JPH06183705A - はんだ付け装置用の窒素ガス供給方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素を使用せずに酸素含有濃度の低い高純度
窒素を小さな設置スペースで、経済的に発生させる。 【構成】 膜式窒素発生装置１で分離した比較的低純度
の窒素ガスを、はんだ付け工程を窒素ガス雰囲気中にて
行うはんだ付け装置１２に供給するにあたり、前記窒素
ガスに、水素を除く常温で気体又は液体の可燃性物質を
添加した後、触媒層９に通して含有する酸素を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、はんだ付け装置用の窒
素ガス供給方法及び装置に関し、詳しくは、電子部品製
造工場等において、はんだ付け工程を窒素ガス雰囲気中
にて行うはんだ付け装置に酸素含有量の少ない高純度窒
素ガスを供給する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の製造において、プリント基板
に電子部品を表面実装するには、基板に形成された銅箔
等の回路パターンの電極部に電子部品を装着した後、溶
融はんだと接触させるフロー法と、はんだとフラックス
とを混合したクリームはんだの上に電子部品を載せて熱
処理するリフロー法とが、一般に行われている。

【０００３】従来、このようなはんだの加熱処理は、大
気中で行われていたが、大気中にあっては、銅箔等から
なる回路パターンやはんだが、加熱により酸化しやす
く、はんだのヌレ性が低下して、電子部品を基板に良好
に接合できなくなったり、リフロー法においては、クリ
ームはんだに使用されるフラックスが加熱処理中に酸化
が進む分、多量に必要となり、加熱処理後の基板上に多
く残るため、このフラックス除去のためにフロン洗浄が
必要となるなどの問題があった。

【０００４】その改善策として、回路パターンやはんだ
が酸化しないように、酸素をほとんど含まない窒素ガス
雰囲気中で加熱処理を行う方法が広く用いられるように
なってきた。このときの窒素ガス雰囲気中の酸素濃度
は、一般に０．１容積％以下（窒素純度９９．９容積％
に相当）が適当とされている。

【０００５】一方、公知の窒素ガス供給装置としては、
従来から圧力変動吸着分離（ＰＳＡ）式窒素発生装置、
膜式窒素発生装置、液化窒素ガス貯蔵供給装置、燃焼式
窒素発生装置等が知られている。この内、液化窒素ガス
貯蔵供給装置は、高純度の窒素（９９．９９９９容積％
以上）を容易に入手できるが、低温貯槽及び蒸発設備等
を設ける必要があり、設備が大きくなり、設備コストも
高いという欠点があるだけでなく、さらに高圧ガス取締
法の適応を受けるので、保安の面でもはんだ付け装置用
の窒素発生装置としては一般的ではない。

【０００６】また、燃焼式窒素発生装置は、バ−ナ−で
灯油や重油を高温度（１０００℃付近）で燃焼させて酸
素含有濃度の低い窒素を発生させる装置であるが、高温
度で燃焼させるため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を避
けることができないなどの問題がある。

【０００７】このため、現在では、はんだ付け装置用の
窒素発生装置として、ＰＳＡ式窒素発生装置，膜式窒素
発生装置が注目されている。

【０００８】しかしながら、上記のような従来のはんだ
付け装置においては、はんだ付工程部分の密閉性が良く
ないため、大気の洩れ込みにより、はんだ付け装置内の
雰囲気中の酸素濃度が増加するので、実際に必要な窒素
雰囲気純度よりも高純度な９９．９９容積％や９９．９
９９容積％の純度のものを供給することが必要となって
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この点において、前記
ＰＳＡ式窒素発生装置は、９９．９９容積％や９９．９
９９容積％の窒素ガスを得ることが可能ではあるが、こ
れらの高純度の窒素ガスを得ようとすると、製品窒素の
回収率が低下するため、原料空気の圧縮機用として、よ
り大きな動力を必要とするとともに、装置構成も大規模
なものとなる不都合があった。

【００１０】また、膜式窒素発生装置は、設置スペース
が小さいという点で他の装置と比較して勝っているが、
膜性能が未熟であるため、単段では高純度の窒素ガスを
得られず、また多段化すると経済的な問題が出てくる。
しかし、９５〜９９容積％の純度（酸素濃度で１〜５容
積％）ならば、十分に経済性のある窒素ガスが得られる
ため、さらにこの窒素ガスを高純度化する方法が求めら
れている。

【００１１】上述の問題を解決するため、９５〜９９容
積％の純度の窒素を製造する窒素発生装置の後段で水素
を用いた精製装置により含有酸素を除去し、高純度の窒
素ガスを得る方法が知られている（特公昭６２−２２９
２３号公報参照）。

【００１２】ところが、このような水素を用いる精製装
置で使用する水素は、通常、ボンベで供給されるため、
定期的に水素ボンベを交換する必要があるので面倒なだ
けでなく、一般にはんだ付け装置を設置する電子部品工
場等で新たに水素ボンベを設置することは安全管理の面
から好ましくない。

【００１３】このような状況下で、本発明者らは、水素
を使用せずに酸素含有濃度の低い高純度窒素を小さな設
置スペースで、経済的に発生させる方法を鋭意検討し
た。その結果、はんだ付け装置を有する電子部品工場等
では、各種電子部品の洗浄等でアルコールを使用してい
る点に注目し、このアルコールを用いて窒素ガス中の酸
素を除去する方法及び装置を考案した。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のはん
だ付け装置用の窒素ガス供給方法は、膜分離装置で分離
した窒素ガスを、はんだ付け工程を窒素ガス雰囲気中に
て行うはんだ付け装置に供給するにあたり、前記窒素ガ
スに、水素を除く常温で気体又は液体の可燃性物質を添
加した後、触媒層に通して含有する酸素を除去すること
を特徴とするものであり、さらに、前記膜分離装置で分
離した窒素ガスの一部を分岐し、該分岐した窒素ガスに
より前記可燃性物質を加圧して残部の窒素ガスに添加す
ること、前記可燃性物質がアルコールであること、前記
触媒層が、触媒として白金，パラジウム等の貴金属及び
酸化クロム(III) ，二酸化マンガン，酸化銅(II)，酸化
鉄(III) ，酸化ニッケル等の金属酸化物のいずれか単独
あるいは二種以上を組合わせたものであること、前記可
燃性物質の添加及び前記触媒層による酸素除去を複数回
繰返して行うこと、前記窒素ガス中の酸素量を分析計及
び流量計により検出し、該検出された酸素量に応じて前
記可燃性物質の添加量を制御することを特徴としてい
る。

【００１５】また、本発明のはんだ付け装置用の窒素ガ
ス供給装置は、はんだ付け工程を窒素ガス雰囲気中にて
行うはんだ付け装置に供給する窒素ガスを分離する膜分
離装置と、前記窒素ガスに水素を除く常温で気体又は液
体の可燃性物質を添加する可燃性物質添加手段と、窒素
ガス中に含まれる酸素と前記可燃性物質とを反応させる
触媒層とを備えたことを特徴とするものであり、さら
に、前記可燃性物質添加手段は、前記可燃性物質を収容
する容器と、該容器に前記膜分離装置で分離した窒素ガ
スの一部を導入して加圧する経路と、該容器から可燃性
物質を導出して前記触媒層の入口側に導入する経路とを
備えていることを特徴とし、加えて、前記可燃性物質が
アルコールであること、前記触媒層が、触媒として白
金，パラジウム等の貴金属及び酸化クロム(III) ，二酸
化マンガン，酸化銅(II)，酸化鉄(III) ，酸化ニッケル
等の金属酸化物のいずれか単独あるいは二種以上を組合
わせたものであること、前記可燃性物質の添加手段及び
前記触媒層が、複数段設けられていること、前記窒素ガ
ス中の酸素濃度を測定する分析計及び窒素ガス流量を測
定する流量計と、該分析計及び流量計により測定された
酸素濃度及び流量から酸素量を算出する演算手段と、該
算出された酸素量に応じて前記可燃性物質の添加量を制
御する制御手段とを備えたことを特徴とし、さらに、こ
のような窒素ガス供給装置をはんだ付け装置に一体的に
組込んだことを特徴とするものである。

【００１６】本発明の対象となる窒素ガスは、膜式窒素
発生装置から得られた不純物として酸素を含む窒素ガス
である。膜式窒素発生装置としては、経済効率や装置の
設置スペースの縮小等から、比較的低純度、例えば９５
〜９９容積％の窒素ガスを発生させる構成のものを使用
することが望ましい。なお、この膜式窒素発生装置は、
９５容積％程度の窒素ガスを発生させる際には、他の窒
素発生源に比べて窒素の回収率が高く、効率のよい運転
を行える利点を有しており、また、装置構成が単純で小
型化できる利点も有している。

【００１７】上記窒素ガス中の不純物酸素を除去するた
めに添加する可燃性物質としては、窒素中の酸素と反応
して水や二酸化炭素を生成する物質であって、水素を除
く常温で気体又は液体の各種物質を用いることができ、
例えば、メタノール，エタノール，２−プロパノール，
ブタノール等のアルコール類をはじめとして、一酸化炭
素や、各種のアルデヒド類，ケトン類，エーテル類，炭
化水素を用いることが可能である。これらの各種可燃性
物質の中で、特にアルコール類、とりわけエタノールや
２−プロパノールは、はんだ付け装置を設置する電子部
品工場等で電子部品の洗浄用として使われているので、
水素ボンベのように新たに設置する必要もなく、既設の
設備を利用できる利点を有するだけでなく、取扱いも簡
単であることから、本発明で用いる可燃性物質として最
も適している。

【００１８】また、上記可燃性物質の添加量は、窒素ガ
ス中に不純物として含まれる酸素が完全燃焼反応で水あ
るいは二酸化炭素に変換されるのに必要十分な量（化学
量論量）で良いが、反応後の酸素を数ｐｐｍ以下まで除
去しようとする場合は、僅かに過剰の可燃性物質、例え
ば化学量論量に対して５〜２０％、特に１０〜１５％程
度の可燃性物質を過剰に添加することが好ましい。この
とき、酸素除去が終了した精製窒素ガスに、水や二酸化
炭素以外に一酸化炭素あるいは水素等の還元性ガスが含
まれる。これらは、過剰に添加した可燃性ガスの不完全
燃焼や自己分解反応により生成されるものである。そし
て、この還元性ガスを含む精製窒素ガスがはんだ付け装
置に供給された場合、酸化したはんだの酸素や、はんだ
付けを行う炉内の雰囲気ガス中の酸素と還元性ガスとが
反応して、はんだのヌレ性を向上させる効果がある。そ
のため、過剰に可燃性物質を添加して、還元性ガスを含
む窒素ガスをはんだ付け装置へ供給することにより、従
来使用していたフラックスの使用量の減量やはんだ付け
後の洗浄処理の簡素化、あるいは、洗浄処理不要のフラ
ックスの使用等が可能になる。

【００１９】一方、本発明の触媒層に用いる触媒として
は、酸素と可燃性物質とを効率良く、かつ、比較的低温
（３００℃以下）で反応させることができるものを選択
することが望ましい。このような触媒としては、例え
ば、白金［Ｐｔ］，パラジウム［Ｐｄ］等の貴金属及び
酸化クロム(III) ［Ｃｒ₂ Ｏ₃ ］，二酸化マンガン［Ｍ
ｎＯ₂ ］，酸化銅(II)［ＣｕＯ］，酸化鉄(III) ［Ｆｅ
₂ Ｏ₃ ］，酸化ニッケル［ＮｉＯ］等を挙げることがで
き、これらを単独あるいは複数種組み合わせて使用する
ことができる。さらに、触媒の耐熱性を高めるため、こ
れらの触媒成分を、ゼオライトやアルミナ等に担持させ
たものを用いても良い。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、窒素ガス中の酸素を除去してはんだ付け
装置に供給する本発明装置の第１実施例を示すフローシ
ートである。膜式窒素発生装置１から発生した原料窒素
ガスは、管２から熱交換器３，管４を経て予熱器５に導
入され、ガス状あるいは液状の可燃性物質は、流量計
６，流量調節弁７にて原料窒素ガス中の酸素分の除去に
必要な化学量論量あるいは確実に除去するために僅かに
過剰量に調節された後、管８から前記管４を流れる原料
窒素ガス中に添加される。

【００２１】このとき、前記管２に設けた酸素濃度分析
計１３と流量計１４で測定した酸素濃度及び流量を演算
器１５で処理し、供給されている原料窒素ガス中の酸素
を除去するのに必要な化学量論量としての可燃性物質の
供給量を算出し、前記流量調節弁７の開度を調節して、
必要に応じて流量計６の流量データを参考にして可燃性
物質の供給量を増減する。

【００２２】可燃性物質が添加された原料窒素ガスは、
予熱器５で電気ヒーター等により所定温度に加熱された
後、触媒層９に導入され、原料窒素ガス中に含まれる不
純物酸素は、前記可燃性物質との触媒反応により水や二
酸化炭素に変換されて除去され、酸素含有量が少なく、
水，二酸化炭素を含む精製窒素ガスが管１０に導出され
る。

【００２３】触媒層９から管１０に導出された精製窒素
ガスは、その反応熱によって高温になっているので、熱
交換器３で前記原料窒素ガスとの熱交換により冷却され
た後、水分除去装置１１で水分が除去され、はんだ付け
装置１２に供給される。

【００２４】なお、窒素雰囲気で加熱処理を行うはんだ
付けでは、上述の酸素除去が終了した精製窒素ガス中に
水あるいは二酸化炭素が含まれていても、回路パターン
やはんだが酸化することがないため、これらを含んだ状
態で、そのまま使用することが可能であり、水分除去装
置１１を通さなくても差し支えない。逆に、必要があれ
ば、二酸化炭素除去装置を設けて二酸化炭素を除去する
工程を付加しても良い。

【００２５】図２は、本発明の第２実施例を示すもの
で、酸素濃度が高い原料窒素ガスを処理する場合に好適
な装置構成を示している。すなわち、原料窒素ガス中に
含まれる不純物酸素濃度が高い場合、一度に触媒反応を
行うと、反応熱によって触媒層の温度が、触媒の耐熱温
度以上となることがあるが、本実施例はこれを解決する
ものである。

【００２６】本実施例装置は、前記実施例装置における
熱交換器３，予熱器５，流量計６，流量調節弁７，可燃
性物質添加用の管８及び触媒層９を、それぞれ二組設け
て触媒反応を２段階で行うように構成したものである。

【００２７】まず、膜式窒素発生装置１から管２，第１
熱交換器３ａを経て供給される原料窒素ガスには、前記
同様に、管２に設けた分析計及び流量計（図示せず）か
らのデータにより得られる化学量論量より少ない量、例
えば約半量の可燃性物質が、第１流量計６ａ，第１流量
調節弁７ａを介して第１添加管８ａから管４内を流れる
原料窒素ガス中に添加される。

【００２８】可燃性物質が添加された原料窒素ガスは、
第１予熱器５ａで所定温度に加熱された後、第１触媒層
９ａに導入され、添加された可燃性物質の量に応じた酸
素が反応して水，二酸化炭素になる。第１触媒層９ａを
出た粗精製窒素ガスは、管１０ａから前記第１熱交換器
３ａに導入されて降温した後、管１０ｂから第２熱交換
器３ｂに導入されて再び昇温し、管１０ｃに導出され
る。この管１０ｃには、第２流量計６ｂ，第２流量調節
弁７ｂを介して可燃性物質を添加する第２添加管８ｂが
設けられており、粗精製窒素ガス中に残存する酸素を除
去し、更に供給する窒素ガスを還元雰囲気にするために
必要十分な可燃性物質が添加される。

【００２９】なお、上記可燃性物質の添加量は、前記管
２に設けた分析計及び流量計からのデータで、全ての酸
素を除去するのに必要な可燃性物質量を算出し、これを
適当な割合で二分してそれぞれ添加するようにしてもよ
く、管１０ｂにも分析計を設けて残存酸素量を測定し、
これによって２段目の可燃性物質の添加量を制御するよ
うにしてもよい。

【００３０】可燃性物質が添加されて第２触媒層９ｂで
酸素が除去された精製窒素ガスは、管１０ｄから第２熱
交換器３ｂを経た後、前記同様に、水分除去装置１１で
水分が除去され、はんだ付け装置１２に供給される。

【００３１】図３は、本発明の第３実施例を示すもの
で、液状の可燃性物質を添加するのに適した構成を示す
ものであって、前記図１と同様の構成を有する装置に、
液状可燃性物質添加系統２１を付加したものである。こ
の液状可燃性物質添加系統２１は、アルコール等の液状
可燃性物質を収容する容器２２と、該容器２２内に膜式
窒素発生装置１から管２に導出された窒素ガスの一部を
分岐して導入するための管２３と、該容器２２内から液
状可燃性物質を導出する管２４とにより構成されてお
り、該管２４は、流量計６，流量調節弁７及び管８を介
して原料窒素ガスが流れる管４に接続されている。

【００３２】上記容器２２は、窒素ガスによる若干の加
圧に耐えられる構造のものであり、前記管２３は、容器
２２の上部空間に開口し、管２４は、容器２２の底部近
傍に開口している。また、前記管２と管２３には、それ
ぞれ圧力調節弁２５，２６が設けられており、熱交換器
３に向かう原料窒素ガスと容器２２に向かう加圧用窒素
ガス（分岐窒素ガス）は、それぞれ両圧力調節弁２５，
２６により所定の圧力に調節される。

【００３３】容器２２から原料窒素ガス中に導入される
液状可燃性物質の量は、両圧力調節弁２５，２６により
調節された両窒素ガスの圧力差、容器２２の位置（液ヘ
ッド）、流量調節弁７の設定流量等により決定すること
ができ、通常は、はんだ付け装置１２への精製窒素ガス
供給圧力から原料窒素ガスを設定し、該圧力状態の原料
窒素ガス中に液状可燃性物質を導入できるよう加圧用窒
素ガスの圧力を設定するとともに、原料窒素ガス中の酸
素濃度及び原料窒素ガスの流量に応じて流量調節弁７を
制御し、液状可燃性物質の添加量を調節する。なお、両
圧力調節弁２５，２６の制御のみで液状可燃性物質の添
加量を制御できる場合は、流量計６や流量調節弁７を省
略してもよい。また、精製窒素ガスの供給圧力が高く、
原料窒素ガスの圧力を下げられない場合には、圧力調節
弁２６に増圧弁を用いて加圧用窒素ガスの圧力を高めれ
ばよい。

【００３４】このように構成された液状可燃性物質添加
系統２１によれば、容器２２内の液状可燃性物質は、膜
式窒素発生装置１から管２に導出されて管２３に分岐し
た加圧用窒素ガスにより加圧され、管２４から流量計
６，流量調節弁７及び管８を介して管４内を流れる原料
窒素ガスに添加される。液状可燃性物質が添加された原
料窒素ガスは、以下、前記第１実施例と同様に、予熱器
５で所定温度に加温され、触媒層９で触媒反応により酸
素が除去され、管１０，熱交換器３，水分除去装置１１
を経てはんだ付け装置１２に供給される。

【００３５】さらに、原料窒素ガスから分岐した加圧用
窒素ガスで液状可燃性物質を加圧して添加するように構
成したことにより、液状可燃性物質を圧送するためのポ
ンプ等が不要になり、また、ポンプにより液状可燃性物
質を供給する場合には、供給液量に脈動が生じるのを避
けられないが、ガス加圧による液供給であるから脈動の
ない均一な液添加を行うことができ、安定した状態で反
応させることができる。しかも、容器２２内の液状可燃
性物質が不活性ガスの窒素ガスでシールされた状態にな
るため、防爆の点でも有効である。

【００３６】加えて、このような装置においては、原料
窒素ガスの供給に合わせて可燃性物質の供給を開始しな
ければならないが、本実施例によれば、膜式窒素発生装
置１で原料窒素ガスが発生すると同時に、その圧力で可
燃性物質の添加が行われるので、窒素ガスの供給開始と
可燃性物質の添加開始とを同期させることを極めて容易
に行うことができる。また、装置を停止させる場合も、
ガス圧力が失われると自動的に可燃性物質の添加も停止
するので安全である。

【００３７】また、図４は、本発明の第４実施例を示す
もので、前記第２実施例と第３実施例とを組み合わせた
と同様の構成を有している。すなわち、原料窒素ガスを
精製する系統として、触媒層が第１触媒層９ａと第２触
媒層９ｂとの２段階に設置されるとともに、各触媒層に
対応して、第１予熱器５ａと第２予熱器５ｂ、第１流量
計６ａと第２流量計６ｂ、第１流量調節弁７ａと第２流
量調節弁７ｂ、第１添加管８ａと第１添加管８ｂがそれ
ぞれ設けられている。

【００３８】一方、液状可燃性物質を添加する系統は、
管２から分岐して液状可燃性物質を収容した容器２２内
に加圧用窒素ガスを導入する管２３と、容器２２内から
液状可燃性物質を導出する管２４と、圧力調節弁２６と
を備えており、前記同様に、管２に設けられた圧力調節
弁２５の上流から管２３に原料窒素ガスの一部を分岐
し、該分岐した窒素ガスにより容器２２内の液状可燃性
物質を加圧して管２４に導出する。

【００３９】上記管２４に導出された液状可燃性物質
は、第１流量調節弁７ａ及び第２流量調節弁７ｂにより
流量調節された後、第１の流れは第１添加管８ａから管
４内の原料窒素ガスに、第２の流れは第２添加管８ｂか
ら管１０ａ内の粗精製窒素ガスに、それぞれ添加され
る。

【００４０】なお、本実施例においては、前記第２実施
例のように熱交換器を分割することなく、管２からの原
料窒素ガスと管１０ｄの精製窒素ガスとを熱交換器３で
熱交換させるように構成しており、第１触媒層９ａから
管１０ａに導出した粗精製窒素ガスは、熱交換器を経る
ことなく、そのままの温度で第２添加管８ｂから液状可
燃性物質を添加され、第２触媒層９ｂに導入される。

【００４１】また、本実施例では、容器２２内の液状可
燃性物質を導出する管２４から先を２系統に分岐した
が、加圧用窒素ガスを分岐する管２３からを２系統に分
割し、容器２の加圧圧力を異なる圧力にして液状可燃性
物質の添加量を調整するように構成することも可能であ
る。

【００４２】なお、可燃性物質の添加手段は、上記以外
にも、用いる可燃性物質の性状や量等に応じて適宜最適
な方法を選択することができ、例えば液状の可燃性物質
を入れた容器に原料窒素ガスの一部をバブリングさせて
可燃性物質の蒸気を原料窒素ガス中に同伴させるように
してもよく、液状の可燃性物質を液送ポンプ等で予熱器
部分に送り、予熱器で蒸発させて添加するようにしても
よい。

【００４３】

【実験例】以下、本発明方法の実験例を説明する。 実験例１ 前記図２に示す構成の装置を用い、原料窒素ガスとして
は、膜式窒素発生装置１から得た窒素９６．４容積％、
酸素の３．６容積％の低純度窒素ガスを用い、両触媒層
９ａ，９ｂには、それぞれアルミナ［Ａｌ₂ Ｏ₃ ］に白
金を０．５重量％担持させた触媒（３〜８メッシュ）
を、内径２８．４ｍｍのステンレススチール製の管に６
０ｇ充填したものを用いた。また、可燃性物質としては
エタノールを用いた。

【００４４】膜式窒素発生装置１から得た原料窒素ガス
中の３．６容積％の酸素を除去するために必要なエタノ
ールの化学量論量は、１．２容積％であることから、１
段目の触媒層９ａの前段で０．６容積％に相当するエタ
ノールを添加し、２段目の触媒層９ｂの前段で０．６６
容積％に相当するエタノールを添加した。したがって、
エタノールは、化学量論量より１０％過剰に添加したこ
とになる。

【００４５】エタノールを添加した原料窒素ガスは、そ
れぞれ１５０℃に加熱して両触媒層９ａ，９ｂに導入し
た。１段目の触媒層９ａから導出した粗精製窒素ガス中
に残存する酸素をガスクロマトグラフで分析したとこ
ろ、酸素量は１．８容積％まで減少しており、２段目の
触媒層９ｂから導出した精製窒素ガス中の酸素量は、分
析計の検出下限界である３ｐｐｍ以下であった。

【００４６】実験例２ 実験例１において、両触媒層９ａ，９ｂに、アルミナに
パラジウムを１．０重量％担持させた触媒（５ｍｍ×５
φのペレット）を用いるとともに、触媒層９ａ，９ｂに
導入する温度を２５０℃とした以外は、同様に操作を行
った。その結果、実験例１と同様に、１段目の触媒層９
ａから導出した粗精製窒素ガス中に残存する酸素量は
１．８容積％まで減少しており、２段目の触媒層９ｂか
ら導出した精製窒素ガス中の酸素量は、分析計の検出下
限界である３ｐｐｍ以下であった。

【００４７】実験例３ 前記図３に示す構成の装置を用いた。原料窒素ガス，触
媒層，可燃性物質には実験例１と同じものを使用し、膜
式窒素発生装置１から発生した窒素９６．４容積％、酸
素の３．６容積％、圧力５ｋｇｆ／ｃｍ² の原料窒素ガ
スを圧力調節弁（減圧弁）２５で３ｋｇｆ／ｃｍ² にす
るとともに、一部を分岐して加圧用窒素ガスとし、該加
圧用窒素ガスの圧力を圧力調節弁（減圧弁）２６で４ｋ
ｇｆ／ｃｍ² にした。

【００４８】そして、流量計６を見ながら流量調節弁７
によりエタノールの添加量を調節し、酸素を除去するた
めに必要な化学量論量より１０％過剰量になるようにし
た。１５０℃に加熱して触媒層９に導入し、触媒反応さ
せた結果、精製窒素ガス中に残留している酸素量は、分
析計の検出下限界である３ｐｐｍ以下であった。

【００４９】実験例４ 実験例３において、触媒層９を実験例２のものに代え、
触媒層９への導入温度を２５０℃にするとともに、原料
窒素ガスの圧力を、膜式窒素発生装置１から発生した圧
力５ｋｇｆ／ｃｍ² のままとし、一方、エタノール添加
側の圧力を原料窒素ガス側よりも高める必要があること
から、圧力調節弁２６に増圧弁を使用して加圧用窒素ガ
スの圧力を６ｋｇｆ／ｃｍ² とした。

【００５０】以下、実験例３と同様に、化学量論量より
１０％過剰量のエタノールを添加して酸素の除去を行っ
た結果、精製窒素ガス中に残留している酸素量は、同じ
く３ｐｐｍ以下であった。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のはんだ付
け装置用の窒素ガス供給方法及び装置は、比較的低純
度、例えば９５〜９９容積％の窒素ガスを製造する膜式
窒素発生装置から得た原料窒素ガスに、アルコール等の
可燃性物質を添加し、さらに可燃性物質を反応に必要な
化学量論量に対して過剰に添加することで、酸素をｐｐ
ｍレベルまで除去可能であり、かつ、精製窒素ガス中に
還元性ガスを有することで、はんだ付け装置に供給する
のに適した窒素ガスを連続して得ることができ、水素を
用いる従来方法のようなボンベ交換の手間もなく、安全
面でも優れている。また、前記可燃性物質を過剰に添加
することによって、窒素ガスを還元性とし、はんだのヌ
レ性を向上させる効果が得られる。

【００５２】また、電子部品製造工場等で、各種電子部
品の洗浄等に使用されているアルコールの一部を可燃性
物質として用いることができるので経済的である。しか
も、膜式窒素発生装置とはんだ付け装置との間に可燃性
物質の添加手段、通常は簡単な配管と触媒層とを付加す
るだけで装置を構成することができるので、設置スペー
スも小さく、はんだ付け装置に組み込むことも可能であ
る。

【００５３】さらに、可燃性物質として液状物質を用い
るとともに、該液状可燃性物質を原料窒素ガスの一部で
加圧して添加するように構成することにより、可燃性物
質の添加を容易かつ安全に行うことができ、また、安定
した状態で触媒反応させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置の第１実施例を示す系統図であ
る。

【図２】 同じく第２実施例を示す系統図である。

【図３】 同じく第３実施例を示す系統図である。

【図４】 同じく第４実施例を示す系統図である。

【符号の説明】

１…膜式窒素発生装置、３…熱交換器、５…予熱器、６
…流量計、７…流量調節弁、９…触媒層、１１…水分除
去装置、１２…はんだ付け装置、１３…酸素濃度分析
計、１４…流量計、１５…演算器、２１…液状可燃性物
質添加系統、２２…容器、２５，２６…圧力調節弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡野 輝男 埼玉県狭山市上広瀬東久保591−11 株式 会社タムラ製作所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 膜分離装置で分離した窒素ガスを、はん
   だ付け工程を窒素ガス雰囲気中にて行うはんだ付け装置
   に供給するにあたり、前記窒素ガスに、水素を除く常温
   で気体又は液体の可燃性物質を添加した後、触媒層に通
   して含有する酸素を除去することを特徴とするはんだ付
   け装置用の窒素ガス供給方法。
2. 【請求項２】 前記膜分離装置で分離した窒素ガスの一
   部を分岐し、該分岐した窒素ガスにより液状可燃性物質
   を収容した容器内を加圧し、該加圧により容器内から前
   記液状可燃性物質を導出して残部の窒素ガスに添加する
   ことを特徴とする請求項１記載のはんだ付け装置用の窒
   素ガス供給方法。
3. 【請求項３】 前記可燃性物質がアルコールであること
   を特徴とする請求項１記載のはんだ付け装置用の窒素ガ
   ス供給方法。
4. 【請求項４】 前記触媒層が、触媒として白金，パラジ
   ウム等の貴金属及び酸化クロム(III) ，二酸化マンガ
   ン，酸化銅(II)，酸化鉄(III) ，酸化ニッケル等の金属
   酸化物のいずれか単独あるいは二種以上を組合わせたも
   のであることを特徴とする請求項１記載のはんだ付け装
   置用の窒素ガス供給方法。
5. 【請求項５】 前記可燃性物質の添加及び前記触媒層に
   よる酸素除去を複数回繰返して行うことを特徴とする請
   求項１記載のはんだ付け装置用の窒素ガス供給方法。
6. 【請求項６】 前記窒素ガス中の酸素量を分析計及び流
   量計により検出し、該検出された酸素量に応じて前記可
   燃性物質の添加量を制御することを特徴とする請求項１
   記載のはんだ付け装置用の窒素ガス供給方法。
7. 【請求項７】 はんだ付け工程を窒素ガス雰囲気中にて
   行うはんだ付け装置に供給する窒素ガスを分離する膜分
   離装置と、前記窒素ガスに水素を除く常温で気体又は液
   体の可燃性物質を添加する可燃性物質添加手段と、窒素
   ガス中に含まれる酸素と前記可燃性物質とを反応させる
   触媒層とを備えたことを特徴とするはんだ付け装置用の
   窒素ガス供給装置。
8. 【請求項８】 前記可燃性物質添加手段は、液状可燃性
   物質を収容する容器と、該容器に前記膜分離装置で分離
   した窒素ガスの一部を導入して加圧する経路と、該容器
   から液状可燃性物質を導出して前記触媒層の入口側に導
   入する経路とを備えていることを特徴とする請求項７記
   載のはんだ付け装置用の窒素ガス供給装置。
9. 【請求項９】 前記可燃性物質の添加手段及び前記触媒
   層が、複数段設けられていることを特徴とする請求項７
   記載のはんだ付け装置用の窒素ガス供給装置。