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Description

【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
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention Impurity removal method More specifically, in a flow type soldering apparatus that is used when soldering an electronic component to a substrate, etc., and soldering by bringing a flow of solder material that has been heated and melted into contact with a soldering point, the work progresses. Accompanying the removal of impurities that increase in the solder material method It is targeted.
[0002]
[Prior art]
The flow type soldering apparatus can be efficiently soldered, and is widely used as a method suitable for industrial production.
In the flow type soldering apparatus, a solder material is heated and melted in a solder tank. This solder material in a fluid state is sprayed onto the surface of the board on which the electronic component is to be soldered, or the substrate is brought into contact with the liquid surface of the solder material, and the solder material is supplied to the soldering portion between the electronic component and the board. And solder.
When the flow type soldering apparatus is operated for a long time, there is a problem that impurities contained in the solder material in the solder tank increase, which adversely affects the quality performance of soldering.
[0003]
When the heated and melted solder material comes into contact with the electronic component or the substrate, for example, low melting point components such as Pb and Bi are eluted from the lead plating portion of the electronic component and are contained as impurities in the solder material in the solder tank. Sometimes. Cu may be eluted from the copper foil of the substrate. In addition, the low melting point component contained in the material constituting the electronic component or the substrate is eluted, and impurities contained in the solder material increase.
When the impurities contained in the solder material increase, the uniformity of the solder is lost and the quality performance of the soldering deteriorates. Specifically, for example, a phenomenon called lift-off occurs in which the interface between the solder and the substrate copper foil is peeled off at a soldering point. Further, when the Cu concentration of the solder material is increased, the melting point of the solder material is increased, the viscosity is increased, bridge defects and red-eye defects are increased, and work quality is deteriorated. Pb is a constituent component such as Sn-Pb solder, but in the case of a solder material aiming at lead-free, it will inhibit lead-free.
[0004]
Therefore, in the conventional flow type soldering technology, a certain period of operation is performed, and all the solder material having an increased impurity concentration is taken out from the solder tank and discarded, and new solder material is supplied to the solder tank. ing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It is not economical to discard all the solder material having a high impurity concentration, which increases the work cost of the soldering operation and the manufacturing cost of the electronic device manufactured by soldering. In addition, the labor and cost for disposal of a large amount of solder material are large. In particular, the soldering operation must be completely interrupted during the solder material replacement operation. The operation of the entire production line of electronic devices including soldering work must be stopped, and the economic loss is great.
Accordingly, an object of the present invention is to efficiently remove impurities in the solder material that increase with operation in the above-described flow soldering technique.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The impurity removal method according to the present invention detects the amount of impurities contained in a solder material in a solder tank of a flow soldering apparatus, and removes the solder material containing impurities when the amount of impurities exceeds a specified value. For the solder material that is melted by the heating of n (n is an integer of 2 or more) heaters disposed from one end side to the other end side of the processing tank, the step (a) for transporting from the tank to the processing tank, The first heater is energized to heat and melt the solder material, the first heater is stopped, and the second heater is energized to heat and melt the solder material, and the second heater is stopped and the third heater is heated. And the solder material is heated and melted. Thereafter, the heaters in the arrangement order are repeatedly stopped and energized in order from one end side to the other end side of the treatment tank, and the (n-1) th heater is stopped. Through the nth heater And step (b) for heating and melting the solder material and, Impurities transferred from one end side to the other end side of the treatment tank by the step (b) are included, and the n th heater (C) removing the melted solder material from the treatment tank, heating and melting the solder material remaining in the treatment tank, and returning it to the solder tank of the flow soldering apparatus.
[0007]
[Flow type soldering equipment]
The present invention can be applied to a flow type soldering apparatus having a normal structure.
The flow-type soldering apparatus heats and melts a solder material and brings the solder material in a fluidized state into contact with a soldering portion, thereby soldering an object to be soldered. As long as it has such a basic function, the specific device structure and operation method are not particularly limited.
As a basic structure, a solder tank is provided. The solder tank can be provided with a heating means for heating the solder material. An electric heater, an electromagnetic induction heater, or the like is used as the heating means for the solder tank. The solder tank may be provided with a pump that stirs the solder material or forms a flow of the solder material.
[0008]
The flow type soldering equipment has a structure that transports soldering objects such as substrates with electronic components, a structure that holds soldering objects, and a structure that guides the flow of solder material to the soldering location. I can keep it.
[Solder material]
Various solder materials used in normal flow soldering technology can be used.
Specifically, Sn—Pb solder, Sn—Cu solder, Sn—Ag—Cu solder, and the like can be given. The present invention is effective in preventing Pb from accumulating as an impurity in a solder material in lead-free solder.
[0009]
Solder materials have different melting points depending on their composition. For example, Sn—Pb eutectic solder is about 183 ° C. It is desirable to adjust the heating conditions in the impurity removal process according to the melting point of the solder material.
[Impurity treatment tank]
In order to perform the impurity removal work, the solder material in the solder tank is fed in and the solder material is accommodated during the impurity removal process.
Basically, it is only necessary to have a material and a structure capable of accommodating a heat-melted solder material, like the solder tank.
[0010]
The impurity treatment tank can be provided with a discharging means for discharging the solder material in the portion where the impurities are accumulated. Specifically, a drain pipe can be provided in a portion of the impurity treatment tank where the solder material in the portion where the impurities are accumulated accumulates. The solder material can be discharged manually by using the above-described handle.
In addition to the local heating means described later, the impurity treatment tank may be provided with a heating means that can heat the solder material in the entire treatment tank. This whole heating means can adopt the same structure as that of the solder tank heating means.
[Transportation means]
A transfer means capable of transferring the solder material is provided between the impurity treatment tank and the solder tank.
[0011]
The transfer means can be provided with a means for supplying the solder material containing impurities in the solder tank to the impurity treatment tank and a means for returning the solder material from which impurities have been removed in the impurity treatment tank to the solder tank. . Specifically, it can be manually transferred using a heat-resistant handle such as a handle, but it is automatically performed using a transfer path such as a pipe, a hose, and a hook and a fluid transfer device such as a pump. It is preferable that it can be transported to. It is also possible to transfer the solder material from the impurity treatment tank to the solder tank by moving or tilting the entire impurity treatment tank. As the material and structure of the transfer means, those having heat resistance capable of transferring the solder material heated and melted are used.
[0012]
[Local heating means]
Only a part of the solder material accommodated in the treatment tank is heated and melted. Basically, a heating means for a normal solder material is provided so as to heat only a relatively narrow fixed region.
The local heating means may be disposed in the internal space of the processing tank, may be embedded in a side wall or a bottom wall of the processing tank, or may be disposed so as to surround the outside of the processing tank.
As a specific heating mechanism, one having the same structure or principle as the above-described heating means for the solder tank or the entire processing tank can be adopted. Examples thereof include an electric heater and an electromagnetic induction heater. Infrared irradiation and radiation irradiation can also be employed. It is also possible to adopt a method of blowing hot air or banner combustion gas.
[0013]
The local heating means continuously moves the heating and melting position from one end side to the other end side of the processing tank.
Moving the solder melting position of the solder material can be realized, for example, by moving a heating source such as a heater. When heating with radiation such as laser, or when irradiating the combustion gas of a gas burner, the heating position can be changed by moving the irradiation position of the radiation. A plurality of heating sources can be driven in order or stopped so that the heating source that is being heated is switched without moving the heating source itself. Furthermore, the heating source may be fixed, and the heating position in the processing tank by the fixed heating source may be moved by moving the processing tank.
[0014]
The heating and melting position of the solder material is continuously moved from one end side to the other end side of the treatment tank. As a result, impurities having a melting point lower than that of the solder material are collected and accumulated in the liquid phase solder material that has been heated and melted, from the portion of the solder material that is solidified outside the heating and melting position. Impurities are removed from the portion of the solder material that has solidified into a solid phase.
This phenomenon, or the removal and accumulation of impurities, is known as a phenomenon in which when a metal solidifies, the solute (impurities) is pushed out into a solvent that is still in a molten state (original solder composition part) and concentrated. It has been. When the solid phase and the liquid phase coexist, the alloy component concentration on the solid phase side decreases, and the alloy component is concentrated in the liquid phase. As a technique that utilizes this phenomenon, a zone melting method that is conventionally used for the production or refining of high-purity metals is known.
[0015]
The removal effect of impurities can be adjusted by the moving speed of the heating and melting position. The faster the moving speed, the shorter the working time. The slower the moving speed, the more reliably the impurities are removed. An appropriate moving speed may be set in consideration of these conditions, the solder material, the type of impurities, the heating temperature, and the like. Specifically, it can be set in the range of 0.1 to 10 mm / min.
The removal effect of impurities can also be adjusted by the moving distance of the heating and melting position. As the moving distance is longer, impurities are sufficiently accumulated, but the moving time becomes longer and the treatment tank becomes larger. Usually, the moving distance can be set in the range of 150 to 500 mm, although it varies depending on the processing amount of the solder material and other processing conditions.
[0016]
The movement of the heating and melting position is usually moved in one direction linearly from the start point on one end side of the treatment tank to the end point on the other end side. After the heating and melting position reaches the end point, the movement can be repeated by returning to the start point. By repeating the movement in one direction, the removal of impurities in the solder material and the accumulation at the end can be performed more reliably, and the impurity removal efficiency of the finally obtained solder material is increased. Usually, it can be repeated in the range of 1 to 20 times.
Depending on the structure of the processing tank and the processing conditions, the heating and melting position may be moved in a zigzag manner or may be moved in a curved manner. It is also possible to move the heating and melting position in the circumferential direction in an annular processing tank.
[0017]
As a melting and solidification procedure, the whole is heated and melted and gradually solidified from one end, so that the center of the region that remains in the molten state is moved as the solidified region expands. it can.
[Multiple heaters]
As the local heating means, one in which a plurality of heaters are individually operated to move the heating and melting position is easy to manufacture and control the operation.
A rod heater can be used as the heater. The rod heaters can be arranged in parallel, and each rod heater can be connected to an electric power source, and a control panel and a control computer for controlling energization to the rod heater can be provided. If the start and stop of energization is controlled for each bar heater, the position of the bar heater that generates heat when energized becomes the heating and melting position of the solder material. By controlling the start and stop of energization, timing, energization time, supply power, and the like, the heating and melting state of the solder material and the moving state of the heating and melting position can be freely adjusted.
[0018]
As the heater, a plurality of annular heaters can be arranged in the axial direction of the processing tank so as to surround the outer periphery of the processing tank having a bottomed cylindrical shape. Heating can be performed uniformly from the entire circumference of the treatment tank. Since there is no heating mechanism inside the treatment tank, the treatment tank can be used widely. An electromagnetic induction heating coil can be used instead of the annular heater.
[Cooling means]
The impurity treatment tank can be provided with a cooling means for cooling the solder material. Solder material other than the portion heated by the local heating means can be quickly cooled. As a result, the impurities are rapidly transferred from the low temperature side to the high temperature side of the solder material, and the impurity removal on the low temperature side can be efficiently achieved.
[0019]
As a specific cooling means, a technique similar to a cooling device used in a normal mechanical device or the like can be applied. For example, a water cooling jacket apparatus can be used. A jacket apparatus using a cooling medium other than water can also be used. A method of blowing cold air can also be adopted.
The entire impurity treatment tank may be cooled at the same time, or the cooling position can be moved in accordance with the movement of the heating and melting position.
[Impurity sensor]
The presence and amount of impurities contained in the solder material are detected.
[0020]
Basically, the sensor structure and the detection principle are not particularly limited as long as the sensor can detect impurities in the molten metal used in a normal metal processing technique or the like.
Impurity sensors are used to identify and quantify impurities by measuring the temperature change over time when the workpiece is heated, changes in electrical characteristics such as resistance and dielectric capacitance, and magnetic changes. Can be used. Usually, impurities are detected from the difference in properties from a standard material that does not contain impurities.
If the impurity sensor detects impurities contained in the solder material in the solder tank, it is possible to monitor impurities that increase as the soldering operation proceeds. What is necessary is just to perform a necessary impurity removal process in the stage where the amount of impurities detected by the impurity sensor exceeds a preset reference value.
[0021]
The impurity sensor can also be installed in the impurity treatment tank to monitor the removal status of impurities in the solder material that is performing the impurity removal treatment. The impurity removal operation may be completed when the amount of impurities falls below the specified value. In the impurity treatment tank, an impurity sensor is provided at a position where the impurities are accumulated, and when it is detected that the impurities are concentrated to a certain level or more, the solder material in that portion can be discharged.
[Impurity removal method]
The impurity processing operation can be performed by temporarily interrupting the soldering operation by the flow type soldering apparatus, or the impurity removing operation can be performed in parallel while continuing the soldering operation.
[0022]
In the impurity removal operation, first, the solder material in the solder tank is sent to the impurity treatment tank. Next, using the local heating means, the solder material is locally heated and melted in the processing tank, and the heating and melting position is continuously moved from one end side to the other end side of the processing tank. By this treatment, the low melting point impurity contained in the solder material moves from one end side of the treatment tank to the other end side and is accumulated in the solder material on the other end side. Impurities are removed from the solder material present at other positions in the treatment tank.
Except for the solder material where the impurities are accumulated at the other end of the treatment tank, if the impurities are sufficiently removed for the solder material at other parts of the treatment tank, the solder material where the impurities are accumulated is The solder material discharged from the impurity treatment tank and from which impurities have been removed is sent back to the solder tank.
[0023]
The solder material in the portion where the impurities are accumulated can be discharged from a drain port or the like provided in the treatment tank in a heated and melted state. The discharged impurity-accumulating solder material can be discarded as it is, or can be sent to an active ingredient recovery or regeneration process.
In the solder tank, the solder material from which impurities have been removed is returned, so that the concentration of impurities in the entire solder tank is lowered and good soldering operation can be continued.
If the solder material stored in the solder tank is partially extracted and the impurity removal process is continuously performed, the solder material in the solder tank can always be maintained in a state with few impurities. The impurity removal process may be performed at regular intervals, or the impurity removal process may always be performed during operation of the flow soldering apparatus. The start time and execution interval of the impurity removal process may be determined based on the detection information of the impurity sensor installed in the solder tank. It is also possible to control the operation of the impurity removal processing based on the detection information of the impurity sensor by automatic control using a control computer or the like.
[0024]
[Confirmation of effect]
It was confirmed that the impurity removal of the solder material 50 can be performed satisfactorily using the impurity removal apparatus of the present invention.
An Su—Cu-based material was used as the solder material 50, and Bi, which is an impurity contained in the solder material 50, was removed using the impurity removing apparatus 10 shown in FIG. The solder material 50 before processing contains 5.0% Bi.
When the movement of the heating and melting position in the treatment tank 10 was repeated 20 times, the Bi concentration of the solder material 50 was reduced to 4.1% on the start point side of the movement and melting position in the treatment tank 10. The Bi concentration on the movement end point side was 6.7%. The Bi concentration at the midpoint of movement was 4.2%.
[0025]
Therefore, if only the solder material 50 near the movement end point is removed, Bi is efficiently removed from the solder material 50.
Similarly, Pb which is an impurity contained in the solder material 50 was removed. The solder material 50 before processing contains 0.5% Pb.
When the movement of the heating and melting position in the treatment tank 10 was repeated 15 times, the Pb concentration of the solder material 50 decreased to 0.29% on the start point side of the movement and melting position in the treatment tank 10. The Pb concentration on the movement end point side was 0.59%.
As a result, it was confirmed that impurity removal by the impurity removal apparatus 10 can be achieved with practically sufficient performance.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The flow soldering apparatus shown in FIG. 1 includes an impurity removing apparatus 10.
[Flow type soldering equipment]
As a basic structure, a solder tank 20 that stores a solder material 50 in a molten state, a pump 22 that creates a forced flow in the solder material 50, a guide member 24 that guides the flow of the solder material 50, and the like. It has.
A board P to be soldered is disposed on the guide member 24, and the flow of the solder material 50 comes into contact with the surface of the board P, and predetermined solder such as fixing and electrical connection of electronic components mounted on the board P is provided. Installation work is performed. Although not shown, the solder tank 20 is provided with a heater for heating and melting the solder material 50. Moreover, the conveyance conveyor of the board | substrate P etc. are also provided.
[0027]
[Impurity sensor]
An impurity sensor 30 is installed in the solder tank 20. The impurity sensor 30 is provided with pipes 32 and 34 for transferring the solder material 50 to and from the solder tank 20. The impurity sensor 30 acquires information such as the fact that the solder material 50 contains impurities, the amount of impurities, and the change in the amount of impurities over time, based on the temperature characteristics and electromagnetic characteristics of the solder material 50. Can do.
When the type and amount of impurities detected by the impurity sensor 30 satisfy the specified conditions, the impurity removing apparatus 10 is operated to remove impurities contained in the solder material 50.
[0028]
[Impurity removal equipment]
An impurity treatment tank 16 is installed adjacent to the solder tank 20. The impurity treatment tank 16 has a rectangular parallelepiped shape that is relatively long in the vertical direction.
The impurity treatment tank 16 and the solder tank 20 are connected by a supply pipe 14 and a return pipe 12. Although not shown, the supply pipe 14 and the return pipe 12 are provided with a forced transfer mechanism such as a pump.
Inside the processing tank 16, a plurality of bar-shaped electric heaters 60 are arranged at regular intervals in the vertical direction. The heater 60 extends in a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1, and a plurality of heaters 60 are arranged in parallel. Although not shown in the figure, each heater 60 is supplied with electric power and connected to a control panel and a control computer for controlling energization, and heating of a plurality of heaters 60 is started. Completion and heating temperature can be controlled arbitrarily.
[0029]
A drain port 18 is disposed in the lower part of the processing tank 16, and the solder material 50 containing impurities 52 accumulated at the bottom of the processing tank 16 at a relatively high concentration can be discharged from the processing tank 16.
[Impurity removal treatment]
The solder material 50 having an increased impurity content in the solder tank 20 is transferred to the impurity treatment tank 16 through the supply pipe 14 in a heated and melted state. It is not necessary to send the entire amount of the solder material 50 in the solder tank 20 at a time, and an amount that can be processed at once in the processing tank 16 may be sent.
[0030]
If the solder material 50 accommodated in the treatment tank 16 is left as it is, it is cooled and solidified by heat radiation. It may be forcibly cooled by ventilation.
Thereafter, the uppermost heater 60 among the plurality of heaters 60 is energized, and only the solder material 50 around the heater 60 is locally heated and melted.
Next, energization of the uppermost heater 60 is stopped, and energization is performed on the next-stage heater 60 adjacent below to heat and melt the surrounding solder material 50. At this time, when the solder material 50 on the upper side cools and solidifies, the impurities are pushed out from the solid phase side to the lower liquid phase side due to a difference in melting point from the solder material 50 or the like. Specifically, impurities having a melting point lower than the melting point of the solder material 50 are expelled from the solid phase when the solder material 50 is solidified and move to the liquid phase. As a result, the solder material 50 solidified around the uppermost heater 60 is relatively free of impurities. Impurities are accumulated at a high concentration in the solder material 50 in a heated and melted state existing around the lower heater 60.
[0031]
Next, if the energization of the second stage heater 50 is stopped and the third stage heater 60 adjacent to the lower side is energized, the same action as before occurs, and the upper solidified solder material. Impurities migrate and accumulate from 50 to the solder material 50 in the heated and melted portion below.
Such a process is repeated. As indicated by broken line arrows in FIG. 1, the heating and melting position of the solder material 50 by the heater 60 moves from the upper side to the lower side, and accordingly, the impurities 52 contained in the solder material 50 are also lower from the upper side. It accumulates in the liquid phase part while moving to. Eventually, a portion where impurities 52 are accumulated at a high concentration is generated at the bottom of the treatment tank 16.
[0032]
If the solder material 50 having a high impurity concentration accumulated at the bottom is discharged from the drain port 18, the solder material 50 remaining in the processing tank 16 is in a state in which impurities are removed.
In addition, if the removal of impurities cannot be performed purely by moving the heating and melting position only once from the top to the bottom, the movement of the heating and melting position can be repeated. By repeating, the impurities 52 contained in the solder material 50 are sequentially shifted from the upper side to the lower side, and the high-concentration impurities 52 are accumulated at the bottom of the processing tank 16.
[0033]
In this way, the solder material 50 in the processing tank 16 after the impurities 52 are removed is heated and melted by energizing all of the plurality of heaters 60, and the solder tank 20 from the return pipe 12. Send back to.
In the solder tank 20, the impurity concentration in the entire solder material 50 is lowered by adding the solder material 50 sent back from the impurity treatment tank 16 from which the impurities 52 are removed.
If the solder material 50 in the solder tank 20 is sequentially sent to the impurity treatment tank 16, subjected to impurity treatment in the impurity treatment tank 16, and returned to the solder tank 20, the solder material 50 in the solder tank 20 is converted into impurities. The content of is reduced, and good soldering performance can be exhibited.
[0034]
If the impurity removal of the solder material 50 in the impurity treatment tank 16 is performed periodically or continuously during the operation of the flow type soldering apparatus, the solder material 50 in the solder tank 20 is always in a high quality state with few impurities 52. Can be maintained.
[Impurity removal device with cooling function]
The impurity removing apparatus 10 of the embodiment shown in FIG. 2 is incorporated in the same flow soldering apparatus as that of the above embodiment. Although not shown, the supply pipe 14 and the return pipe 12 are connected to the solder tank 20.
The impurity removing device 10 has a flat rectangular parallelepiped shape that extends long in the horizontal direction. A plurality of heaters 60 are arranged in parallel at intervals from one end side to the other end side of the flat impurity treatment tank 16. The heater 60 can control the start and stop of energization in the same manner as in the above embodiment.
[0035]
A water cooling jacket 70 is provided outside the processing tank 16. The water cooling jacket 70 efficiently cools the treatment tank 16 adjacent to the water cooling jacket 70 by passing water from an inlet 72 provided at one end to an outlet 74 at the other end.
The impurity removal operation is basically performed in the same manner as in the above embodiment. When the energization to the heater 60 and the energization stop are sequentially switched in the direction of the broken line arrow in the figure and the heating and melting position of the solder material 50 is moved, the impurities 52 contained in the solder material 50 are transferred to one end side of the treatment tank 16. Accumulated in.
At this time, by having the water cooling jacket 70, the solder material 50 in the portion where the energization of the heater 60 is stopped is quickly cooled and solidified. The migration of the impurities 52 from the solid phase to the liquid phase is performed quickly and efficiently.
[0036]
In the above embodiment, the impurities 52 cannot be discharged from the bottom of the treatment tank 16 through the drain port 18 as in the above embodiment. Therefore, if the solder material 50 in which the impurities 52 are accumulated at the end of the treatment tank 16 is heated and melted by the heater 60 to be in a fluid state and then sucked up by a hose or a pipe, the solder material 50 is discharged from the treatment tank 16. it can.
[External heating]
The embodiment shown in FIG. 3 heats the solder material 50 inside from the outside of the treatment tank 16 instead of disposing a heater inside the impurity treatment tank 16.
The processing tank 16 has a bottomed cylindrical shape extending in the vertical direction. A drain port 18 is provided at the bottom of the processing tank 16.
[0037]
On the outer periphery of the processing tank 16, a heater 62 having an annular band shape is attached so as to surround the periphery over a plurality of stages from the upper part to the lower part of the processing tank 16. The heaters 62 in each stage can be sequentially switched between start and stop of energization, as in the above embodiment.
The impurity removal process can be performed in the same manner as in the above embodiment. The heating and melting position of the solder material 50 heated and melted by the heater 62 sequentially moves from the upper side to the lower side through the side wall of the processing tank 16. Impurities 52 contained in the solder material 50 are accumulated in the bottom of the treatment tank 16. A portion of the solder material 50 containing the impurity 52 at a high concentration is discharged from the drain port 18.
[0038]
In the above embodiment, since there is no heater in the internal space of the processing tank 16, the internal volume of the processing tank 16 can be efficiently used for accommodating the solder material 50. Maintenance management of the heater 62 can be easily performed. However, the heater 60 disposed in the treatment tank 16 is advantageous in that the solder material 50 can be directly heated.
[0039]
【The invention's effect】
An impurity removal method according to the present invention detects the amount of impurities contained in a solder material in a solder tank of a flow type soldering apparatus, and removes the solder material containing impurities when the amount of impurities exceeds a specified value. From the solder material heated and melted by the first heater to the solder material heated and melted by the n-th heater. Can be accumulated. as a result, Solder material containing impurities transferred from one end side to the other end side of the treatment tank and melted by the nth heater Once discharged, the remaining solder material will be of high quality with few impurities, and the solder material remaining in the processing tank will be returned to the solder tank to perform the soldering operation in a series of high quality and high performance. Can do.
[0040]
As a result, it is possible to improve the quality or performance of the soldering work by the flow type soldering apparatus and improve the work efficiency, greatly improving the soldering performance and productivity in manufacturing various electronic parts and electronic devices. Can contribute.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall structural diagram of a flow type soldering apparatus representing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional structure diagram of an impurity removal apparatus representing another embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram of an impurity removal apparatus representing still another embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Impurity removal equipment
12 Supply pipe
14 Return pipe
16 Impurity treatment tank
18 Drain port
20 Solder tank
30 Impurity sensor
50 Solder material
52 Impurities
60, 62 Heater
70 Water cooling jacket

Claims (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。
Detecting the amount of impurities contained in the solder material in the solder tank of the flow type soldering apparatus, and transferring the solder material containing impurities from the solder tank to the processing tank when the impurity amount exceeds a specified value ( a) and
For solder material that is melted by the heating of n heaters (n is an integer of 2 or more) arranged from one end side to the other end side of the treatment tank,
Energize the first heater to heat and melt the solder material,
Stopping the first heater and energizing the second heater to heat and melt the solder material,
Stop the second heater and energize the third heater to heat and melt the solder material,
Thereafter, stopping and energizing the heaters in the order of arrangement from one end side to the other end side of the treatment tank,
(B) stopping the (n-1) th heater and energizing the nth heater to heat and melt the solder material;
The solder which contains impurities transferred from one end side to the other end side of the processing tank by the step (b) and melted by the nth heater is removed from the processing tank and remains in the processing tank. A step (c) of heating and melting the solder material and returning it to the solder bath of the flow soldering apparatus.
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