DIP半田技術が電子製造の過程で欠かせないことで、電子製品の溶接品質に重要な役割を果たしています。流動状態の溶融材料と酸素を接触して酸化されて酸化滓になります。

電子工業で、無鉛溶接技術の導入に従って、伝統Sn63/37合金半田の代わりに錫含有量高いの無鉛半田合金を使います。無鉛半田を幅広く使用されることに従って、酸化滓問題も厳しくになってしまって、ロス率は30%-50%以上達成して、製品の半田品質及び安全性も酷く影響を受けています。どのように酸化錫滓の産生を下げるのか電子製造業の面している必修科目になります。

一、酸化錫滓の危害

    1. 液体錫の流動性と錫面の高さに影響する、半田品質にも影響する

    2. 基板に付着して、錫球など品質問題になって、直接に電子製品の電気安全性能に影響する

    3. 錫滓の処理及び運輸により余計の管理問題がでる、また、環境にある程度の影響がある。

    4. ばらばらの酸化滓はより易くと空気を溶融半田に止めて、半田の酸化に激化させる。

   5. 有用金属が錫滓に包まれて、再利用できないので、酷くロスになる

二、錫滓の形成

1〉、靜態溶融半田材料の酸化

    液体金属酸化理論によると、溶解狀態金屬の表面に酸素を吸着して、高溫狀態で吸著された酸化分子を酸化原子に分解して、酸素原子は電子を受けてイオンになって、金属イオンと反応して金属酸化物になります。空気に出た溶融金属の液面はあっという間に酸化できます。単分子酸化膜形成した後、更に酸化反応は電子運動或いはイオン運動で酸化膜を通して行う必要です。静態溶融半田材料の酸化スピードが遅くなります。

SnO2及びPbOの標準生成自由能が温度によって違います。SnO2の生成自由能が低くて、さらに生成し易いです。これもある程度で無鉛化後、酸化錫量の多発する原因を解析できます。普通の静態溶融半田の酸化膜はSnO2とSnOの混合物です。

配布定律によって、一部分の酸化物を溶融液体半田材料に溶けます。又、溶解公差の原因なので、金属酸化物を内部へ拡散していて、内部の金属酸素の含有量は次第に多くなって、溶接材料の品質を悪くさせます。これはある程度で高温精錬「還元」で出た合金金属は更に酸化し易い、酸化滓もよりと多いと言うことを解析できます。その外、酸化も温度、気相中での分圧、溶解溶接材料表面を酸素に対しての吸収と分解スピード、表面原子と酸素原子の化合能力、表面酸化膜の緻密度、生成物の溶解、拡散能力等と緊密に関連しています。

2〉、動態溶融溶接材料の酸化

動態出来た溶接材料滓は三つの形態がある：

a、表面の酸化膜   錫炉中での溶解溶接材料は高温で、空気に出た面と酸素を接触して酸化反応を発生します。この酸化膜は皮膜状態であって、主に半田炉の相対静止の溶解溶接材料表面で形成されます。主な成分はSnOです。溶解溶接材料の表面は破損されない限り、空気と隔絶できて、内層溶融溶接材料の継続での酸化を防止します。この表面酸化膜は酸化滓量の5%を占めます。

b、黒パウダー   このようなパウダーの粒が大きいです。溶融溶接材料の液面と機械ポンプ軸の交差部で生み出します。軸の周りに丸形で分布して積み重ねます。軸が高速回転すると溶融溶接材料と摩擦することがあります。溶融材料の熱伝導性能がよくて、軸の周りの温度が他の場所よりそれほど高くないです。黒パウダーは摩擦の温度の上昇で出来た物じゃなくて、軸の回転で周りの溶解溶接材料面に渦を出せて、酸化物を摩擦されて軸の運動戸と伴って、球になります。又、摩擦は溶接材料粒の表面のエネルギーを上がって、酸化を激化します「酸化滓量の1割を占める」。。

C、酸化滓    機械ポンプDIP発生器の中で発生した激しく機械攪拌の現象が融半田槽に酷く渦の運動になって、その上、デザインの不合理で溶融溶接材料面が激しく転げ回るに至ります。これらの渦巻きと転げ回りになった酸素吸着現象が空気中での酸素を絶えず溶融溶接材料の中に吸い込まれます。。吸着の酸素に限りがあり、溶融溶接材料内部の酸化過程が液面のように十分に行えないので、溶融溶接材料の中で多量の銀色粒状（豆腐滓の状態）のような酸化滓を生み出します。滓が多く生まれて、溶融溶接材料の中に酸化されてから、液面に浮いてたくさん積み重ねて、更には半田槽の半分以上の空間を占めて、ポンプ空洞部と流れ通路を塞ぎ、最後DIP高さを絶えず下げて、ポンプ羽とポンプ軸を損害します。もう一つの種類は、DIPで出来た溶融溶接材料は再度半田槽に入る過程で、溶融溶接材料と空気中の酸素の接触面を増やして、それに溶融半田槽の中で激しく渦巻いて酸素吸着現象になって、多量の酸化滓が出来たのです。普通、この二種類の滓は酸化滓総量の7割りを占めます。，ロスは一番酷いです。無鉛溶接材料を使ったらもっと多くの酸化滓を生み出すと見込みます。，SnCuはSnAgCuより多くて、典型な構造は90%金属プラス10%酸化物です。

この酸化滓の形成は溶融溶接材料の流動性と関係があって、流体の不安定性及び滝反応は酸素吸着現象と溶解溶接材料の転げ回る現象を起こす可能性があるので、酸化滓の形成過程を更に複雑させます。また、技術角度から言えば、酸化滓の産生に影響する要因はDIP高さ、溶接高さ、溶接環境、DIPイミュー二テイ、合金の種類或は純度、補助溶接材の種類、DIPPCBAの数量及び原始溶接材料の品質などです。

三、酸化錫の構造

    普通の錫とは主に酸化錫SnO2「つまり錫灰」と酸化錫内に囲まれる錫Sn及び少部分の炭化物質で組成します。酸化錫に囲まれる錫Snの比例は少なくとも50％以上であって、90％に達した物もあります。「具体的な含有量は弾ける錫の量によって決める」。

普通に、錫滓中での酸化錫「つまり錫灰」はSnO2です。灰色のパウダー、密度：6.95グラム/立方センチメートル。溶解点：1630℃。構造式：O:SnO。分子量：150.69 。錫含有量：70% - 90%ぐらいです。

四、酸化錫減少の措置

国内外学者と企業は無鉛DIF溶接酸化滓の減少措置に対して研究を行った、主な方面は下記の通り：

1>、窒素保護採用 

 窒素保護は酸化滓の発生を減少する有効的措置です、窒素を利用して空気と溶融溶接材料を隔てるのは有効的に酸化滓の発生を減らします。窒素での半田は酸素溶度の下げるにつれて、無鉛溶接の酸化も著しく減少します。

窒素保護でも欠点があります。主にPCBA表面錫球の増加と運営コストのアップに現れます。普通、節約した半田は液窒素の購買及び窒素発生器の運行とメンテナンスコストを相刹できません。

2〉電磁ポンプの研究と使用

1969年スイス学者R.F.J.PERRINは最初、電磁ポンプを利用して溶解金属溶接材料を伝導する新案を提出しました。70世代中期にスイスKRISTN会社は該当技術を利用して、最初に業界で単相交流伝導式電磁DIP溶接機シリーズ商品（６TFシリーズ）を展示しました。1982年フランスも類似の技術に特許権を取ったそうです。主な技術は機械ポンプの全ての回転部品（モータ含み）を外しました。欠点：

a、  波の形成のスピードが遅い、電力消耗

b、 流体的不安定性と滝効果も存在するので、その過程で出た錫滓を減少できない

c、  目下電磁ポンプの値段は非常に高くなので、機械ポンプの幅広い用いるに及ばない

3〉錫滓分離装置の研究  

即ち業界で言われてる錫滓還元機械です。作業原理は酸化滓を入れたシリンダーを400℃以上加熱して圧縮します。再利用と利用不可の溶接材料を分けて、再利用できるの溶接材料を収集し熱炉に入れて、再利用の為に成型します。利用不可の滓Sno2（錫灰）を処理と循環利用用の容器に積み重ねます。

この設備は遠心分離処理に属します。物理分離法を利用して、酸化されたSnO2は錫Snを還元できません。私たち見えた還元された錫とは、錫滓を処理する際その中に混ぜている純錫に過ぎない。多くの溶接材料メーカーはP元素を添加して酸化防止性能を改善します。高温分離(或は還元)で出た合金溶接材料の中の酸化防止元素が既に消耗しました。内部金属の酸素含有量が多くなって溶接材料品質を悪くさせます。だからこの方法で出来た溶接材料が非常に酸化し易いです。

このような錫滓分離装置即ち業界で言われる錫滓還元機械錫滓の処理は、専人操作が必要で、電力消耗で、ノイズ大き，引き上げ、運送、貯蓄、還元過程が複雑で管理コストがアップします。。もともと還元率があまり高くない状態で設備占用空間の家賃+貯蓄空間の家賃+社員給料+電気代+設備投資などよりも直接メーカーに錫棒を変えくださいと言ったほうがいい！二次汚染になりやすいし、電力も消耗して、元々電力供給きつい状態でこれらの設備を使用することに対して迷わせるでしょう！従って、多くの電子製造業者は酸化防止できるし、SnO2をSnに還元できる化学製品を探しています。

4〉酸化防止溶接材料の使用  

日本学者Tadashi Takemotoなど〈3〉　溶接材料にPとGe元素を入れて研究を行いました。テスト用合金溶接材料はSnAgとSnAgCuです。設備は15KG収容できるの小いDIP溶接炉で、テスト温度は250℃です。テストした結果：酸化滓の重量は時間線性で増加して、少量のGeとPを入れれば酸化滓の重量を有効的に減らします。その中で入れたPは酸化滓の重量をもとの50％まで下げます。酸化防止効果は全て時間の増加、微量元素の消耗につれて段々失効していきます<, S,, PAN lang=JA style="FONT-SIZE: 10.5pt; COLOR: black; LINE-HEIGHT: 150%; mso-ascii-font-family: Verdana; mso-hansi-font-family: Verdana; mso-fareast-language: JA">。したがって還元剤酸化防止剤が現れてきたのです。

錫滓還元剤(パウダー)の研究と応用

無鉛溶接材料中の酸化防止微量元素は溶解溶接材料の表面に傾いて凝集して、Sn元素より早く空気中の酸素と結合するため、微量元素は早いスピートで消耗されて、溶接材料酸化防止の効果も失っていきます。流体の不安定性と滝反応及び溶解溶接材料の転げ回りが酸素吸著現象に至ります。配布定率によって、一部分の酸化物は溶融の液体溶接材料に溶けます。また、公差関係で金属酸化物が內部へ拡散して、様々な原因で溶接材料合金內部の酸素含有量が段々増加されています。だから、溶融半田槽の中で別の酸化防止還元剤を入れて、生み出された酸化錫滓を積み重ねないようにすぐ還元させて、また酸化滓の産生を有効に防止する為、目下最も有効的な措置です。そのために海内外が相次いで錫滓(溶接材料酸化滓つまりSnO2業界で錫滓と呼ばれる)國內外業者は前後錫滓（溶接材料酸化滓即ちSnO2業界での錫滓）酸化防止還元剤（パウダー）を出しました。

 酸化防止還元剤の必要条件：

a>、環境保護の要求に適合のこと、生産場所の生産環境に影響無し、半田材料の合金成分へも影響無しのこと。

b>、反応後の残り物は粘り性無し或は飛び散らないこと、PCBA基板と現行設備（DIP溶接機など）を汚染しないこと。

c>、燃えにくい、腐食性ない、現有技術を変えない、現有設備の日常メンテナンスと保養への影響がないこと。

d>、錫滓の湿潤性及び浸み込む時間を減らして、液体の流動性を強めて、製品の品質を向上させる。

e>、錫滓内部酸素含有量を減少するで、真のグリーン製品だ。

f>、用量が少い、還元率が高い、反応後の残り物を処理し易い、一番いいのは生物の分解を利用できること、確実に環境保護の角度から企業のため省エネルギー、消耗減少を行う。

台湾のある会社より錫滓還元粉を研修した、主に各種不純物と酸化物を吸収して溶解溶接半田酸化と熱分散の損失を避けます。欠點は煙霧が大きく、強い匂いがします。この還元粉を使う時DIP溶接機の改善を行って、反応後の残り物に粘り性があり、冷卻した後硬い固体になり、設備の日常メンテナンスと保養に不便です。酷いてはお客より炉壁を腐食され貫通現象が発生してると言うクレームがでました。

アメリカP.Kay金屬Fein-Lineトートナー会社より開発した溶解蝋材表面活性剤は溶接材料の40%-75%コストダウン出來るそうです。欠点は還元剤を使用する場合はDIP溶接機に対して改善しないといけないのです。かつ反応後の残り物には粘性があって、冷卻後硬く固体になり、設備或はPCBA基板に粘著して掃除しにくい、スプレーノズルを塞ぐ恐れがあります。設備の日常のメンテナンス、保養へ不便です。いったん油斷したらPCB基板にくっ付いたら綺麗に取らなくと製品の電気性能と溶接の信頼度に影響を及びます。かつ価格も高くて、下げた溶接材料コストと使用活性剤のコストが大体同じです。

深圳市堃琦鑫華科技有限公司よりICHIMURA --JR07錫滓酸化防止還元剤を開発しました。高分子有機化合物に属して、多種表面活性剤、湿潤剤、分散剤等化学方法で配合して出來ものです。該当還元剤は酸化滓に包まれた錫を分離できます。酸化された錫（SnO2）を可利用の錫（Sn）に還元できます。それに酸化防止還元剤中の有効成分はSn元素より早くと空気中の酸素元素O2を結合して、溶解溶接材料內部の酸化０２含有量を著しく減少ます。溶解溶接材料の酸化発生を防止して、溶解溶接材料液面の流動性を強めて、PCBAの溶接に有効です。

酸化物の大体還元過程：O2+R=OxRx； PbOx + R = Pb + OR （1） ；SnOy + R = Sn +OR （2） 。PbOx は鉛酸化物で、Rは液体還元剤で、Pbは鉛還元で、OR は酸化物で、SnOyは錫酸化物で、 Snは錫還元です。主な利点は：

●水に溶ける、燃えにくい（着火点は330℃以上）、腐食性無し、粘り性無し

●熔接補助剤と混ざると化学反応が発生しない、PCB板に付着しない

●殆ど無煙、味がない、如何なる重金属成分も含まない、錫の成分へ影響無し

●溶接材料中での酸素の含有量を減らして、、溶接材料の流動性と湿潤性を

強めて、錫の表面張力を下げって、PCBAの溶接品質の改善に効果がある

●如何なる使用禁止の物質成分も含まない，例えば、PFoA+PFOS+SB、特定Benzotriazole「BTA」、TBBP-A、アスベスト、ホルムアルデヒド等、ROHS/REACHの標準に合格する。

●反応した後の残り物は泥状態で、粘り性無し、水溶或は生物分解できる、又、設備の

メンテナンス及び保養は簡単なので、環境保護の角度からエネルギーを節約して、消耗も減らす。

●還元率が高い、1キロー還元剤が30～50キロー錫滓を還元できる

●還元剤投入使用の有効期限は長い、一回添加すると4-6時間ぐらい続ける、人工作業も減らす

●SIR電遷移/切辺等の厳しくテストに合格したの真の環境保護、省エネーの製品「今までハンガリー、インド、タイ、マレーシア、シンガポール、イスラエルなどの国家と貿易往来がある」

ICHIMURA --JR07錫滓酸化防止還元剤の再生処理技術において、液体被覆科学置換反応還元法を成功に採用しました。この還元剤は無毒な有機材料で生物分解できるの物質で

す。その自身と酸化物は人間と環境に損害がないです。液体被覆を利用して廃棄溶接材料を処理す技術の温度は280℃以下の低い範囲に制御されて、「錫滓還元機械の温度」400℃以上である鉛煙の温度より遙かに低い、液体還元剤の表面被覆も鉛煙の漏れるを有効的抑制できます。該当製品の中で微量の水分があることはその物の水溶性に決めます。使用される時見える煙が確かに水蒸気です。錫滓の鉛錫酸化物を有効的に還元するだけでなく、残り物と鉛煙を環境への汚染にも避けられます。

ICHIMURA --JR07錫滓酸化防止還元剤の評価方法

一、事前準備

1> 客先状況　　 :記入計画があるの客先名とアドレス

2> 設備状況 　 　:評価計画があるの設備の型番、ライン番号

3> 製品状況  　　:相応の設備で生産している製品の品名、品番

4> 錫面液体の位置:DIPが静止状態で図ったパラメータ

5> 片板錫付け量　:片板はアニールする前後の重量差

6> 片板錫消耗量　:片板実際消耗の錫量、即ち、片板錫付け量＋片板生産過程で産生した錫滓量

7> 錫滓発生量　　:還元剤使用前後引き上げる錫滓量

8> 錫滓為替レート　: 半田メーカーに錫滓を錫棒に交換する比率。例えば、錫滓を販売すれば、、錫滓販売価格と半田棒購入価格の比率を計算できる＝錫滓販売価格÷錫棒購入価格

9> 錫滓発生率　　:同じ高さの液面で引き上げる錫滓量と入れる錫棒の比率＝錫滓量÷錫棒投入量

10> 錫棒利用率　:片板に錫量と入れ半田量の比率＝片板での錫量÷入れ半田量、原則では、錫滓発生率＋半田利用率＝１００％

11> 還元剤還元率:還元剤を使用した後の錫滓発生率

12> テスト時間　:テスト開始評価日からテスト終わり評価日まで

二、 データ収集

三、     データ統計

四、錫滓での計算

    下記は100kg錫滓での計算：

    普通の錫交換処理方法（為替レート70%）：

    為替の半田棒：              100KG×70%=70KG

    ロス：       　　　　　 100KG-70KG=30KG （錫灰）

    為替した半田棒の利用率80%：70KG×80%=56KG

   交換した半田のロス：      70KG-56KG=14KG

   ロストータル：              30＋14=44KG

  ICHIMURA-JR07シリーズ錫滓酸化防止還元剤処理：

   錫灰の錫含有量90%：   44KG×90%=39.6KG

   還元剤の還元率90%：     39.6KG×90%=35.64KG

   錫価格100元/KG：     35.64KG×100元=3564元

   30KG錫灰消耗の還元剤　約1KG元　　還元剤の単価1000元/KG

   100KG毎に錫滓節約量：3564-1000=2564元

   月に毎台半田槽が300kg錫滓を生産すれば、一台で毎月約2564×3=7692元節約できます。

    ラインが多ければ、生産した錫滓の量が多いです。錫の価格は高くなると、（例えば無鉛SnAg3Cu0.5約300元/KG ），もっと多く節約できます！

    五、錫添加方式での計算：

    一週間で続いてフォローして、JR07還元剤使用する前後、半田槽中での錫の高さが一致と確認します。JR07還元剤使用する前後生産するPCBA基板が同じ品番であれば、（即ち錫付け量同じ）；

 還元剤使用する前の片板錫消耗量（1）=錫棒添加量B-（錫滓生産量C×錫滓交換率D）/周PCBA生産量

 還元剤使用する後片板錫消耗量（2）=錫棒添加量/周PCBA生産量（弾けた残り物は無価値と見なす）

還元剤コスト（3）=還元剤添加數量×還元剤単価

    週PCBAの生産數量（4）

    だから、一台DIP炉は一周で節約できるの費用=[還元剤使用する前片板消耗錫量（1）-還元剤使用する後片板消耗錫量（2）] ×週PCBAの生産量（4）×錫棒単価-還元剤コスト（3）。

    ICHIMURA --JR07錫滓酸化防止還元剤の使用方法：

    一、 順次は下記の通り：

    a.操作便利の半田槽の片側を還元区として利用します。還元区の面積は長さです。つまり半田槽」の幅で、幅は20cm-30cmぐらいです。

    b.DIP半田の通常の溶融狀態で錫滓を、錫滓を清潔します。錫の面に約2-3KG錫滓を殘ります。

    c. JR07を半田錫液面に残った錫滓に入れちゃんと攪拌する。普通始めて150-200Gを入れます。4時間ごとに1回入ります。毎回、JR07の添加量は約50-150Gです。JR07は錫面で糊状態の酸化防止物になって、続いて新産生した錫滓を還元します。有効時間は4～6時に達します。

    d. 毎回JR07を入れる前、JR07と錫滓の残り物を泥状態に軽く攪拌します。上の錫を含まないの泥狀物質取り除きます。、それから半田槽でのほかの錫滓を還元区に入れます。三番目の方法によって、JR07を錫滓に入れてちゃんと攪拌します。約4時間後、その過程をやり直します。錫滓が突然に多くなれば、実際にによって適当にJR07を入れる或は入れる時間を縮めます。

    e.続いて生産しない場合（つまりDIP長く稼動しない時）ＪＲ07を添加する必要が無いです。生産の際（つまりＤＩＰ稼動する時）JR07を三番目の方法で錫滓に入れてちゃんと攪拌します。約4時間後、その過程をやり直します。

    f.途中で、製品と半田炉の大きさ或は錫滓発生量の多少によって、JR07の量をいい加減に入れます。

g.取り除いた残り物は水に溶けるから、その残り物を水で洗浄してから錫含有量を計算します。標準として弾ける錫滓は要求に満足するかを鑑定します（普通7-13%の間）。

    二、還元剤使用量の計算方法

 毎キロICHIMURA --JR07錫滓酸化防止還元剤は30-50キロ錫滓を還元できます。毎台DIP溶接機は24時間で15キロ錫滓を生産すれば：

毎台DIP溶接機２４時間で使う還元剤の量：15KG÷30=0.5KG還元剤

4時間ごとに一回入れば、24時間で6回入ります。毎回還元剤の用量：

0.5KG÷6=0.083KG

三、技術要点

a、毎回清潔する前、還元区の錫面に覆われた残り物を泥状態に攪拌してから清潔します。それから要求通りにJR07を入れます。

b、毎回JR07還元剤を入れる時、必ずその還元剤を新た集めった錫滓にいれてちゃんと攪拌しなけらばならない。

c、毎回清潔する時、ただ上の無錫の泥状態の物質だけを清潔して、清潔ツールを錫の液面に入れるのはダメです。それをしたら、有用錫を無駄なロスに至ります。

d、毎回弾けた残り物の錫含有量は7-13%に控えます。

e、設備メンテナンスする時、ノズルの錫滓を錫容器の表面に浮きます。その錫滓も還元剤で還元するほうがいいです。大体の重さを推測して、還元剤使用量の計算方法で出たデータによって入れます。

注意事項：

a、  還元剤は酸化された錫滓だけを利用可の半田材料に還元できます。ほかの半田材料成分がないの灰を還元でみません。

b、  該当製品を使う時、半田炉の換気扇を通常状態で動くと保証します。

c、  該当製品を運送中、雨、熱、日差しを防ぎます。

d﹑本商品を使用する時、目に入らないよう、食べないよう防止する，つい接触、食べたら即座に水道で粗い流れてください、お医者さんに見てもらう。

e、保管温度は10℃以下低い時，粘度は大きくなる或は沈殿する，使用に影響を与えない　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　使用前均一に揺れれば結構です。

f、本商品は涼しい通風する所に保管すること有効期限は一年間です。