Aparato de deposición y separación para el cobre sobrante en suelda sin plomo.

Aparato de deposición y separación (1) para depositar y separar,

en forma de un compuesto intermetálico, el cobre sobrante disuelto en suelda sin plomo fundida (13) que tiene estaño como elemento principal de la misma, comprendiendo el aparato: un baño de deposición (2) para hacer que un compuesto intermetálico de estaño en la suelda sin plomo fundida, un metal añadido desde el exterior y cobre en la suelda sin plomo fundida se depositen con la suelda sin plomo mantenida en estado de fusión, un baño de granulación (4) que incluye un dispositivo de granulación (3) que comprende una pluralidad de placas (31, 32, 33), para permitir que la suelda sin plomo fundida pase a través de la placa para que los compuestos intermetálicos se fusionen entre sí formando así partículas que tengan un mayor diámetro, en donde una primera placa tiene un gran número de aberturas, teniendo cada abertura un diámetro menor, y una segunda placa tiene un gran número de aberturas, teniendo cada abertura un diámetro mayor, y endonde el baño de granulación hace que la suelda sin plomo fundida pase a través de la segunda placa tras haber hecho que la suelda sin plomo fundida pase a través de la primera placa, y un baño de separación (5) para hacer que los compuestos intermetálicos agrandados precipiten y se separen en la suelda sin plomo fundida, incluyendo el baño de separación un orificio de descarga (53) que está formado en el centro de un fondo del baño de separación (5), estando una placa receptáculo (52) hecha de tela metálica dispuesta encima del orificio de descarga (53) para recibir los compuestos intermetálicos precipitados.

Aparato de deposición y separación para el cobre sobrante en suelda sin plomo Ímbito Técnico [0001] La presente invención se refiere a un aparato para depositar y separar el cobre sobrante disuelto en suelda sin plomo que contiene estaño como componente principal de la misma en un proceso de estañosoldeo de dispositivos en una placa de circuito impreso que tiene revestimiento de cobre o conductores de cobre.

Antecedentes de la Técnica [0002] Además del estaño (Sn) como elemento principal de la misma, la suelda sin plomo contiene cobre, plata, cinc, níquel, cobalto, bismuto, indio, fósforo, germanio, etc. en adecuadas concentraciones de los mismos. La suelda sin plomo presenta efecto mojante en el punto de fusión de la misma o bien a una temperatura más alta, típicamente de 250º C o más. En el proceso de estañosoldeo, un componente tal como una placa de circuito impreso es sumergido en un baño de soldadura sin plomo calentado a una temperatura situada dentro de esa gama de temperaturas, o bien se pone en contacto con una onda de soldadura fundida generada en un baño de soldadura.

El cobre que se ha usado sobre la placa de circuito impreso o en los conductores de los componentes es calentado hasta una temperatura situada dentro de la gama temperaturas anteriormente mencionada en el proceso deestañosoldeo, y se disuelve en la suelda fundida. Ésta es la así llamada "lixiviación de cobre". Cuando tiene lugar lixiviación de cobre, la concentración de cobre en el baño de soldadura aumenta marcadamente, y ello conduce a un aumento del punto de fusión de la suelda. También se ven afectadas la tensión superficial y la fluidez de la suelda. Como resultado de ello, son ocasionados defectos de soldadura tales como rugosidad superficial del acabado de soldadura, puentes de soldadura, cavidades, juntas secas, salientes y goterones, y se ve degradada la calidad de la soldadura blanda.

Si la concentración de cobre aumenta en el baño de soldadura, se sustituye por entero parte de la suelda o toda la suelda del baño de soldadura. La suelda usada es desechada o procesada para separar el cobre sobrante para así reutilizar el estaño. El estaño reciclado es reutilizado como recurso de material de soldadura.

Los conocidos métodos de reciclaje del estaño incluyen un método en el que se hace uso de la diferencia de los puntos de fusión, un método de refinado electrolítico, etc. La EP 1 908 853 A1 se refiere a un método para separar el exceso de cobre lixiviado en un baño de soldadura sin plomo y para recuperar el estaño a partir de ahí en un proceso de estañosoldeo de un elemento tal como una placa de circuito impreso que tiene un folio de cobre y un componente montado en superficie que tiene un hilo conductor de cobre. Este documento describe en detalle el método de recuperación del estaño, un método para separar compuestos de (CuX) 6Sn5, un método de granulación de compuestos de (CuX) 6Sn5 y un método de separación de compuestos de (CuX) 6Sn5.

El conocido método de reciclaje de estaño requiere una instalación a gran escala, y por consiguiente una gran superficie de instalación del equipo. Para mantener a un material a refinar a alta temperatura, las llamas deben ser manejadas adecuadamente, y se requieren calentadores que consumen gran cantidad de energía eléctrica, un baño de electrólisis, etc. La instalación de estos dispositivos conduce a problemas medioambientales, exponiendo a los obreros a las consecuencias de peligrosas e ineficaces tareas.

Exposición de la Invención Problemas a Resolver Mediante la Invención [0007] La presente invención ha sido desarrollada para superar los problemas conocidos, y es un objeto de la presente invención aportar un aparato que precipite y separe el cobre sobrante disuelto en suelda sin plomo para así reciclar el estaño con eficiencia y en condiciones de seguridad.

Los Medios para Resolver los Problemas [0008] Para alcanzar el objetivo anteriormente indicado, el inventor de esta invención ha estudiado los problemas y ha obtenido los conocimientos que se indican a continuación.

(1) Si una cantidad apropiada de una aleación madre que se ha hecho diluyendo un elemento metálico tal como Ni, Co, Fe y elementos similares a alta concentración con estaño puro era añadida a una suelda sin plomo que tuviese cobre sobrante disuelto en la misma, una aleación fundida de cobre-estaño reaccionaba con un elemento añadido incluido en la aleación madre, depositando con ello compuestos intermetálicos, tal como un compuesto del sistema EP 2096182

(CuX) 6Sn5 (X es el elemento añadido, tal como Ni, Co, Fe, etc.) . Si se separa el compuesto del sistema (CuX) 6Sn5, puede recuperarse el estaño (Sn) que queda.

(2) El compuesto del sistema (CuX) 6Sn5 forma partículas finas y flota en la suelda fundida. No es muy fácil la recuperación del compuesto del sistema (CuX) 6Sn5. Si la suelda fundida se deja en reposo por espacio de un largo periodo de tiempo, el compuesto del sistema (CuX) 6Sn5 precipita y resulta entonces fácil de recuperar. Sin embargo, el mantener a la suelda fundida a una temperatura situada dentro de la gama de temperaturas que va desde 230 hasta 250º C por espacio de un largo periodo de tiempo conduce a un incremento de los costes energéticos. Cuando el compuesto del sistema (CuX) 6Sn5 es separado y retirado de manera eficaz, resulta eficaz para incrementar la velocidad de precipitación agrandar el tamaño de las partículas por lo demás finas.

El inventor de esta invención ha estudiado adicionalmente la suelda sin plomo fundida sobre la base de los conocimientos anteriormente indicados, y ha descubierto que si la suelda fundida con el compuesto intermetálico depositado en la misma se pasa a través de una placa que tenga un gran número de finas aberturas, los compuestos en forma de partículas finas se fusionan mutuamente quedando así agrandados al pasar a través de las aberturas. Los compuestos intermetálicos agrandados en la suelda fundida presentan una velocidad de precipitación mayor que la de los compuestos intermetálicos finos tal como estaban antes de ser fusionados.

La presente invención es un aparato de deposición y separación para depositar y separar, en forma de un compuesto intermetálico, el cobre sobrante disuelto en suelda sin plomo fundida que tiene estaño como elemento principal de la misma. El aparato incluye un baño de deposición para hacer que un compuesto intermetálico de estaño en la suelda sin plomo fundida, un metal añadido desde el exterior y cobre en la suelda sin plomo fundida se depositen con la suelda sin plomo mantenida en estado de fusión, un baño de granulación que incluye un dispositivo de granulación que comprende una pluralidad de placas, para permitir que la suelda sin plomo fundida pase a través de la placa para que los compuestos intermetálicos se fusionen entre sí formando así partículas que tengan un mayor diámetro, en donde una primera placa tiene un gran número de aberturas, teniendo cada abertura un diámetro menor, y una segunda placa tiene un gran número de aberturas, teniendo cada abertura un diámetro mayor, y en donde el baño de granulación hace que la suelda sin plomo fundida pase a través de la segunda placa tras haber hecho que la suelda sin plomo fundida pase a través de la primera placa, y un baño de separación para hacer que los compuestos intermetálicos agrandados precipiten y se separen en la suelda sin plomo fundida, incluyendo el baño de separación un orificio de descarga que está formado en el centro de un fondo del baño de separación, estando una placa receptáculo hecha de tela metálica dispuesta encima del orificio de descarga para recibir los compuestos intermetálicos precipitados.

Preferiblemente, el baño de granulación incluye una primera placa que tiene un gran número de aberturas, teniendo cada abertura un diámetro menor, y una segunda placa que tiene un gran número de aberturas, teniendo cada abertura un diámetro mayor, y el baño de granulación hace que la suelda sin plomo fundida pase a través de la segunda placa tras haber hecho que la suelda sin plomo fundida pase a través de la primera placa. Con esta disposición, los compuestos intermetálicos que se han fusionado al pasar a través de las aberturas menores se fusionan adicionalmente al pasar a través de las aberturas mayores. Puesto que los compuestos intermetálicos se fusionan gradualmente al aumentar gradualmente el diámetro, en el baño de separación se lleva a cabo más eficientemente un proceso de precipitación y separación.

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1. Aparato de deposición y separación (1) para depositar y separar, en forma de un compuesto intermetálico, el cobre sobrante disuelto en suelda sin plomo fundida (13) que tiene estaño como elemento principal de la misma, comprendiendo el aparato: un baño de deposición (2) para hacer que un compuesto intermetálico de estaño en la suelda sin plomo fundida, un metal añadido desde el exterior y cobre en la suelda sin plomo fundida se depositen con la suelda sin plomo mantenida en estado de fusión, un baño de granulación (4) que incluye un dispositivo de granulación (3) que comprende una pluralidad de placas (31, 32, 33) , para permitir que la suelda sin plomo fundida pase a través de la placa para que los compuestos intermetálicos se fusionen entre sí formando así partículas que tengan un mayor diámetro, en donde una primera placa tiene un gran número de aberturas, teniendo cada abertura un diámetro menor, y una segunda placa tiene un gran número de aberturas, teniendo cada abertura un diámetro mayor, y endonde el baño de granulación hace que la suelda sin plomo fundida pase a través de la segunda placa tras haber hecho que la suelda sin plomo fundida pase a través de la primera placa, y un baño de separación (5) para hacer que los compuestos intermetálicos agrandados precipiten y se separen en la suelda sin plomo fundida, incluyendo el baño de separación un orificio de descarga (53) que está formado en el centro de un fondo del baño de separación (5) , estando una placa receptáculo (52) hecha de tela metálica dispuesta encima del orificio de descarga (53) para recibir los compuestos intermetálicos precipitados.

2. Aparato de deposición y separación según la reivindicación 1, en donde la primera placa está conformada como un primer cilindro y la segunda placa está conformada como un segundo cilindro, en donde el segundo cilindro está dispuesto fuera del primer cilindro con las partes superior e inferior (3a, 3b) de los cilindros primero y segundo cerradas, y en donde una tubería de suministro (7) está conectada al interior del primer cilindro para suministrar al interior del primer cilindro la suelda sin plomo fundida que tiene los compuestos intermetálicos depositados dentro de la misma.

3. Aparato de deposición y separación según la reivindicación 1, en donde el baño de separación comprende unos medios generadores de una corriente vortiginosa para producir una corriente vortiginosa (55) ahí dentro, y en donde los compuestos intermetálicos agrandados son dirigidos a la parte central de la corriente vortiginosa.

4. Aparato de deposición y separación según la reivindicación 3, en donde los medios generadores de la corriente vortiginosa comprenden una tobera (10) dispuesta con una inclinación con respecto a un eje vertical, aportando la tobera la suelda sin plomo fundida que contiene los compuestos intermetálicos agrandados al baño de separación.

EP 2096182

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