JP2010132940A

JP2010132940A - Ｓｎメッキ剥離方法及びＳｎメッキ剥離装置

Info

Publication number: JP2010132940A
Application number: JP2008307527A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kumagai; 淳一熊谷; Kazunori Kikukawa; 一徳菊川; Atsushi Miyauchi; 淳宮内; Yutaka Saito; 豊斎藤
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】Ｓｎメッキした銅及び銅合金材からＳｎメッキ層を短時間で容易かつ確実に除去することができるＳｎメッキ剥離方法及びＳｎメッキ剥離装置を提供する。
【解決手段】銅基材の表面にＳｎメッキ層が形成されたワークＷからＳｎメッキ層を剥離するに際して、ワークＷを酸化性溶液中１３に浸漬し、回転攪拌することによってワークＷ同士が重なりあった部分の引き剥がすとともに互いに擦り合わせながら、ワークＷを陽極電解することによってＳｎメッキ層を効率良く除去する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置や電子・電気部品の素材として利用される表面にＳｎメッキ層が形成されたＳｎメッキ銅材からＳｎメッキ層を剥離するＳｎメッキ剥離方法及びＳｎメッキ剥離装置に関する。

コネクタ部品やリードフレーム等の電子・電気部品として、銅基材の表面にＳｎメッキが施されたＳｎメッキ銅材が利用されている。この種のＳｎメッキ銅材を製造する場合、まず銅基材の表面を洗浄し、表面を活性化する等の前処理を施し、電解または無電解メッキ法で厚さ０．２５〜１μｍ程度のＳｎメッキ層を形成する。

このＳｎメッキ銅材を電子・電気部品としてそのまま使用に供する場合もあるが、さらにリフロー（溶融）処理を行って、Ｓｎメッキ層の表面を平滑化してから使用することがある。
このようなＳｎメッキ銅材においては、銅基材とＳｎメッキ層の境界部には、Ｃｕ_３ＳｎやＣｕ_６Ｓｎ_５等のＳｎ‐Ｃｕ層が形成される。そして、このようなＳｎメッキをおこなった後に、この板材にプレス加工、打抜き加工、曲げ加工などの金属加工を施すことによりコネクタ部品等の電子・電気部品が製造される。

一方、上記のようなコネクタ部品等のスクラップや打ち抜き屑等を銅資源として有効に活用するには銅基材とＳｎメッキ層の分離が必要となる。Ｓｎメッキされた銅基材からＳｎメッキ層を剥離する方法としては、一般的にＳｎメッキ銅材を水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液や硫酸等の酸化性溶液に浸漬して陽極電解を行う方法が知られている。

また、例えば特許文献１に示すように、Ｓｎメッキ銅材に硫酸を含有する酸化性溶液を一方向から連続的に通液し、該酸化性溶液中に溶出したＳｎイオンを連続して反応系外に排出することにより効率よくＳｎメッキ層を除去する方法が提案されている。
特開平５−１７１３０６号公報

ところで、上記のようにアルカリ溶液中で陽極電解を行う場合には、Ｓｎメッキ銅材に生成されたＣｕ_３ＳｎやＣｕ_６Ｓｎ_５等の金属間化合物がアルカリ溶液中に電解されにくいため、完全に剥離することが困難であるという問題があった。
また、酸化性溶液中で陽極電解を行う場合には、酸化剤を連続投入する必要がある他、Ｈイオン濃度を適切に管理する必要があり、処理には多くの時間と手間を要してしまっていた。
一方、特許文献１に示す方法では、酸化性溶液を連続的に通液する必要があるためコストの上昇を抑えることができないという問題があった。
さらにいずれの方法を用いた場合であってもＳｎメッキ銅材同士が重なり合った部分においてはＳｎメッキ層を除去することが困難であり、また、総じて処理に多くの時間を要していた。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、Ｓｎメッキ銅材からＳｎメッキ層を短時間で容易かつ確実に除去することができるＳｎメッキ剥離方法及びＳｎメッキ剥離装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係るＳｎメッキ剥離方法は、銅基材の表面にＳｎメッキ層が形成されたワークからＳｎメッキ層を剥離するＳｎメッキ剥離方法であって、前記ワークを酸化性溶液中に浸漬して、回転攪拌するのと同時に該ワークを陽極として電解を行うことを特徴としている。

回転攪拌することによって、ワークが重なりあった部分を引き剥がすことでワークの表面全体を確実に酸化性溶液に触れさせることができるとともに、ワークを互いに擦り合わせることで機械的にＳｎメッキ層を分離させることができ、陽極電解を効果的に行うことが可能となる。さらに、電解されたＳｎイオンは、酸化性溶液中では単体では存在できず直ちにＳｎＯ_２のスラッジとなり、また、銅基材が電解された場合にはＣｕイオンは陰極に析出するため、ＣｕとＳｎとを分離して回収することができる。また、陽極電解と機械的な回転攪拌とを併用することによって、必要以上に酸化性溶液を投入せずともＳｎメッキ層を確実かつ容易に剥離することが可能となるため、コストを低減させることも可能となる。

また、本発明に係るＳｎメッキ剥離方法においては、前記ワークを小片状に切断した後に酸化性溶液中に浸漬して電解を行うことを特徴としている。ワークがある程度大きい場合には、小片上に切断することによって回転攪拌による寄与を向上させることができるため、効率よくＳｎメッキ層を剥離させることが可能となる。

本発明に係るＳｎメッキ剥離装置は、銅基材の表面にＳｎメッキ層が形成されたワークからＳｎメッキ層を剥離するＳｎメッキ剥離装置であって、周面に貫通孔が形成された回転ドラムと、陰極が付設されて酸化性溶液が収容される電解槽と、前記回転ドラムを水平軸線回りに回転させる駆動機構とを備え、前記回転ドラムの一部を前記電解槽に浸漬し、前記回転ドラムを陽極として電解しながら該回転ドラム内のワークを回転攪拌することを特徴としている。

このような特徴のＳｎメッキ剥離装置によれば、ワークは貫通孔を介して回転ドラム内に浸入した酸化性溶液に浸漬されており、また、回転ドラムが陽極として通電されると該回転ドラムの内部のワークも陽極となる。これにより、電解液としての酸化性溶液によって陽極としてのワークと電解槽内の陰極とが隔てられた電気化学的構造が成立する。回転ドラムが回転する際であっても酸化性溶液は貫通孔を解して内外を絶えず移動することが可能なため上記の電気化学的構造が崩れることはなく、回転攪拌によってワーク同士が重なりあった部分を引き剥がすとともに該ワークを互いに擦り合わせながら、陽極電解を行うことができ、Ｓｎメッキ層の剥離の促進を図ることができる。

また、本発明に係るＳｎメッキ剥離装置は、前記回転ドラムの前記水平軸線方向一端側に投入口が設けられるとともに、他端側に排出口が設けられ、前記回転ドラムの内周面に、前記水平軸線に沿って一定角度に捩れる複数条のガイド部が設けられていることを特徴としている。

ワークを投入口から回転ドラム内に投入し、回転ドラムを正回転させると、ワークはガイド部によって一端側に導かれ、これにより行き場を失ったワークは一端側の端面に押し上げられるようにして回転して攪拌される。また、回転ドラムを逆回転させると、ワークは他端側に導かれて排出口に至り、処理を終えたワークを容易に回転ドラム内から排出することが可能となる。従って、ワークを回転ドラムに投入してから排出するまでの一連の作業を自動化することができるとともに、攪拌効果を上昇させてより効果的にワークからＳｎメッキ層を除去することが可能となる。

本発明に係るＳｎメッキ剥離方法及びＳｎメッキ剥離装置によれば、ワークとなるＳｎメッキ銅板を酸化性溶液中で陽極電解しながら機械的に回転攪拌することによって、Ｓｎメッキ銅材からＳｎメッキ層を短時間で容易かつ確実に除去することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態であるＳｎメッキ剥離装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るＳｎメッキ剥離装置の側面図、図２は本発明の実施の形態に係るＳｎメッキ剥離装置の正面図、図３は本発明の実施の形態に係るＳｎメッキ剥離装置の平面図、図４はＳｎメッキ剥離装置の原理を説明する模式図、図５は回転ドラムの側断面模式図である。
本実施形態のＳｎメッキ剥離装置１は、コネクタ部品等のような表面にＳｎメッキ層が形成された銅基材のスクラップや打ち抜き屑等をワークＷとして、該ワークＷからＳｎメッキ層を剥離するために使用される。

図１から図３に示すように、本実施形態のＳｎメッキ剥離装置１は、ベース２と、該ベース２上に設置された電解槽１０と、該電解槽１０の槽内に設置された支持台１１と、この支持台１１上に支持された回転ドラム２０と、回転ドラム２０を軸線Ｏ回りに回転させる駆動機構３０と、回転ドラム２０から排出されたワークを搬出する搬出装置４０とから概略構成されている。

ベース２は、Ｓｎメッキ剥離装置１の基盤となるものであり、その後方側（図１及び図３において左側、図２において紙面奥側）には、該ベース２の表面から一段窪んで軸線Ｏに直交する方向に延びる地下ピット３が設けられている。

電解槽１０は、平面視矩形状の上方が開口した箱型形状をなしており、その底面１０ａの後方側には、ステンレス鋼からなる四角平板状の固定陰極板１２が付設されている。この固定陰極板１２は、図４の模式図に示すように、電源５０に接続されて陰極に通電することができるように構成されている。

また、電解槽１０の底面１０ａの固定陰極板１２の直ぐ前方側（図１及び図３において左側、図２において紙面手前側）には支持台１１が設置されている。この支持台１１は上記底面１０ａに立設する４つの支柱１１ａ上に四角平板状のプレート１１ｂを備え、該プレート１１ｂ上には、図３に示すように、平面視にて軸線Ｏを挟んだ両側に、軸線Ｏと平行な軸線回りに回転可能なローラー１１ｃがそれぞれ２つずつ配設されている。なお、該プレート１１ｂの同一側の２つのローラー１１ｃは軸線Ｏに平行な同一直線状に一定の間隔を空けて配設されている。また、ローラー１１ｃは、絶縁性の高い材質である例えばウレタン等から構成されている。

そして、このような電解槽１０の槽内には、図１から図４に示す液面Ｐまで酸化性溶液１３が収容されている。本実施形態においては、酸化性溶液１３として硫酸水溶液（例えば濃度７１ｇ／Ｌ）が用いられており、該硫酸液中にはＳｎイオン（例えば濃度１５ｇ／Ｌ）が添加されている。なお、これに限らず例えば硝酸等の他の酸化性溶液を用いたものであってもよい。

回転ドラム２０は、ステンレス鋼からなり後方側が端部に向かうに従い縮径するテーパ状に形成された概略筒状をなしており、前方側に位置して周面が軸線に平行な円筒部２１と、後方側に位置し略円錐形状をなし端部に排出口２２ａが形成された円錐部２２とから構成されている。

円筒部２１は、その周面全体に、図４の模式図に示すように、外周面と内周面とを連通させる多数の貫通孔２３（図１から図３において省略）が設けられている。この貫通孔２３は、内部に投入されたワークＷを回転ドラム２０の外部に流出することなく内部に保持することができ、かつ酸化性溶液１３が容易に通過することができる程度の大きさに設定されている。なお、この他回転ドラム２０の周面が例えばネット状に形成されたものであってもよい。

また、円筒部２１の前方側の一端面２４の中央には投入口２４ａが設けられており、該投入口２４ａの周囲には、一段前方側に凸となるように円形に形成された伝動フランジ２４ｂが設けられている。

さらに、円筒部２１の外周面には環状をなすローラー当接部２６が軸線Ｏ方向に一定の間隔を空けて２つ形成されている。このローラー当接部２６の間隔は、前述のローラー１１ｃの軸線Ｏ方向の間隔と同一に設定されている。これによって、１つのローラー当接部２６に軸線Ｏを挟んで両側に位置する２つのローラー１１ｃが下方から当接して、回転ドラム２０を計４点で均等に支持しながら回転ドラム２０の回転に合わせて回転するようになっている。
また、このように各ローラー１１ｃに支持されることによって、回転ドラム２０はその下方一部が電解槽１０内の酸化性溶液１３に浸漬されており、貫通孔２３を介して回転ドラム２０内部に酸化性溶液１３が浸入することによって、回転ドラム２０内は液面Ｐまで酸化性溶液１３で満たされている。

また、図１及び図３に示すように、円筒部２１の外周面の軸線Ｏ方向の中央部には、該外周面の表面から環状に凸となるように形成された通電フランジ２７が設けられている。この通電フランジ２７の側方には電源５０の陽極側に接続されて逆Ｌ字状をなす通電部２８が立設されており、該通電部２８の先端に設けられた摺接部２８ａが通電フランジ２７を軸線方向Ｏ両側から挟むようにして接触している。これにより、回転ドラム２０の回転時であっても通電フランジ２７と通電部２８の摺接部２８ａとが摺接することによって、回転ドラム２０を陽極として通電することが可能となっている。

さらに、円筒部２１の内周面には、図５に示すように、軸線Ｏに沿って一定角度で捩れるように、即ち前方側から後方側に向かうに従って回転方向Ｔ側に捩れるように形成された複数条の一次ガイド部２９ａが設けられている。また、円錐部２２の内周壁面にも、該一次ガイド部２９ａと同様に捩れる二次ガイド部２９ｂが設けられている。これにより、回転ドラム２０内に投入されたワークＷは、回転ドラム２０が回転方向Ｔに回転する際には一次ガイド部２９ａに沿って前方側に案内されて一端面２４に至り、回転方向Ｔ後方側に回転する場合には一次ガイド部２９ａ及び二次ガイド部２９ｂに案内されて排出口２２ａに至るようになっている。

駆動機構３０は回転ドラム２０の側方に設置されて回転ドラム２０を回転させる役割を有しており、モータ等の動力源３１を備え、該動力源３１の回転軸３２と回転ドラム２０の伝動フランジ２４ｂとに巻き掛けられた伝動ベルト３３によって動力源３１の回転が回転ドラム２０に伝達されるように構成されている。なお、動力源３１は正逆方向に回転可能であり、これにより回転ドラム２０は回転方向Ｔ前方側への回転を正回転として、回転方向Ｔ後方側への回転を逆回転として双方向に回転可能とされている。
なお、この駆動機構３０は、本実施形態においては回転ドラム２０の側方に設置されているが、該回転ドラム２０の上部に設置されていてもよい。これにより、モータ等の動力源３１の偏荷重の負荷を軽減することができ、より円滑な運転を行うことが可能となる。

搬出装置４０は、回転ドラム２０の排出口２２ａの直ぐ下方にて排出されるワークＷを受けるワーク受部４１と、該ワーク受部４１からワークＷを搬送する周知のスクリューコンベアやＳＵＳメッシュベルトコンベア等からなる搬送部４２とから構成されている。これにより処理が終えられたワークＷが次工程へと運ばれる。
なお、上記搬送部４２では、ワークＷに水がかけられる構成としてもよく、これによって電解剥離後のワークＷには搬送部４２により移送される過程において同時に水洗い処理が施され、ワークＷ表面の付着物が除去される。

次に、以上のような構成のＳｎメッキ剥離装置１を用いてのＳｎメッキ剥離方法及びＳｎメッキ剥離装置１の作用について図面に基づいて説明する。
本実施形態に係るＳｎメッキ剥離装置１に投入されるワークＷとしては、表面にＳｎメッキ層が形成された銅基材であれば、上述したスクラップや打ち抜き屑等の小片状のものの他、ワイヤー状や帯状等の比較的大きな形状のものも採用することができる。
後者の場合には、回転ドラム２０内に投入する前処理として、ワークＷは例えばスクラップカッター等の切断機によって小片状に切断される。また、場合によっては切断される前に、ベンディング機等によりベンディング成形が施されてもよい。

そして、ワークＷは、例えばスクリューコンベヤ等の図示しない投入手段によって投入口２４ａから回転ドラム２０の円筒部２１内に投入される。この際、Ｓｎメッキ層の剥離性を向上させるため、ワークＷの投入量は回転ドラム２０の充填率が３０％以下となるように調整される。なお、回転ドラム２０内に投入されたワークＷは、該回転ドラム２０内に貫通孔２３を介して浸入してきた酸化性溶液１３に浸漬されるが、投入した段階で必ずしもすべてのワークＷが酸化性溶液１３に浸漬される必要はなく、図１、図２及び図４に示すように、酸化性溶液１３の液面Ｐの上方までワークＷが存在し、下方に位置するワークＷのみが酸化性溶液１３に浸漬された状態でもよい。

このように回転ドラム２０内にワークＷが投入された状態で、駆動機構３０によって回転ドラム２０が軸線Ｏ回りに回転方向Ｔに、例えば０．５〜２．５ｒｐｍの回転速度で正回転されるとともに、回転ドラム２０が通電部２８を介して陽極となるように、固定陰極板１２が陰極となるように通電される。

以下、図４を参照しながら作用について詳細に説明する。
回転ドラム２０が陽極として通電されると、該回転ドラム２０の内周面に接触しているワークＷも陽極となる。これにより、Ｓｎメッキ剥離装置１の稼動時おいては、電解液としての酸化性溶液１３によって、陽極としてのワークＷと電解槽１０内の固定陰極板１２とが隔てられた電気化学的構造が成立する。なお、回転ドラム２０が回転しても、酸化性溶液１３は回転ドラム２０内で液面Ｐを維持しながら貫通孔２３を介して内外を絶えず移動することができるため、上記電気化学的構造が崩れることはない。そして、このように通電されることによってワークＷ表面のＳｎメッキ層が酸化性溶液１３中にＳｎイオンとして陽極電解される。
なお、酸化性溶液１３がＳｎイオンを含有しているため、電解当初にＨイオンの酸化による水素の発生はなく、当初から安定してＳｎメッキ層を電解することができる。

また、回転ドラム２０の回転によってワークＷが回転攪拌されることによって、投入時には酸化性溶液１３に浸漬されていなかったワークＷを酸化性溶液１３に浸漬させて電解の対象とすることができるとともに、ワークＷ同士が重なりあった部分を容易に引き剥がすことができるため、各ワークＷの表面全体を確実に酸化性溶液１３に触れさせることが可能となる。さらに、回転攪拌によってワークＷは互いに擦り合わせられるため、ワークＷ表面から機械的にＳｎメッキ層を分離することで剥離を促進させて、陽極電解を効果的に行うことが可能となる。

さらに、このように回転ドラム２０が回転方向Ｔに回転する際には、円筒部２１内のワークＷは一次ガイド部２９ａによって前方側に導かれる。これによって、図５に示すように、一端面２４に至り行き場を失ったワークＷは矢印Ａに示すように一端面２４に押し上げられるようにして回転される。これにより回転ドラム２０によるワークＷの回転攪拌効果をさらに向上させることができる。

回転ドラム２０内でＳｎメッキ層が除去されたワークＷを排出する際には、駆動機構３０によって回転ドラム２０を回転方向Ｔ後方側に逆回転させることで、ワークＷはガイド部２９ａ、２９ｂによって図５に示す矢印Ｂ方向に後方側に誘導され、最終的に排出口２２ａから搬出装置４０のワーク受部４１に向けて排出される。そしてワークＷは搬送部４２により次工程へと搬送されて、液切り、水洗い、乾燥等の処理が施され、再び銅資源として利用される。

このように本実施形態のＳｎメッキ剥離装置１は、回転攪拌によってワークＷの表面全体を酸化性溶液に触れさせながら、かつワークＷ表面から機械的にＳｎメッキ層を分離しながらＳｎメッキ層の陽極電解を行うため、電解を効果的に行うことができ、より短時間かつ容易にワークＷからＳｎメッキ層を除去することが可能となる。
また、回転攪拌と陽極電解を併用することによって、必要以上に酸化性溶液１３を投入せずともＳｎメッキ層を確実かつ容易に剥離することが可能となるため、コストを低減させることが可能となる。

さらに、酸化性溶液１３中に電解されたＳｎイオンは、イオン化傾向が水素よりも小さいため容易に酸化されてＳｎＯ_２のスラッジとして析出する。このスラッジは地下ピット３で回収され、処理を施すことによってＳｎを分離し再び資源として利用することができる。一方、電解の進行によってＳｎメッキ層が部分的に除去されて露出した銅基板は電解の対象となるが、これが電解されてＣｕイオンとなった場合には固定陰極板１２に単体の銅として析出する。これにより、ＣｕとＳｎとを確実に分離して回収することが可能となる。

さらに、回転ドラム２０の回転方向を転換させることでワークＷを回転ドラム２０に投入してから排出するまでの一連の作業を自動化することができるとともに、攪拌効果を上昇させることができ、より効果的にワークからＳｎメッキ層を除去することが可能となる。

以上、本発明によるＳｎメッキ剥離方法及びＳｎメッキ剥離装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態においては、回転ドラム２０は略円筒状をなしているが、これに限定されず、四角柱状等の多角柱状のものであってもよい。また、回転ドラム２０と電解槽１０との絶縁をするに際し、例えばスポンジシート等と用いてもよい。さらに、回転ドラム２０を回転させる駆動機構３０の動力源３１としては、モータ等の電動のもののみならず、例えば手動で回転させられるものであってもよい。

本発明の実施の形態に係るＳｎメッキ剥離装置の側面図である。本発明の実施の形態に係るＳｎメッキ剥離装置の正面図である。Ｓｎメッキ剥離装置の原理を説明する模式図である。本発明の実施の形態に係るＳｎメッキ剥離装置の平面図である。回転ドラムの側断面模式図である。

符号の説明

１Ｓｎメッキ剥離装置
１０電解槽
１２固定陰極板（陰極）
１３酸化性溶液
２０回転ドラム
２３貫通孔
２２ａ排出口
２４ａ投入口
２９ａ一次ガイド部（ガイド部）
２９ｂ二次ガイド部（ガイド部）
３０駆動機構
Ｏ軸線（水平軸線）
Ｗワーク

Claims

銅基材の表面にＳｎメッキ層が形成されたワークからＳｎメッキ層を剥離するＳｎメッキ剥離方法であって、
前記ワークを酸化性溶液中に浸漬して、回転攪拌するのと同時に該ワークを陽極として電解を行うことを特徴とするＳｎメッキ剥離方法。
前記ワークを小片状に切断した後に酸化性溶液中に浸漬して電解を行うことを特徴とする請求項１に記載のＳｎメッキ剥離方法。
銅基材の表面にＳｎメッキ層が形成されたワークからＳｎメッキ層を剥離するＳｎメッキ剥離装置であって、
周面に貫通孔が形成された回転ドラムと、
陰極が付設されて酸化性溶液が収容される電解槽と、
前記回転ドラムを水平軸線回りに回転させる駆動機構とを備え、
前記回転ドラムの一部を前記電解槽に浸漬し、前記回転ドラムを陽極として電解しながら該回転ドラム内のワークを回転攪拌することを特徴とするＳｎメッキ剥離装置。
前記回転ドラムの前記水平軸線方向一端側に投入口が設けられるとともに、他端側に排出口が設けられ、
前記回転ドラムの内周面に、前記水平軸線に沿って一定角度に捩れる複数条のガイド部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のＳｎメッキ剥離装置。