[发明专利]无铅焊料中过量铜的析出分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及，在具有铜箔的印刷基板、具有铜引线的实际安装部件等的无铅焊接工序中，使溶出到以锡作为主成分的无铅焊料中的过量铜作为金属间化合物析出并分离的装置。

背景技术

无铅焊料以锡(Sn)作为主体，其中适量地含有铜、银、锌、镍、钴、铋、铟、磷、锗等，在熔点以上通常250℃左右的温度范围下产生润湿作用。因此，焊接工序是将印刷基板等的构件浸于加热至该温度范围内的焊料槽中，或使印刷基板等构件接触焊料槽内形成的熔融焊料的喷流来实施。

但是，印刷基板或部件的引线等之中使用的铜，在上述焊接工序中被加热至上述温度范围，溶出于焊料中。这就是所谓的“铜浸出”。该铜浸出产生时，焊料槽中的铜浓度急剧上升，使得焊料的熔点上升，因而给焊料的表面张力、流动性带来影响。其结果，产生焊接整平中的表面粗糙、短路、凹坑、虚焊、焊瘤和下塌等缺陷，造成焊料品质下降。

因此，焊料槽中的铜浓度上升时，可对焊料槽中的焊料的部分或全部进行替换。此时，取出的使用完的焊料或者直接废弃，或者加以某种处理分离过量的铜对锡进行回收，将回收的锡作为原料再利用。

一直以来作为锡的回收方法，可使用利用熔点差的方法、电解精炼法等。

但是，现有的锡的回收方法需要大型的设备，因而产生扩大设备的设置面积的需要，此外，为了保持被精炼物的温度至高温，要解决火焰的问题，或必需消耗大量电力的加热器或电解槽等的装备。因此，不利于环境，令作业变得危险且低效。

发明内容

本发明是为了解决上述以往的问题而进行的发明，其目的在于提供为了安全且高效地回收锡，使溶出于无铅焊料中的过量铜析出并分离的装置。

为了实现上述目的，发明人进行了深入研究，结果获得了以下见解。

(1)将金属，即Ni、Co、Fe等的元素，利用经纯锡高浓度地稀释的母合金，适量地添加到溶出有过量铜的无铅焊料槽中时，锡铜熔融合金与其反应并作为金属间化合物、即(CuX)₆Sn₅类化合物(其中，X为N i、Co、Fe等添加的元素)析出。所以，只要分离该(CuX)₆Sn₅类化合物，即可回收残留的锡(Sn)。

(2)另一方面，上述(CuX)₆Sn₅类化合物，由于粒小，漂浮于熔融焊料中，所以回收并不容易。若长时间放置，不久微细的(CuX)₆Sn₅类化合物即沉淀回收变得容易，但是长时间维持焊料熔融的230-250℃这一温度造成能耗的上升。因此，为了高效地分离、除去(CuX)₆Sn₅类化合物，有用的是使该类微细化合物粗大并加快沉降速度。

于是，本发明人基于上述见解进行了进一步研究，结果发现使析出有金属间化合物的熔融焊料通过形成有大量微孔的多孔板时，微细化合物在通过微孔时，互相结合并变粗大。这种变粗大的金属间化合物与结合前的微细化合物相比，在熔融焊料中的沉降速度变快。

因此，本发明用作解决手段的是：使溶出于以锡作为主成分的无铅焊料中的铜作为金属间化合物析出并分离的装置，其特点在于具有：将溶出有铜的无铅焊料保持熔融状态的同时，使从外部投入的金属以及熔融焊料中的铜、与前述熔融焊料中的锡之间，析出金属间化合物的析出槽，和多孔板；具备使熔融无铅焊料通过前述多孔板，从而使前述金属间化合物互相结合并增大粒径的造粒槽，和使粗大化的金属间化合物在熔融无铅焊料中沉降并分离的分离槽。

此外，优选造粒槽相对于熔融焊料的流路依次配置有：设置有大量小直径的孔的第1多孔板和设置有大量大直径的孔的第2多孔板，使熔融无铅焊料通过第1多孔板后，再通过第2多孔板。这样，通过小直径的孔时结合的金属间化合物在通过大直径的孔时也进行结合，粒径逐渐增大，因此可以更高效地在分离槽中进行沉降分离。

此外，造粒槽若按下述构成，即将多孔板设置成筒状，对该筒状的上下部进行密封的同时，在该筒状多孔板的内侧连接供给析出了金属间化合物的无铅焊料的供给管，则从筒状多孔板的内侧到外侧熔融无铅焊料流出时，金属间化合物互相之间结合，其粒径变大。