体7的气流8冲击纵向隔板5、25。关于孔部6、26的位置、数量、大小，也可以根据氛围气体7的流量等适当选择。特别是通过调节成为最下部的孔部6、26的高度，可以改变焊剂回收装置1、21的回收容量，进而能调节维护期间。另外，上述实施方案中，为了进一步削减氛围气体7的动能而设置风扇11，也可以不具有风扇11。

【实施例】

使用上述第1实施方案的焊剂回收装置进行焊剂的回收实验。本发明的焊剂回收装置的尺寸为纵100mm、横600mm、高度400mm，设置于纵向隔板的孔部中位于最下部的孔部的高度为距离底面内壁部50mm。另外，孔部的大小分别为100mm×50mm。进而，在焊剂回收装置的底面内壁部一面敷设不锈钢棉(Y-Spring(ワイ·スプリング)公司制、商品名：Demister(デミスタ一))。焊剂回收装置的容器部与盖部为不锈钢制。在回流炉中并列连接3台该焊剂回收装置，从回流炉抽吸氛围气体时使用吹气单元。需要说明的是，从运转开始至6小时为止，使设置于焊剂回收装置底部的风扇工作，然后使风扇停止。

回流炉的运转期间为8周，钎焊6万张电路板。此时，由于每1张电路板使用2g钎焊膏，所以在8周内加热熔融了120kg钎焊膏。

其结果是，未产生因焊剂成分附着而引起钎焊不良的电路板。另外，粉体状焊剂处于在不锈钢棉上平均蓄积约10mm的状态，最下部的孔部未堵塞，是确保了氛围气体的流路的状态。因此，无需除去粉体状焊剂的作业，能进一步持续运转。

然后，使用现有的焊剂回收装置(用多根管使氛围气体释放热量的形式的装置)进行比较实验。该焊剂回收装置的放热部为由4根内径35mm、长120mm的不锈钢制管形成的构成。在回流炉中并列连接7台焊剂回收装置。使用吹气单元从回流炉抽吸氛围气体。

回流炉的运转期间为1周，钎焊了7千5百张电路板。此时，每1张电路板使用2g钎焊膏，所以1周内加热熔融了15kg钎焊膏。

其结果是，虽然未产生因附着焊剂成分而引起钎焊不良的电路板，但各不锈钢制管被粉体状焊剂堵塞。因此，只要不停止回流炉进行除去粉体状焊剂的作业，就无法接着运转。

如上所述，与现有产品相比，本发明的焊剂回收装置可以将维护周期延长8倍以上。

产业上的可利用性

本发明的焊剂回收装置通过防止氛围气体的流路被粉体状焊剂堵塞，可以大幅延长维护周期，进而由于维护作业也简易，所以在利用回流炉进行的电路板的钎焊领域中利用价值较高。

Claims (12)

1.一种焊剂回收装置，其特征在于，其具有

注入回流炉内的含有焊剂的氛围气体的开口部；与

设置于所述氛围气体所冲击的内壁面的多孔体。

2.如权利要求1所述的焊剂回收装置，其特征在于，所述多孔体附着有焊剂吸附剂。

3.如权利要求2所述的焊剂回收装置，其特征在于，所述焊剂吸附剂是三聚氰胺或碱性物质。

4.如权利要求3所述的焊剂回收装置，其特征在于，所述碱性物质是氢氧化物。

5.如权利要求1所述的焊剂回收装置，其特征在于，所述内壁面是底面的内壁面。

6.如权利要求1所述的焊剂回收装置，其特征在于，其具有隔板，所述隔板穿设有所述被注入的氛围气体的流路。

7.一种焊剂的回收方法，其特征在于，所述方法具有下述工序：

将回流炉内的含有焊剂的氛围气体注入焊剂回收装置的工序；与

使所述氛围气体向设置有多孔体的所述焊剂回收装置的内壁面冲击的工序。

8.如权利要求7所述的焊剂的回收方法，其特征在于，所述多孔体附着有焊剂吸附剂。

9.如权利要求8所述的焊剂的回收方法，其特征在于，所述焊剂吸附剂是三聚氰胺或碱性物质。

10.如权利要求9所述的焊剂回收装置，其特征在于，所述碱性物质是氢氧化物。

11.如权利要求7所述的焊剂的回收方法，其特征在于，所述内壁面是底面的内壁面。

12.如权利要求7所述的焊剂的回收方法，其特征在于，其具有隔板，所述隔板穿设了所述被注入的氛围气体的流路。

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