JP2005515079A - はんだドロス混合物分離方法および装置 - Google Patents

Abstract

この発明は、第１ならびに第２のロール（１５，２０）および取付具（２３）を含み、はんだドロス（６５）からはんだを分離する装置（１０）を提供する。第１のロール（１５）は、実質的に筒型の表面を有しかつ第１の長手軸について回転可能である。第２のロール（２０）は、実質的に筒型の表面を有しかつ第１の長手軸に平行な第２の長手軸について回転可能である。取付具（２３）は、第１および第２のロール（１５，２０）に結合され、かつ前記第２のロールを０．００１インチから０．０１５インチなどの第１の距離だけ前記第１のロール（１５）から間隔をあけ、第１の距離は、第１および第２のロール（１５，２０）が反対方向に回転されるときに第１のロール（１５）と第２のロール（２０）との間に向けられるはんだドロス混合物（５５）を液体のはんだ（６０）およびドロスの粉末（６５）に分離するのに十分である。

Description

発明の分野
この発明の実施例は、一般に、ドロスなどの二次的な源からはんだなどの金属物質を回収するための装置、システムおよび方法に関する。特に、この発明は、流動はんだ付けプロセス中にドロスからはんだを回収するためのシステム、装置および方法に関する。

発明の背景
多くの溶融金属が空気と接触すると、それらの金属の化合物、主に酸化物、および窒化物ならびにその他の金属の不純物が形成され得る。溶融金属が動いているとき、金属および金属酸化物は組合さってドロスとして知られる材料を形成する。ドロスは、酸化物で覆われてスポンジ状のネットワークを形成する小滴からなる。たとえば、鉛と錫のはんだのドロスは、でこぼこした粒状の外見を有し得る。ドロスは、表面張力および／または浮力のため、溶融金属に浮かぶかまたは金属を保持している容器にくっつく。ドロスの形成を防止するため、油の層をはんだに注ぐことで空気がはんだに接触するのを防止することによってなど、さまざまな方法が使用されてきた。しかしながら、油の使用は面倒で、はんだの質を劣化させ得る。

流動はんだ付けなど、はんだ付けの多くの方法ではドロス（はんだドロス混合物とも称される）が形成され得る。たとえば、流動はんだ付け機では、槽内のはんだはポンプによってはんだの表面に静的な波を作るようにされ、プリント回路板が波の頂に供給されるため、はんだが回路板の軌道および構成要素のリード線に「キスする」。ドロスの蓄積が許されると、それは波に同伴され、はんだ付けの品質に悪影響を及ぼし、歩留りを低下させる。さらに、ドロスは波から自ら浮きかすとなって流動はんだ付け機のはんだポットの表面に集まる。ドロスがはんだポンプを通って再循環すると、それは波の中に望ましくない物質として現われることがある。さらに、はんだポットにドロスを残すと、はんだ付けの品質およびはんだポットの寿命に問題を生じ得る。

特に流動はんだ付け機ではんだを適切に使用するには、頻繁なドロスの除去が必要である。流動はんだ付け機で使用される１つの除去方法は、ドロスをすくい取ること、または何らかの他の方法でドロスを表面から除去してドロスの再循環を避けることを含む。はんだからドロスを除去する１つの方法は、（浮かんでいる）ドロスをくみ出すことによるものである。しかしながら、はんだの大きな割合（たとえば、３０％〜９０％）がドロスとともに失われ得る。さらに、未精製のドロスを処分して、それを「きれいな」金属で置き換えることは費用がかかり得る。

ドロスは再生利用可能な３０％〜９０％の良好なはんだを含み得ると推定されている。ドロスからはんだを再生利用する１つの方法は、すくい取られた／くみ出されたドロスを加熱するものである。しかしながら、この方法は非効率的かつ非経済的になり得る。ドロスは、錫および鉛の酸化物の殻状の覆いで囲まれた良好なはんだのポケットからなるため、はんだの再生利用方法の中には、酸化物が破裂して液体のはんだが逃げ出すことができるまで、時としてドロスを加熱しつつドロスを圧縮しようとするものがある。

１つのドロス圧縮技術は、平行に配置され、かつ反対方向に回転されてその間に向けられるドロスに「咬みつき」を形成するローラの対を使用することを伴う。ドロスはローラの間に供給され、液体のはんだおよびドロスのシートがローラの他方の側に生成される。このドロス圧縮技術はドロスのシートから液体のはんだを常に効率的に分離するわけでな
く、結果的な液体のはんだおよび／またはドロスのシートは不純なことがある。さらに、ドロスのシートは扱いにくく、除去するために頻繁なメンテナンスが必要である。さらに、ドロスのシートは利用可能なはんだを依然として含むことがある。シートをさらに扱いやすいサイズに分け、かつ液体のはんだをドロスから案内するのを支援するために、ローラにはリブをつけてもよいし、溝をつけてもよいし、または孔を開けてもよい。

発明の概要
この発明の発明者は、チャネル、凹み、孔、およびその他の滑らかでない表面を有するローラに沿ってはんだドロス混合物を流すと、孔、凹み等の場所ではんだドロス混合物にさらにドロスが生成され得ることを発見した。さらに、この発明の発明者は、はんだ（はんだポット内のはんだなど）の表面に浮かぶドロスを切って進むための装置（たとえば、ナイフ状の装置、木工ぎり等）を使用するはんだの再生利用方法も、はんだドロス混合物にさらに多くのドロスを生じ得ることを発見した。さらに、この発明の発明者は、少なくとも１つのロールに滑らかな表面を設けることでロールの対を通されるはんだドロス混合物に生じるドロスを減少し得ることを確認した。これははんだドロス混合物から再生利用されるはんだを増やす手助けとなり得る。

さらに、この発明の発明者は、ロールの対を通してドロスを圧縮するとき、ロールに間隔をあけて、圧縮によってドロスのシートではなく、ドロスの粉末および液体の金属が生成されるようにできることも発見した。さらに、この発明の発明者は、ロールの対の少なくとも１つを加熱すると、はんだドロス混合物を液体のはんだとドロスの粉末とに分離する手助けとなり、ドロスの粉末は、ロールの熱および／またはドロスの粉末の固有の表面張力のために、加熱されたロールにくっつく傾向があることを発見した。加熱されたロールに引かれるこのドロスの粉末は、削り落とすかまたは真空などによってロールから除去し、残った液体のはんだを再使用することができる。

一実施例では、この発明は、第１ならびに第２のロールおよび取付具を含み、はんだドロスからはんだを分離する装置を含む。第１のロールは実質的に筒型の表面を有し、かつ第１の長手軸について回転可能である。第２のロールは実質的に筒型の表面を有し、かつ第１の長手軸に平行な第２の長手軸について回転可能である。取付具は、第１および第２のロールに結合され、第２のロールを、たとえば０．０１インチから０．０１５インチなどの第１の距離だけ第１のロールから間隔をあける。第１の距離は、第１および第２のロールが反対方向に回転されるときに第１のロールと第２のロールとの間に向けられるはんだドロス混合物を液体のはんだとドロスの粉末とに分離するのに十分である。

第１のロールは、ドロスの粉末が第１のロールの表面に向かって引かれるようにするために十分な温度で動作するように構成および配置され、第２のロールは、第１の温度よりも低い第２の温度で動作するように構成および配置され得る。第１および第２のロールの表面は実質的に滑らかであってもよい（たとえば、１２８マイクロインチＲＭＳ未満の粗さ）。取付具は、第１および第２の長手軸が平行でかつ水平から４５度未満に位置付けられる共通の表面にあるように、第１および第２のロールを整列させて保持するように構成および配置され得る。

一実施例では、装置は、第１のロールからドロスの粉末を除去するように構成および配置されるスクレーパなどのドロスリムーバをさらに含む。一実施例では、装置は、液体の金属およびドロスの粉末を受入れるように構成および配置される容器をさらに含む。容器はそこに受入れられる液体の金属を液体の形で維持することができ、かつそこに受入れられる液体の金属が第１の受け部に向けられ、そこに受入れられるドロスの粉末が第２の受
け部に向けられるように構成および配置され得る。容器は、たとえば、流動はんだ付け機のはんだポットであってもよい。

一実施例では、この発明は、流動はんだ付け機のはんだポットなどの第１の容器に含まれるはんだドロス混合物からはんだを分離するシステムを提供する。このシステムはドロス移動器およびはんだ分離装置を含む。コンベアなどのドロス移動器は、ドロスはんだ混合物を流動はんだ付け機からはんだ分離装置へと運び、これは第１ならびに第２のロールおよび取付具を含む。第１のロールは第１の温度で制御されるように構成および配置され、実質的に筒形の表面を有し、第１の長手軸について回転可能である。第２のロールは実質的に筒型の表面を有し、かつ第１の長手軸に平行な第２の長手軸について第２の方向に回転可能である。取付具は、第１および第２のロールの結合され、第２のロールを第１のロールから第１の距離だけ間隔をあけ、第１の距離は、第１および第２のロールが反対方向に回転されるときに第１および第２のロールの間に向けられるはんだドロス混合物を液体のはんだとドロスの粉末とに分離するのに十分である。

別の実施例では、この発明は、第１の距離だけ間隔をあけられた第１および第２の平行な筒型のロールを有する取付具のために、はんだドロス混合物から金属を分離するための方法を提供する。金属とドロスの混合物の流れは、第１および第２の平行な筒型のロールの間に運ばれる。第１および第２のロールは反対方向に回転され、金属とドロスの混合物をそれらの間に引込む。第１および第２のロールの回転は、はんだドロス混合物を液体のはんだとドロスの粉末とに分離するのに十分な圧力をはんだドロス混合物に適用する。第１のロールは、ドロスの粉末が第１のロールの表面に引かれるようにする温度まで加熱してもよい。第１のロールの表面のドロスの粉末の少なくとも一部分は除去され得る。

別の実施例では、この発明は、非固体の形で金属ドロスを受入れるための入力、および金属ドロスを液体の金属とドロスの粉末とに分離するために入力に結合される手段とを含み、金属ドロスから金属を分離するための装置を提供する。この実施例は、ドロスの粉末を除去するための手段、およびドロスの粉末から独立して液体の金属を集めることのできる場所に液体の金属を向けるための手段をさらに含んでもよい。

この発明のこの実施例および他の実施例に関する詳細をここにさらに詳しく説明する。

この発明の利点および局面は、以下の詳細な説明および添付の図面でさらに十分に理解されるであろう。

図面は必ずしも同じ縮尺で書かれておらず、この発明の原理を示す際には、一般に強調が行なわれている。

詳細な説明
この発明は、一実施例では、連続した流れのプロセスでドロスからはんだを分離することのできるはんだドロス混合物分離装置を提供する。ここに説明される装置、システムおよびプロセスは、流動はんだ付けシステムの一部として実現可能であり、はんだドロス混合物から再生利用されるはんだは、流動はんだ付けシステムのはんだポットへと戻すことができる。ここに説明されるシステム、方法および装置は、実施例によっては、８０％〜９０％のはんだ回収率を達成した。

図１は、この発明のある実施例によるはんだドロス混合物分離装置１０の斜視図であり、図２は、線Ａ−Ａに沿った図１のはんだドロス混合物分離装置１０の断面図である。装置１０は、第１のロール１５、第２のロール２０、第１および第２のロール１５、２０を
保持する取付具２３、ドロスリムーバ２５、および仕切り３５を有するはんだ容器３０を含む。

第１のロール１５および第２のロール２０は、各々、実質的に筒型の形状を有し、第１のロール１５の回転の軸（Ｂ−Ｂ）が第２のロール２０の回転の軸（Ｃ−Ｃ）に実質的に平行になるように配置される。回転モータ（図示せず）が第１のロール１５および第２のロール２０をそれぞれの軸のシャフト１７、２１に沿って駆動するため、ロールは反対方向に回転する。一実施例では、第１のロール１５は時計回りに回転し、第２のロール２０は反時計回りに回転する。一実施例では、第１のロール１５および第２のロール２０は非常に滑らかな表面を備えた滑らかな圧縮ロールである。たとえば、少なくとも１つの実施例では、第１のロール１５および第２のロール２０の表面は、ガラスの滑らかさに匹敵する滑らかさを備えた表面を有する。一実施例では、第１のロール１５および第２のロール２０の少なくとも１つは、約１２８マイクロインチＲＭＳ／ＲＭＦ以下のレベル（たとえば、約４〜１２８マイクロインチＲＭＳ（平方二乗平均））の仕上げを有する。滑らかな表面および／または磨かれた表面を備えたロールを使用することで、ここに説明されるドロス圧縮プロセス中の付加的なドロスの形成を低減できることがわかった。しかしながら、滑らかでないロールおよび／または圧縮、チャネル、孔、通気孔等を有するロールもこの発明で使用可能であるが、結果的な圧縮プロセスは、ドロス／はんだの分離の効率が低くなり得る。

図１の装置１０では、取付具２３は、第１のロール１５および第２のロール２０をロール１５、２０の少なくとも１つの端部に沿って定位置にしっかりと保持してそれらの間の固定された隙間を維持し、かつ第１のロール１５および第２のロール２０の間に向けられるはんだドロス混合物５５に第１のロール１５および第２のロール２０が「咬みつき」を生じるために十分な圧縮をロール１５、２０の端縁に沿って維持する。たとえば、一実施例では、第１のロール１５と第２のロール２０との間の固定された隙間は、約．００１インチから．０１５インチである。隙間の距離の維持は、反対に回転するロールが近すぎて、液体のはんだ６０ではなく押出されたはんだシートが生成されるのを防ぐためにも重要である。しかしながら、他の隙間も使用可能である。たとえば、装置１０がいわゆる「銑鉄」からのドロスなどの金属ドロス混合物とともに使用される場合、第１のロール１５および第２のロール２０の間にはより大きな隙間が必要となることがある。

図２に示される装置１０の実施例では、取付具２３（明確にするために、図２では示されていない）は、第１および第２の長手軸が平行で、かつ水平（線Ｅ−Ｅで示される）から４５度未満に位置付けられる共通の表面（Ｄ−Ｄ）にあるように、第１のロール１５および第２のロール２０を整列させて維持する。４５度以下の角度の使用は、第１のロール１５および第２のロール２０がはんだドロス混合物５５により効率的に「咬みつく」のを支援する。水平からゼロ（０）度の角度（たとえば、第１のロール１５および第２のロール２０がほぼ同じレベルにある）は、図６の装置２５０に示されるように、この発明の少なくとも一実施例で使用可能である（ここにさらに詳しく説明する）。

図１には示されないが、取付具２３は、一実施例では、図１に示されるように第１のロール１５および第２のロール２０の端部に接続することに加えてまたはその代わりに、第１のロール１５および第２のロール２０の他方の側に接続するように構成してもよい。当業者には、第１のロール１５および第２のロール２０を定位置に保持するために、取付具２３の多くのさまざまな設計および配置が使用可能であることが理解されるであろう。

一実施例では、第１のロール１５および第２のロール２０が反対方向に回転されるときにはんだドロス混合物５５に加える圧縮力は、第１のロール１５および第２のロール２０の面に沿って平方インチ当たり（ＰＳＩ）約５０ポンド〜７５ポンドである。このことは
、第１のロール１５と第２のロール２０との間に向けられるはんだドロス混合物に、第１のロール１５および第２のロール２０の表面に沿って大きな圧縮力が加えられることに繋がり得る。一実施例では、結果的な圧縮力は約８４，７５０ＰＳＩである。第１のロール１５および第のロール２０は、一実施例では、１分間当たり２０回転（ＲＰＭ）未満かそれに等しいスピードで回転される。一実施例では、第１のロール１５および第２のロール２０の直径が増えるにつれ、回転スピードは減少し得る。回転スピードが低くなると、はんだドロス混合物に「埋込まれた」はんだが搾り出されて、第１のロール１５および第２のロール２０から落されるためにより多くの時間が提供される。

第１のロール１５は、はんだ容器３０に含まれる液体のはんだに部分的に沈められるなどによって（一実施例では、第１のロール１５は少なくとも４０％沈められる）加熱されるため、「熱い」ロールと称される。（ここに説明するように）一実施例では、はんだ容器３０は、はんだで予め満たして、動作温度にしてもよいため、はんだは実質的に液化する。第１のロール１５は、たとえば、第１のロール１５内に第１のロール１５の表面に沿って、または第１のロール１５の十分近くに加熱要素（図示せず）を配置するなど別の技術によって加熱して、第１のロールを適切な温度にしてもよい。動作温度に加熱されたときの第１のロール１５の温度は、華氏３７５度〜５７５度であり得る（たとえば、はんだ容器３０に含まれる液体のはんだの温度が華氏約３７５度〜５７５度の場合、液体のはんだに接触する第１のロール１５は、液体のはんだと同じ温度になり得る）。動作温度は、回収される金属の種類によって異なり得る。たとえば、鉛ベースのはんだの回収では、動作温度は、一実施例では、華氏約４５０度から５００度である。別の例では、非鉛はんだの種類では、第１のロール１５の動作温度は華氏約５７５度であり得る。

第２のロール２０は、第１のロール１５の温度より低い温度であるため、「冷たい」ロールと称される。第１のロール１５と第２のロール２０との間のこの温度差は、以下に詳しく説明するように、はんだドロス混合物５５を液体のはんだ６０とドロスの粉末６５とにより効率的に分離するのを支援する。さらに、ここに説明されるように、液体のはんだ６０およびドロスの粉末６５の固有の表面張力によって分離のプロセスが支援される。

第１のロール１５および第２のロール２０は、ロール１５、２０が反対方向に回転されるときにロール１５、２０の間に流れるはんだドロスの材料に必要な圧力を維持するのに十分硬い材料であればどのようなもので作ってもよい。第１のロール１５は、第１のロール１５がなり得る動作温度（たとえば、華氏５７５度まで、使用されるはんだおよび／または回収される金属の種類によって異なる）に耐えることのできる材料であればどのようなもので作ってもよい。第１のロール１５および第２のロール２０に使用可能な材料の例は、一実施例によると、スチールなどの金属である。

はんだ容器３０は、液体のはんだ６０を受入れかつ液体のはんだ６０を液体の形で維持することのできる容器である。たとえば、はんだ容器３０ははんだポット（たとえば、いわゆる「ミニポット」）であってもよい。はんだ容器３０は、一実施例では、ある量のはんだで予め満たされるようにさらに構成および配置され、これは（たとえばはんだが液体であるように）ある適切な動作温度にして、（以下に説明するように）分離プロセスを支援することができる。一実施例では、はんだ容器３０は、はんだポットを図１に第１のチャンバ６２および第２のチャンバ６４として示される少なくとも２つの区画に分ける仕切り３５を含む。各チャンバ６２、６４は、はんだ容器３０内に規定される開口部またはキャビティである。第１のチャンバ６２は、第１のロール１５および第２のロール２０が反対方向に回転されるときに生成される出力（すなわち、液体はんだ６０および粉末のドロス６５）を受入れるように配置される。

仕切り３５は、堰（堰プレートとも称される）などの、それを越えた流れまたはその下
の流れを可能にする構造（または構造のセット）であればどのようなものでもよい。仕切り３５は、たとえば、はんだ容器３０の構造の一部であってもよい。図１の装置の仕切り３５は、第１のチャンバの表面に浮かんでいるドロスが第２のチャンバ６４に到達するのを防ぎつつ、第２のチャンバ６４が仕切り３５の下（たとえば、通路３７を介して）または仕切り３５に設けられる何らかの他の開口部を通って流れる液体のはんだ６０を受入れることができるように、はんだ容器３０内で配向される。仕切り３５は、液体のはんだ６０の上部に浮かんでいるドロスの粉末６５が第２のチャンバ６４に入るのを防ぐ手助けをする（ドロスの粉末６５は液体のはんだ６０の上部に浮かんでいることに注意されたい）。仕切り３５は、一実施例では堰プレートである。一実施例では、仕切り３５は、ドロスの粉末６５が仕切り３５に接触しないようにおよび／または蓄積しないように、第１のロール１５および第２のロール１０がはんだ容器３０に出力しているところから十分遠くに配置される。

しかしながら、少なくとも１つの実施例では、はんだ容器３０は仕切り３５を必要としない。たとえば、図３の実施例では、はんだ容器３０は、液体のはんだ６０が、実質的に中空の部材４２を介して液体のはんだ６０を液体のはんだを受入れることのできる入れ物４６へと向ける通路３９に流れ込むことができるように構成される。流体静力学および力学の当業者には、入れ物４６および実質的に中空の部材４２のサイズ、深さおよび圧力は、液体のはんだ６０がはんだ容器３０から入れ物４６に流れるように選択可能であることが理解されるであろう。図１および図２のはんだの型４５のように、センサ（図示せず）およびその他の検出機構を使用して、いつ容器４６を空にする必要があるかを決定してもよい。

はんだ容器３０は、一実施例では、第１のロール１５から除去されたドロスの粉末６５（および／またははんだ６０の上部および第１のロール１５に隣接して浮かんでいるドロスの粉末６５）がドロス受け部５０に運ばれるようにするトラフ５３を含む。少なくとも１つの実施例では、はんだ容器３０は、ドロスの粉末６５がはんだ容器３０の端縁を越えて、ドロス受け部５０に「溢れる」ように構成される。

一実施例では、はんだ容器３０は第２のチャンバ６４の液体のはんだ６０がはんだ容器３０から流れ出して再使用されるように構成および配置される。上述のように、図３では、入れ物４６に受入れられる液体のはんだ６０は再使用することができる。別の実施例では、はんだ容器はオーバーフロープレート３７（一実施例では、堰プレート）を含み、これは液体のはんだ６０がはんだ容器３０の第２のチャンバ６４からはんだの型４５に排出されるように構成および配置される。一例では、はんだ容器３０は、液体のはんだ６０が容器の端縁を超えてはんだの型４５へと溢れることができるように構成される。一実施例では、はんだ容器３０は締切弁３９をさらに含み、これは型内の液体のはんだ６０の量に応答して、はんだの型４５が満たされている場合、はんだの型４５に液体のはんだ６０が流出するのを防ぐ。一実施例では、はんだの型４５は「満たされた」状態を検出するためおよび／または締切弁３９を閉めるのに必要な情報を（たとえば、ユーザ、オペレータまたはコンピュータなどの他の実体に）通信するために、センサ（図示せず）を有する。当業者には、この遮断プロセスを自動化してもよいしおよび／または手動で行なってもよいことが理解されるであろう。

再び図１、図２および図３を参照すると、装置１０はドロスリムーバ２５をさらに含む。ドロスリムーバ２５は、第１のロール１５からドロスの粉末６５を除去するため、ドロスの粉末６５はドロス受け部５０へと集められるなどによって、処理されるおよび／または集められる。一実施例のドロスリムーバ２５は、第１のロール１５からドロスの粉末６５を掻き取るように配向されるスクレーパであり、ドロスの粉末６５は受け部５０に受入れられる。スクレーパは、第１のロール１５からドロスの粉末６５を掻き取ることのでき
る構成および／または表面であれば、どのような構成および／または表面を有してもよい。一実施例では、スクレーパは、第１のロール１５からドロスの粉末を掻き取ることのできる金属またはプラスチックなどの実質的に硬い材料で作られる。スクレーパは、滑らかな表面、鋸状の表面、滑らかな表面および鋸状の表面の組合せ、一連の「歯」等を有してもよい。

ドロスリムーバ２５は、ドロスの粉末６５が受け部５０に集められるように第１のロール１５からドロスの粉末６５を除去する必要はないことを理解されたい。第１のロール１５からドロスの粉末６５を除去しかつドロスの粉末６５を他の何らかの場所に運ぶドロスリムーバもこの発明の実施例で使用可能である。たとえば、一実施例では、ドロスリムーバ２５は、第１のロール１５からドロスの粉末６５（および／または他の粒子）を引くおよび／または「吸込む」ことのできる真空などの装置である。第１のロール１５からドロスの粉末６５を除去することのできる装置であればどれでもこの発明によるドロスリムーバとして使用可能であり、第１のロール１５からドロスの粉末６５を「掴む」ための一連の歯を有するなどの装置、粉末のドロス６５が付着できる表面を提供する装置（たとえば、ドロスの粉末６５を第１のロール１５上またはその近くで捕捉するために第１のロール１５の十分近くに位置付けられる「粘着性の」表面を有する別のロールまたはコンベア）、気体および／または液体を用いてドロスの粉末６５を「洗い落とす」ことのできる装置、および第１のロール１５の表面からドロスの粉末６５を「燃やす」ことのできる装置（たとえば、レーザ）を含む。

一実施例では、装置１０ははんだリムーバ２７を含んでもよく、これは図２に示される。場合によっては、液体のはんだ６０は、凝固するおよび／または「湿った」形で第２のロール２０に「くっつく」ことがあり、はんだリムーバ２７は、第２のロール２０の表面からはんだを除去するために使用可能である。一実施例では、除去されたはんだ６０は、はんだ容器３０の第１のチャンバ６２に落ちるおよび／または引込まれる。はんだリムーバ２７は、第２のロール２０からはんだ６０を除去することができればどのような装置でもよい。たとえば、ドロスリムーバ２５に使用される装置および／または機構の少なくとも一部をはんだリムーバ２７に使用可能である。

はんだドロス混合物分離装置１０は、熱いまたは冷たいはんだドロス混合物とともに使用可能であり、はんだドロス混合物５５は、機械的な運搬機構（図４に関してこの例を説明する）の使用または手動（たとえば、杓を用いて）などを含む多くの方法で第１のロール１５と第２のロール２０との間に供給され得る。たとえば、装置１０は、はんだドロス混合物５５を受入れ、それをロール１５、２０の間に向けるためのホッパ８０（図１）を含む。図４は、この発明のある実施例によるはんだドロス混合物分離システム７０の断面図である。図４は、機械的な運搬機構の使用を示し、流動はんだ付け機７２とともにこの発明のある実施例を使用することも示す。流動はんだ付け機７２（図４に大きく簡略化して示す）の動作は、当該技術分野でよく知られている機械であるため、ここでは論じない。この発明で使用可能な流動はんだ付け機の例は、ミズーリ州キャムデントンのElectrovert USAから入手可能なElectrovert VECTRA流動はんだ付け機および／またはElectrovert
ELECTRA流動はんだ付け機を含む。

図４を参照すると、システム７０は、はんだドロス混合物コンベア７５とともに、図１〜図２のはんだドロス混合物分離装置１０を含む。はんだドロス混合物コンベア７５は、流動はんだ付け機７２のはんだポット７７からホッパ８０へとはんだドロス混合物５５を運ぶ。はんだドロス混合物コンベア７５は、一実施例では、流動はんだ付け機７２のはんだポット７７からはんだドロス混合物５５を受取り、かつそれをホッパ８０に運ぶ複数の突出する部材８７を含む。一実施例では、ホッパ８０はシュート８２を含み、これははんだドロスの混合物５５をはんだドロス混合物分離装置１０に向ける。はんだドロス混合物
コンベア７５は、一実施例では、はんだドロス混合物がプロセス中に凝固しないようにするためのコンベア加熱器８５を含む。コンベア加熱器８５は、一実施例では、はんだドロス混合物を少なくとも半液体の形で保つのに十分な温度（たとえば、華氏４５０度から５００度）にはんだドロス混合物を維持する。一実施例では、ホッパ８０は、はんだドロス混合物５５を非固体の形で維持するためにホッパ加熱器９０（たとえば、シュート８２の近くに位置付けられる）を含む。

はんだドロス除去装置１０（およびはんだドロス除去システム７０、これも同様に動作する）の動作を、はんだドロス混合物からはんだを再生利用するための方法のフローチャートである図５に関して説明する。図５のステップ１２０から２２０は、図１および図３のはんだドロス混合物分離装置１０で使用可能であり、ステップ１００および１１０は図４のはんだドロス分離システム７０に適用可能である。

図１〜図３のはんだドロス分離装置では、はんだ容器７０が第１のロール１５に接触することによって第１のロール６０を加熱するのに十分なある適切な動作温度（一実施例では、華氏約３７５度から５７５度であり、使用されるはんだの種類によって異なる）で、ある量の液体のはんだを含んでいるときに、図５の方法を使用可能である。この発明の少なくとも一実施例では、はんだ容器３０内の液体のはんだと接触する以外の機構によって第１のロール１５が加熱される場合、はんだ容器３０内の液体のはんだの量は変動してもよく、第１のロール１５に接触するのに十分な量である必要はない。図４のはんだドロス混合物分離システム７０では、図４に示される接続および配置が実質的に完全であり、流動はんだ付け機７２のはんだポット７７およびはんだ容器３０が少なくとも動作温度であり、かつはんだ容器３０が第１のロール６０を加熱するのに十分な量の液体のはんだ６０を含んでいるときに図５の方法を利用可能である。さらに、はんだポット７７およびはんだ容器３０は同じ温度である必要はないことを理解されたい。

図４および図５を参照すると、流動はんだ付け機７２が動作すると、はんだドロス混合物５５ははんだポット６０の後部に通される。はんだドロス混合物５５ははんだ６０よりも軽いため、はんだドロス混合物５５ははんだポット７７の表面に浮かぶ。コンベア７５は、はんだポット６０からはんだドロス混合物５５を除去し（ステップ１００）、はんだドロス混合物は熱く保たれつつ（ステップ１１０）コンベア７５がはんだドロス混合物５５をホッパ８０へと運び、そのシュート８２ははんだドロス混合物５５を第１の圧縮ロール１５と第２の圧縮ロール２０との間に配置する（ステップ１２０）。図１から図３を参照すると、はんだドロス混合物は、任意の適切な方法によって第１のロール１５と第２のロール１０との間に向けられる。

図１〜図４に示される実施例では、第１のロール１５は第２のロール２０よりも高い温度である。なぜなら、第１のロール１５ははんだ容器３０の液体のはんだ６０に接触することによって加熱されるためである。これは第１のロール１５と第２のロール２０との間に温度差を生じさせる（第１のロール１５は「熱い」ロールであり、第２のロール２０は「冷たい」ロールである）。再び図１〜図５を参照すると、第１のロール１５および第２のロール２０は反対方向に回転されて、はんだドロス混合物５５に「咬みつく」（ステップ１３０。第１のロール１５および第２のロール２０の反対方向の回転によって生じる圧縮によって、はんだドロス混合物５５は搾り出されるおよび／または圧縮されて、液体のはんだ６０とドロスの粉末６５とに分解される（ステップ１４０）。ドロスの粉末６５はさまざまな質感を持ち得る。一実施例では、ドロスの粉末６５は比較的細かい粒子で、砂糖または小麦粉の質感に類似した質感を有する。一実施例では、ドロスの粉末６５は小さな薄片の形で、コーンフレークなどの薄片のシリアルに類似の厚みおよびサイズを有する。これら薄片は、薄片のシリアルよりも４倍から５倍厚いこともある。

ドロスの粉末６５は、質感または粒子のサイズにかかわりなく、液体のはんだ６０の上部に浮かび、第１のロール１５によって拾い上げられる。さらに、ドロスの粉末６５の固有の表面張力によって、ドロスの粉末６５は自らに（および第１のロールに）くっつく。同様に、液体のはんだ６０の固有の表面張力によって、液体のはんだ６０ははんだ容器３０内の液体のはんだ６０に向かって引かれる。排出される液体のはんだ６０は、液体はんだ６０の小滴および／または流れの形であり、容器３０内の液体のはんだ６０の上部に浮かぶ粉末のドロス６５を通って進むことができる。ドロスの粉末５５の層は第１のロール１５に引かれ、（第１のロール１５の回転によって）そこからドロスリムーバがそれを除去することができる。

ドロスリムーバ２５は、第１のロール１５からドロスの粉末６５を除去する（ステップ１５０）。使用されるドロスリムーバ２５の種類によって、ドロスの粉末６５はシステム７５から除去されるかまたは受け部６５に向けられ得る（ステップ１６０）。第１のロール１５および第２ロール２０の反対方向の回転中に生成される液体のはんだ６０は、はんだ容器３０の第１のチャンバ６２に排出され、次に第２のチャンバ６４に流れ込む。仕切り３５は、はんだの上部に浮かび得るドロスの粉末６５が第２のチャンバ６４に到達するのを防ぐ手助けをする。図１、図２および図４では、液体のはんだ６０ははんだ容器３０に流れ込み、図２に示されるように、第１のチャンバ６２から仕切り３５の下を通って第２のチャンバへと流れ込む。図３では、液体のはんだ６０ははんだ容器６０に流れ込み、次に入れ物４６に流れ込む。

一実施例では、はんだの型４５が満たされない場合（ステップ１７０）、液体のはんだ６０は通路３７を通って仕切り３５の下から第２のチャンバ６４に流れ、液体のはんだ６０ははんだの型４５に溢れる（ステップ１８０）（図１、図２および図４）。このプロセスは、はんだの型が満たされたこと（ステップ１７０）が（たとえば、センサなどによって）検出されるまで続き得る。一実施例（図３）では、液体のはんだ６０は、第２のチャンバ５４に入った後、中空の部材４３を通って入れ物６０に流れ込む。このプロセスは、入れ物６０が満たされたこと（ステップ１７０）が（たとえば、センサによって）検出されるまで続く。

一実施例では、はんだの型４５および／または入れ物７０が満たされると（ステップ１７０）、締切弁３９（または、図３の入れ物７０では締切弁４４）がさらに液体のはんだ６０がはんだの型４５／入れ物６０に溢れるのを防ぐ（ステップ１９０）。一実施例では、はんだの型４５および／または入れ物６０が満たされると（ステップ１７０）、センサ（図４には図示せず）が満たされた状態を検出し、コンベア７５がさらにはんだドロスの混合物をロール１５、２０に供給するのを停止する。はんだの型４５／入れ物６０が満たされると、型４５／入れ物６０は取外すことができ（ステップ２００）、そこに含まれるはんだ６０を再使用することができる。一実施例では、はんだの型４５／入れ物６０は自動的に異なる場所へ移動し、はんだを手動または自動で取上げることができる（たとえば、硬化したはんだの「インゴット」がそこに含まれる）。一実施例では、警報が生成され（ステップ２１０）、はんだの型４５／入れ物６０は空にすることができる。はんだの型４５／入れ物６０に集められた液体のはんだ６０は、たとえば、流動はんだ付け機７２のはんだポット７７に戻して（ステップ２２０）再使用できる。図５のプロセスは、流動はんだ付け機７２で流動はんだ付けが行なわれているときでも繰返すことができる。

一実施例では、はんだの型４５／入れ物６０が満たされ空にされるとき、第１のロール１５および第２のロール２０は、型に入れられた液体のはんだ６０が冷却されてからはんだの型４５／入れ物６０から取外されるように短い時間停止される。したがって、結果的な硬化したはんだ６０をはんだの型４５／入れ物６０から取外すことができる。ロール１５、２０は自動的に再始動され、コンベア７５がそれに続く。

一実施例では、図１のはんだドロス混合物分離装置１０は、図４の流動はんだ付け機７２のはんだポット内で直接使用できるように適合することができる。図６は、この発明のある実施例による、流動はんだ付け機７２（図４）のはんだポット７７で使用することのできるはんだドロス混合物分離システム２５０の断面図である。このシステム２５０では、はんだドロス混合物の分離は、流動はんだ付け機７２のはんだポット７７の内側で直接行なわれ、はんだ容器３０およびはんだの型４５は必要ない。一実施例では、装置１０ははんだポット７７内に位置付けられるため、第１のロール１５の回転が浮かんでいるはんだドロス混合物５５を第１のロールと第２のロール２０との間に引込むことができる。

一実施例では、コンベア７５（図示せず）を使用してはんだドロス混合物５５をロール１５、２０の間に向けてもよい。コンベア７５がとる経路が流動はんだ付け機７２のはんだポット７７から十分に短い距離であれば、コンベア７５および／またはシュート８２を加熱するステップは必要ではない。これははんだドロス混合物が十分に高い温度であり、ロール１５、２０が液体のはんだおよびドロスの粉末を効率的に分離できるためである。一実施例では、第１のロール１５および第２のロール２０は、はんだポット７７の表面から直接はんだドロス混合物５５を取込み、はんだ６０およびドロスの粉末６５を生成できるように位置付けることができる。ドロスの粉末６５は、図１〜図５に関して説明したように第１のロール１５から除去することができる。

ここに説明される装置、方法およびシステムは、はんだドロス混合物からはんだを回収するものとして示されるが、当業者には、この発明は、他の種類のドロスまたは酸化物を形成する溶融金属に適用可能であり、さらに、金属が金属の酸化物および／または窒化物などの非金属物質から回収される場合に適用可能である。

当業者には、特許請求されるこの発明の精神および範囲を離れることなく、ここに説明されるものの変形、修正および他の実現例が思い浮かぶであろう。さらに、ここに説明されるこの発明の実施例の多くの局面は（これらに限らないがここに説明される制御および／またはセンサを含む）、ソフトウェア、ハードウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの組合せを使用して実現可能である。

図面に示されるこの発明の実施例を説明するにあたって、明確にするために具的な専門用語を使用している。しかしながら、この発明はそのように選択された具体的な用語に限定されるのではなく、各々の具体的な用語は、同様の目的を達するために同様に働く技術的および機能的な同等物を少なくとも含む。さらに、この出願の図面では、場合によっては、複数のシステムの要素または方法のステップが特定のシステムの要素の例示として示され、単一のシステムの要素または方法のステップが複数の特定のシステムの要素または方法のステップの例示として示されることを理解されたい。複数の特定の要素またはステップを示すことは、この発明によって実現されるシステム、装置および方法が、その要素またはステップの２つ以上を含まなければならないと暗示することを意図せず、単一の要素またはステップを示すことで、この発明がそれぞれの要素またはステップの１つのみを有する実施例に限定されることを意図しない。さらに、特定のシステムの要素または方法に示される要素またはステップの合計数は限定的なものでない。当業者には、特定のシステムの要素または方法のステップの数は、場合によっては、特定のユーザの必要性に応じるように選択可能であることが理解されるであろう。

この発明をある程度の具体性をもって好ましい形で説明し、図示してきたが、好ましい形のこの開示は例示のためのものにすぎず、特許請求されるこの発明の精神および範囲を離れることなく、構成および組合せならびに部品の配置の詳細に多くの変更を行なうことが可能であることを理解されたい。

この発明のある実施例によるはんだドロス混合物分離装置の斜視図である。 この発明のある実施例による、線Ａ−Ａに沿った図１のはんだドロス混合物分離装置の断面図である。 この発明のある実施例によるはんだドロス混合物分離装置の断面図である。 この発明のある実施例によるはんだドロス混合物分離システムの断面図である。 この発明のある実施例によるドロスからはんだを再生利用するための方法のフローチャートである。 この発明のある実施例による、流動はんだ付け機で使用されるはんだドロス混合物分離システムの断面図である。

Claims (36)

1. はんだドロスからはんだを分離する装置であって、
   実質的に筒型の表面を有しかつ第１の長手軸について回転可能な第１のロールと、
   実質的に筒型の表面を有しかつ前記第１の長手軸に平行な第２の長手軸について回転可能な第２のロールと、
   前記第１および第２のロールに結合されかつ前記第２のロールを第１の距離だけ前記第１のロールから間隔をあける取付具とを含み、前記第１の距離は、前記第１および第２のロールが反対方向に回転されるときに前記第１のロールと第２のロールとの間に向けられるはんだドロス混合物を液体のはんだおよびドロスの粉末に分離するのに十分である、装置。
2. 前記第１の距離は０．００１インチから０．０１５インチである、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のロールは、ドロスの粉末が前記第１のロールの表面に向かって引かれるようにするのに十分な第１の温度で動作するように構成および配置される、請求項１に記載の装置。
4. 前記第２のロールは、前記第１の温度より低い第２の温度で動作するように構成および配置される、請求項３に記載の装置。
5. 前記第１および第２のロールの少なくとも１つは、実質的に滑らかな表面を有する、請求項１に記載の装置。
6. 前記第１および第２のロールの少なくとも１つは、１２８マイクロインチＲＭＳ未満の粗さの仕上げを有する、請求項４に記載の装置。
7. 前記取付具は、前記第１および第２の長手軸が平行でかつ水平から４５度未満に位置付けられる共通の平面にあるように前記第１および第２のロールを整列させて保持するように構成および配置される、請求項１に記載の装置。
8. 前記第１のロールからドロスの粉末を除去するように構成および配置されるドロスリムーバをさらに含む、請求項１に記載の装置。
9. 前記ドロスリムーバは、前記第１のロールの表面からドロスの粉末を削り取るスクレーパを含む、請求項８に記載の装置。
10. 液体のはんだおよびドロスの粉末を受入れるように構成および配置される容器をさらに含む、請求項１に記載の装置。
11. 前記容器は流動はんだ付け機のはんだポットである、請求項１０に記載の装置。
12. 前記容器は、そこに受入れられる液体のはんだを液体の形で維持するように構成および配置される、請求項１０に記載の装置。
13. 前記容器は、そこに受入れられる液体のはんだが第１の受け部に向けられるように構成および配置される、請求項１２に記載の装置。
14. 前記容器は、そこに受入れられるドロスの粉末が第２の受け部に向けられるように構成
    および配置される、請求項１０に記載の装置。
15. 前記容器は、前記第１のロールの少なくとも一部分を液体のはんだに浸漬するように構成および配置される、請求項１０に記載の装置。
16. 前記容器は、第１および第２のチャンバに分けられる、請求項１０に記載の装置。
17. 前記第１のチャンバは、液体のはんだおよびドロスの粉末を受入れるように構成および配置される、請求項１６に記載の装置。
18. 前記容器は、前記第１および第２のチャンバの間に通路をさらに含み、これによって前記第１のチャンバに受入れられる液体のはんだは前記第２のチャンバに向けられる、請求項１７に記載の装置。
19. 前記第２のチャンバは、そこに受入れられる液体のはんだが第１の受け部に向けられるように構成および配置される、請求項１８に記載の装置。
20. 前記第１のロールからはんだを除去するように構成および配置されるはんだリムーバをさらに含む、請求項１に記載の装置。
21. 第１の容器に含まれるはんだドロス混合物からはんだを分離するシステムであって、
    前記第１の容器からはんだ分離装置へと前記はんだドロス混合物を運ぶドロス移動器と、
    前記ドロス移動器から前記ドロスはんだ混合物を受入れるはんだ分離装置とを含み、
    前記はんだ分離装置は、
    第１の温度で制御されるように構成および配置される第１のロールを含み、前記第１のロールは実質的に筒型の表面を有しかつ第１の長手軸について回転可能であり、前記はんだ分離装置はさらに、
    実質的に筒型の表面を有しかつ前記第１の長手軸に平行な第２の長手軸について第２の方向で回転可能な第２のロールと、
    前記第１および第２のロールに結合されかつ前記第２のロールを第１の距離だけ前記第１のロールから間隔をあける取付具とを含み、前記第１の距離は、前記第１および第２のロールが反対方向に回転されるときに前記第１のロールと第２のロールとの間に向けられるはんだドロス混合物を液体のはんだおよびドロスの粉末に分離するのに十分である、システム。
22. 前記第１のロールからドロスを除去するように構成および配置されるドロスリムーバをさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
23. 液体のはんだおよびドロスの粉末を受入れるように構成および配置される第２の容器をさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
24. 前記取付具は、前記第１のロールが前記第２の容器に受入れられるドロスの粉末に接触するように構成および配置される、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記第２の容器は、そこに含まれるはんだを液体の形で維持するように構成および配置される、請求項２３に記載のシステム。
26. 前記取付具は、前記第１のロールの表面の少なくとも一部分が第２の容器に受入れられる液体のはんだに接触する位置に前記第１のロールを保持する、請求項２５に記載のシス
    テム。
27. 前記第１のロールは、液体のはんだとの接触によって第１の温度で制御される、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記第１の容器から前記はんだ分離装置への輸送中に前記はんだドロス混合物を非固体の形で維持する加熱器をさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
29. 固定された距離だけ間隔をあけられる第１および第２の平行な筒型のロールを有する取付具において、はんだドロス混合物からはんだを分離するための方法であって、
    はんだドロス混合物の流れを前記第１および第２の平行な筒型のロールの間に送るステップと、
    前記第１および第２のロールを反対方向に回転させて金属ドロス混合物をそれらの間に引き込むステップとを含み、
    前記第１および第２のロールの回転は、はんだドロス混合物を液体のはんだおよびドロスの粉末に分離するのに十分な圧力をはんだドロス混合物に適用する、方法。
30. 前記取付具は０．００１インチから０．０１５インチだけ前記第１および第２のロールに間隔をあける、請求項２９に記載の方法。
31. ドロスの粉末が前記第１のロールの表面に引かれるようにする温度まで前記第１のロールを加熱するステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
32. 前記第１のロールの表面のドロスの粉末の少なくとも一部分を除去するステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
33. はんだドロス混合物の流れを送るステップは、流動はんだ付け機のはんだポットからドロスを送るステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
34. はんだドロスからはんだを分離するための装置であって、
    非固体の形ではんだドロスを受入れるための入力と、
    はんだドロスを液体のはんだおよびドロスの粉末に分離するために前記入力に結合される手段とを含む、装置。
35. ドロスの粉末を除去するための手段をさらに含む、請求項３４に記載の装置。
36. ドロスの粉末から独立して液体の金属を収集できる場所に液体の金属を向けるための手段をさらに含む、請求項３４に記載の装置。

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