JP2008529804A - はんだペースト用金属容器 - Google Patents

Abstract

はんだ浴の組成と同様の組成を持つ金属で作られたはんだ付け補助剤用の容器。望ましくは、該容器ははんだペーストを収容し、かつ、該はんだペーストの金属部分の組成と同様の組成を持つ金属から作られている。容器材料としての合金には例えば、２．５〜５％の銀、２％以下の銅および残部の錫を含む合金と、鉛・錫共晶組成とがある。

Description

はんだペーストは、はんだ粉末（通常は微小ボール形状）とフラックスの混合物であり、配線基板等の上に配置して電子部品等を基板上にはんだ付けするために広く用いられている。加熱するとフラックスとはんだが融解し、部品のリードとＰＣ基板上の導電性パッドとの間にはんだ接合部を形成する。はんだペーストにはこれ以外にも種々の用途がある。

従来、はんだペーストはプラスチック容器に入った状態で市販されている。この容器はプラスチックジャーまたは「シリンジ」と呼ばれ、コーキングガン等に類似しており、はんだペーストを収容するプラスチックチューブ、ノズル、はんだペーストを排出させるプランジャを備えている。はんだペーストを使い切ったとき、ほとんどの場合、容器内に多少のはんだペーストが残っている。はんだペーストはジャーの底や壁に残っていたり、チューブ内のはんだペーストが完全に排出されていてもノズルに残っていたりする。場合によってははんだペーストを使い切らないうちに容器を廃棄することもあるし、使用期限切れのために容器丸ごとはんだペーストを廃棄することさえある。

使用済容器は、特にはんだが鉛−錫はんだである場合、有害廃棄物と考えられるので、はんだペーストのユーザにとって処分対象となる。無鉛はんだであっても、その多くは銀含有はんだなので、場所によっては有害廃棄物となり得る。これらの有害廃棄物は、許可された有害廃棄物処分場に廃棄するか、再利用業者に送るかしなくてはならない。再利用業者は、はんだの一部を回収することもあるが、多くの場合は有害廃棄物処分場に回送することになる。

上記の問題は本発明の実施により回避できる。

はんだ浴の組成と類似した組成を有する金属から作られていることを特徴とするはんだ付け補助剤用の容器。

はんだペーストは、図示したシリンジまたはジャーのような金属容器内に詰められる。シリンジは、はんだペーストを収容する中空チューブ１０の一端にはんだペースト排出用のノズル１１を備えている。チューブ内のプランジャ１２を押すと、はんだペーストがノズルを通って排出される。その他の容器のタイプとして、ジャー１３、缶、絞り出しチューブ、より複雑なシリンジ適用具なども金属で作製可能である。

本発明の実施形態においては、容器内に収容されるはんだペースト中のはんだ合金と同様のはんだ合金で容器を作製することが望ましい。チューブ、ノズル、プランジャを同様の合金で作製することが望ましい。同様に、はんだペーストのジャーとしてのジャーおよびカバー１４を、ジャーに入れるはんだペースト中のはんだと同様の合金で作製することが望ましい。このようにすれば、はんだペーストを実質的に使い切った場合や、容器を廃棄できる状態になった場合は、容器およびはんだペーストと同様の溶融はんだの浴に、単純に投入すればよい。容器および残っているはんだペーストやフラックスは浴内に溶融する。はんだペースト中のフラックス（もし有れば融剤も）は溶融し、多くの場合「焼尽」または揮発し、フラックスの燃焼または溶融残滓があっても、浴表面の通常のドロスと共に除去される。

はんだペーストは、フラックス中に混合されたダイマー酸を含有していても良い。あるいは、金属容器に、はんだ粉末とダイマー酸とのペーストで、フラックス無しかつ他の添加物ありのペーストを収容してもよい。この場合、使用済容器内に残っていたダイマー酸は、はんだと同様な組成の金属容器が溶融した後にはんだ浴の表面に残る。はんだ浴表面のダイマー酸は、ドロスの生成を防止し、生成する金属酸化物を吸収する。

容器は、図示したシリンジである必要はなく、便利なサイズのジャー、瓶、缶、あるいは歯磨きチューブと類似の絞り出しチューブであってもよい。その他の形態であってもよい。

同様の瓶、ジャー、チューブなどを、金属粉末を含有しない（すなわち「はんだペースト」ではない）はんだ付け補助剤用に用いてもよい。例えば、ウェーブはんだ付け装置（噴流式はんだ付け装置）の表面に富化するダイマー酸を瓶に収容してもよい。手作業または機械によるはんだ付けに用いるフラックスを瓶に入れてもよい。はんだ付け作業に伴って用いる溶剤や洗浄液を瓶に入れてもよい。例えば電子機器製造施設などでは、使用済の瓶、ジャー、チューブなどがゴミとして発生し、有害廃棄物施設を経由して処分する必要がある。蓄電池や自動車のラジェータなどの、はんだ付けによる製品の生産プラントでは、同様な廃棄容器が多量に発生する。施設内のはんだ浴のうちの１つの合金と同様な合金で、容器を作製することもできる。

容器を溶融するはんだ浴またははんだペーストと全く同一の合金で容器が作られている必要はないが、使用済容器を溶融するはんだ浴の希釈や汚染を最小限にすることが望ましい。例えば、はんだ合金よりも延性が大きい実質的に純粋な錫で絞り出しチューブを作製することが望ましい。この場合、チューブとキャップの合計組成が、容器を溶融させる浴の組成と同様な平均（または実質）組成となる合金でチューブ用キャップが作製することができる。

例えば、容器がジャーまたは瓶でネジ式頭部を備えている場合、ジャーとカバーを異なる合金とし、平均組成がはんだ浴の組成と同様になるようにすることが適当である。同様に、シリンジとプランジャを適正な平均組成である違う合金で作られていてよい。その場合、組成を違えることによって、相対的に移動する部品間の摩耗を最小化することができる。例えば、カバーとジャーとの間に潤滑剤または低摩擦物質の薄い層を設けることによっても、摩耗を最小化することができる。各部品の硬さまたは強度が高まるように各部品用の各合金を選択してもよい。

しかし、容器とはんだペーストとが同様の合金で作られていることが望ましい。例えば、はんだペーストが共晶６３％鉛・３７％錫合金である場合、容器も６３％鉛・３７％錫合金であることが望ましい。この合金で作られた容器は、容器およびはんだペーストの充填、輸送、使用などの過酷な条件にも耐えるように十分な肉厚で作製することができる。同様に、はんだペーストが無鉛である場合は、容器も同様な無鉛合金で作られていることが望ましい。

金属容器は、同様の組成のはんだ合金浴に溶融され、廃棄されないので、プラスチック容器と肉厚や重量が異なることは重要でない。使用済容器ははんだ浴の素材となるので、容器のコストが増加しても問題はない。

はんだペーストを使用する製造業者が他の製造作業用に同様のはんだ浴を持っていない場合、使用済容器は適当な浴を用いる他の製造者に単に回送することができる。これは特別なことではない。例えば、一方には、はんだペーストを用いた錫めっき済の回路基板を作製する製造業者がいるだろうし、他方には、ウェーブはんだ付け装置のような浴からのはんだで部品を基板にはんだ付けする製造業者がいるだろう。この場合、使用済金属容器は前者の製造業者にとっては支出ではなく収入源となる。有害廃棄物の処分に何の要請もないしコストもかからない。

容器の平均組成がはんだペーストと一致しない場合は、少なくとも容器の主要部分がはんだペーストの主要元素と同様であることが望ましい。これによって、はんだ浴の希釈を回避するのに適している他の元素による組成調整が最小化する。すなわち、例えば無鉛はんだ用の容器は主成分を錫とする。他の合金元素を含有する母合金の適量を浴に添加して希釈を最小化することができる。

汎用の無鉛はんだとして、錫・銀合金や錫・銀・銅合金がある。はんだペースト中の銀の比率、特に銅の比率が小さいので、容器は実質的に純粋な錫であるか、または、銅を含まない銀の共晶付近の組成とすることができる。このようにすれば、浴からのはんだのｗ割合が比較的小さくなるので、浴の希釈は大きな問題ではなくなる。

望ましい一例として、３．５〜５％銀、残部錫の合金で容器を形成する。もう１つの望ましい組成は２．５〜５％銀、２％以下銅、残部錫である。合金例を列挙すると、Ｓｎ₉₆／Ａｇ₄、Ｓｎ_96.5／Ａｇ_3.5、Ｓｎ_93.6／Ａｇ_4.7／Ｃｕ_1.7、Ｓｎ_95.2／Ａｇ₄／Ｃｕ_0.8、Ｓｎ_95.2／Ａｇ_3.9／Ｃｕ_0.9、Ｓｎ_95.2／Ａｇ_3.8／Ｃｕ₁、Ｓｎ_95.5／Ａｇ_3.8／Ｃｕ₁、Ｓｎ_96.2／Ａｇ₃／Ｃｕ_0.7、Ｓｎ_96.5／Ａｇ₃／Ｃｕ_0.5、Ｓｎ_96.2／Ａｇ_2.5／Ｃｕ_0.8／Ｓｂ_0.5、Ｓｎ_99.3／Ｃｕ_0.7がある。これらは現時点で最も一般的な合金であり、他の無鉛合金は知られているものもあるし、あるいは今後開発される可能性がある。望ましいはんだ合金は錫・銀・銅合金である。

はんだ浴に対して汚染源として許容可能であれば、容器作製に用いる合金に強化元素を添加してもよい。アルカリ金属やアルカリ土類金属のような酸化され易い添加物は、浴の酸化物をドロスと一緒に排除し易くするので好ましい。

はんだ合金またははんだと同様な合金で作られた容器は、従来からプラスチック容器の射出成形に用いられていたのと基本的に同じタイプの射出成形によって作製される。スタンピング、プレッシングなどの他の造形プロセスを用いて種々のタイプの容器を作製することができる。容器材料として用いた金属の種別や組成を容器の表面にスタンプ表示または成形表示することにより、適切なはんだ浴内に容器を処分することができる。

図１は、はんだペースト用シリンジを示す。 図２は、はんだ付け補助剤を収容するためのジャーを示す。

Claims (16)

1. はんだペーストまたはダイマー酸を含むはんだ付け補助剤の容器であって、はんだ浴の組成と同様の組成の金属で作られていることを特徴とする容器。
2. 請求項１記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記補助剤がはんだペーストを含んで成り、容器は内部に収容するはんだペーストの金属部分の組成と同様な組成の金属で作られていることを特徴とする容器。
3. 請求項１または２記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記金属が錫を主体として、無鉛であることを特徴とする容器。
4. 請求項１から３までのいずれか１項記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記金属が３．５〜５％の銀および残部の錫を含む合金から成ることを特徴とする容器。
5. 請求項１から４までのいずれか１項記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記金属が２．５〜５％の銀、２％以下の銅、および残部の錫を含む合金から成ることを特徴とする容器。
6. 請求項１から５までのいずれか１項記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記金属が錫・銀・銅合金であることを特徴とする容器。
7. 請求項１または２記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記金属が６３％の鉛および３７％の錫から成ることを特徴とする容器。
8. 請求項１から６までのいずれか１項記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記はんだペースト中の金属が錫を主体として、無鉛であり、該容器の構成部品の合計組成が錫を主体として、無鉛であることを特徴とする容器。
9. 請求項１から６および８のいずれか１項記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記はんだペースト中の金属が錫・銀・銅合金であり、該容器の構成部品の合計組成が錫・銀・銅組成であることを特徴とする容器。
10. 請求項１から６および８、９のいずれか１項記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記はんだペースト中の金属が３．５〜５％の銀および残部の錫を含み、該容器の構成部品の合計組成が３．５〜５％の銀および残部の錫であることを特徴とする容器。
11. 請求項１から６および８から１０のいずれか１項記載のはんだ付け補助剤の容器において、はんだペースト中の金属が２．５〜５％の銀、２％以下の銅、および残部の錫を含み、該容器の構成部品の合計組成が２．５〜５％の銀、２％以下の銅、および残部の錫であることを特徴とする容器。
12. 請求項記載のはんだ付け補助剤の容器において、上記はんだペースト中の金属が６３％の鉛および３７％の錫から成り、該容器の構成部品の合計組成が６３％の鉛および３７％の錫であることを特徴とする容器。
13. はんだ浴にはんだを添加する方法であって、はんだで作られ且つ少なくとも微量のはんだペーストおよび／またはダイマー酸含有はんだ補助剤を含む容器を上記浴に添加することを特徴とする方法。
14. 請求項１３記載の方法において、上記金属が錫を主体として、無鉛であることを特徴とする方法。
15. 請求項１３記載の方法において、上記金属が６３％の鉛および３７％の錫から成る合金を含むことを特徴とする方法。
16. 請求項１３記載の方法において、上記金属が錫・銀・銅合金であることを特徴とする方法。

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