JP2000258347A - 半田成分のｉｃｐ発光分析用試料の作製方法および半田成分のｉｃｐ発光分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速かつ正確な測定を行える半田成分のＩＣ
Ｐ発光分析用試料の作製方法および半田成分のＩＣＰ発
光分析方法を提供する。 【解決手段】 分析対象である半田サンプルに体積比で
硝酸：塩酸＝７：５の混酸を加え、１５０℃にて１５分
の加熱を行った後、純水を添加すると白色の沈殿物が生
成する。その後、１５０℃にて１０分の加熱を行うこと
によって沈殿物を加熱分解し、溶液の安定性を増大させ
る。さらに、その後、１５０℃にて５分の加熱を行うこ
とにより、溶液の安定性をより大きくしてＩＣＰ発光分
析用試料を得る。ＩＣＰ発光分析を行うときには、亜鉛
の測定時に、分析線として２０６．２００ｎｍの波長を
用いることにより、半田に混入している銅の影響を排除
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の接合等
に用いられる半田の成分のＩＣＰ発光分析用試料の作製
方法および半田成分のＩＣＰ発光分析方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】軟ろうの代表である半田は、Ｓｎ
（錫）、Ｐｂ（鉛）を主成分とする低融点の合金であり
各種金属材料の接合、特に電子部品の接合に広く使用さ
れている。半田は、その成分や含有する不純物によって
性質が変化し、その結果接合部の強度や密着性にも影響
する。従って、半田の成分管理は重要であり、精度の良
い半田成分の分析技術が求められている。また、半田を
製造する製造工程管理の観点からも、迅速かつ高精度の
半田成分分析技術が必要とされている。

【０００３】従来より半田成分の分析方法としては、JI
S Z3910に規定されているものの、いわゆる化学分析や
原子吸光法を用いたものであったため、実際の製造ライ
ンにおける迅速な分析には適しない手法であった。

【０００４】迅速な半田成分分析を可能にする方法とし
てはＩＣＰ(inductively coupled plasma；高周波誘導
結合プラズマ)発光分析技術がある。この技術は、サン
プルを混入したキャリアガスを管に流し、その管の外側
に巻いたコイルに高周波電流を流すことによってプラズ
マを作り出し、当該サンプルを発光させることによって
分光分析を行うものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＩＣＰ発光
分析を行うためには、前処理としてサンプルを完全に分
解した溶液を作製しなければならない。その理由は、Ｉ
ＣＰ発光分析は溶液中の溶存している元素の発光強度を
測定して分析を行うため、サンプルが完全に分解して溶
液中に均一に溶解していなければ、正確な測定を行うこ
とができないからである。

【０００６】しかしながら、半田を単純に硝酸、塩酸で
分解するとメタスズ酸や塩化鉛を析出しやすく、安定し
た酸分解溶液が得られにくい。析出物が析出すると、そ
の析出量に応じて溶存成分が減少するため、正確な測定
が行えなくなるのである。

【０００７】このため、従来より、半田を安定して分解
できる方法が提案されている(D.A.Wynn,Talanta,1993,4
0(8),1207)。かかる手法によれば、分析用の標準試料で
ある半田については安定して分解できるものの、実際の
製造ラインにて生産されている共晶半田（Sn:63wt%,Pb:
37wt%）を分解すると、分解溶液が白濁し、やはり安定
した分解溶液を得られるものではなかった。

【０００８】また、一般に、ＩＣＰ発光分析により測定
を行う際には、溶液中に含まれる他の共存元素の影響を
受けることがある。特に、実際の製造ラインにて生産さ
れている半田の場合は、銅の混入が考えられるため、そ
の混入した銅による影響を受けることがあり得る。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、迅速かつ正確な測定を行える半田成分のＩＣＰ
発光分析用試料の作製方法および半田成分のＩＣＰ発光
分析方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、半田成分のＩＣＰ発光分析用試
料の作製方法であって、分析対象である半田サンプルに
体積比で硝酸：塩酸＝７：５の混酸を加え、１４０℃以
上１６０℃以下にて１５分以上２０分以下の加熱を行っ
た後、純水を添加し、その後１４０℃以上１６０℃以下
にて１０分以上２０分以下の加熱を行って溶液を得る分
解工程を備えている。

【００１１】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
に係る半田成分のＩＣＰ発光分析用試料の作製方法にお
いて、前記分解工程の後、前記溶液に１５０℃にて５分
の加熱を行う工程をさらに備えている。

【００１２】また、請求項３の発明は、半田成分のＩＣ
Ｐ発光分析方法であって、亜鉛の測定時に、分析線とし
て２０６．２００ｎｍの波長を用いている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１４】＜１．ＩＣＰ発光分析用試料の作製方法＞
まず、ＩＣＰ発光分析の前処理たる分析用試料の作製方
法について説明する。図１は、本発明に係るＩＣＰ発光
分析用試料の作製方法の手順を示すフローチャートであ
る。

【００１５】最初に分析用の半田サンプルを採取する
（ステップＳ１）。本実施形態では、分析対象となる半
田を約１ｇ採取する。具体的には、例えば、分析対象と
なる半田試料の塊からボール盤を用いて切り出しを行
い、その切りくずを約１ｇ秤量する。なお、この段階に
て、検量線作成用の標準試料や測定値確認のための標準
試料も準備することは勿論である。

【００１６】次に、ステップＳ２に進み、採取した分析
対象の半田サンプルに体積比で硝酸：塩酸＝７：５の混
酸を加える。具体的には、約１ｇのサンプルに対して、
硝酸１４ｍｌと塩酸１０ｍｌとを混合した混酸を加え
る。硝酸と塩酸との比率を７：５としたのは、これをど
ちらか一方が大きくなるような比率にすると、メタスズ
酸または塩化鉛が析出しやすくなるからである。なお、
ここで使用する硝酸の濃度は６０％であり、塩酸の濃度
は３６％である。

【００１７】次に、ステップＳ３に進み、１５０℃にて
１５分の第１の加熱を行う。後述する加熱を含む本実施
形態の加熱は、例えば、ホットプレート上にて行えばよ
い。また、この段階の加熱は、１５０℃で行うのが好ま
しいが、１４０℃以上１６０℃以下であればよい。第１
の加熱の温度を１４０℃以上１６０℃以下に限定するの
は、１４０℃よりも低い温度では半田のサンプルを分解
するまでに長時間を要することとなり、また１６０℃よ
りも高い温度ではサンプルの分解が終了する以前に混酸
の蒸発が生じ、該サンプルの分解ができなくなるからで
ある。

【００１８】また、ステップＳ３における加熱時間は、
１５分とするのが好ましいが、１５分以上２０分以下と
してもよい。第１の加熱の加熱時間を１５分以上２０分
以下に限定するのは、１５分よりも短い時間ではサンプ
ルの分解が十分に終了していない可能性があり、また２
０分よりも長い時間にすると混酸の蒸発が発生し、混酸
の濃度が変化して析出が生じるおそれがあるからであ
る。

【００１９】ステップＳ３における第１の加熱によって
半田のサンプルは一応分解されるものの、このままでは
後述するメスアップ時に沈殿物が生成することがあり、
溶液の安定性に欠けるため、本実施形態ではステップＳ
４以降の処理を更に行う。

【００２０】ステップＳ４では、上記溶液に純水３０ｍ
ｌを添加する。純水を添加した時点で、溶液中に白色の
沈殿物が生成する。この沈殿物は、塩化鉛を主成分とす
るものである。なお、本実施形態において使用する純水
は、その純度が１６ＭΩ以上の超純水である。

【００２１】次に、ステップＳ５に進み、１５０℃にて
１０分の第２の加熱を行う。この加熱は、上記白色沈殿
物をさらに加熱分解するために行うものであり、１５０
℃で行うのが好ましいが、１４０℃以上１６０℃以下で
あればよい。第２の加熱の温度を１４０℃以上１６０℃
以下に限定するのは、１４０℃よりも低い温度では白色
沈殿物を分解するまでに長時間を要することとなり、ま
た１６０℃よりも高い温度では溶液の蒸発によって白色
沈殿物の分解ができなくなるおそれがあるためである。

【００２２】また、ステップＳ５における加熱時間は、
１０分とするのが好ましいが、１０分以上２０分以下と
してもよい。第１の加熱の加熱時間を１０分以上２０分
以下に限定するのは、１０分よりも短い時間では白色沈
殿物の加熱分解が十分に終了していない可能性があり、
また２０分よりも長い時間にすると溶液の蒸発によって
新たな析出が生じるおそれがあるからである。

【００２３】この段階までで白色沈殿物は分解され、安
定した溶液を得ることができるのであるが、第２の加熱
までの溶液を冷却したときに析出物が析出する場合もあ
る。そこで、次に、ステップＳ６に進み、１５０℃にて
５分の第３の加熱を行う。この加熱は、上記第２の加熱
によって得られた溶液の安定性をさらに増すために行う
ものである。

【００２４】その後、ステップＳ７に進み、溶液の冷却
を行う。この冷却は、２０分程度の自然放冷によれば良
い。さらにその後、冷却された溶液のメスアップを行う
（ステップＳ８）。このメスアップとは、ＩＣＰ発光分
析のための定容を行う作業であり、具体的には溶液に純
水を加えて溶液の容量を正確に１００ｍｌにする。この
ようにして得られた溶液がＩＣＰ発光分析用の試料とな
る。

【００２５】以上のように、本発明に係るＩＣＰ発光分
析用試料の作製方法においては、サンプルを第１の加熱
によって分解した後、純水を加えて一旦沈殿物を析出さ
せ、その沈殿物をさらに第２の加熱によって加熱分解す
ることにより溶液の安定性を増大させている。そして、
さらに第３の加熱を行うことによって溶液の安定性をよ
り大きなものとしているのである。

【００２６】従って、得られた溶液の安定性は従来に比
して非常に大きなものとなっており、実際の製造ライン
にて生産されている半田を分解した場合であっても、１
週間以上溶液に析出等が生じないため、安定して正確な
分析を行うことができる。また、本実施形態のＩＣＰ発
光分析用試料の作製方法によれば、分解処理に要する時
間を従来よりも約３０分短縮することができる。すなわ
ち、本発明に係る半田成分のＩＣＰ発光分析用試料の作
製方法は、迅速かつ正確な測定に寄与することができる
のである。

【００２７】＜２．ＩＣＰ発光分析方法＞次に、半田成
分のＩＣＰ発光分析方法について説明する。実際の製造
ラインにて生産されている半田を分解した場合は、その
分解した溶液中に最大２０ｐｐｍ程度の銅の混入が考え
られる。そこで、本発明者等は、銅の影響を含めて半田
成分のＩＣＰ発光分析時における共存元素の相互の干渉
について鋭意検討を行った。ＩＣＰ発光分析時における
共存元素の相互の干渉とは、測定対象の元素の分析線の
波長と他の共存元素の発光の波長とが重複するために、
当該測定対象の元素の発光強度を正確に計測できないこ
とをいう。

【００２８】銅の影響については、亜鉛に対する干渉が
知られているため、本発明者等は亜鉛も銅も含まない溶
液（ＢＬＡＮＫ）、亜鉛１ｐｐｍ銅０ｐｐｍの溶液、亜
鉛０ｐｐｍ銅２０ｐｐｍの溶液および亜鉛１ｐｐｍ銅２
０ｐｐｍの溶液の４種類の溶液を準備し、ＩＣＰ発光分
析時の銅の干渉について調査した。その結果を図２に示
す。

【００２９】亜鉛の発光波長のうち、２０２．５４８ｎ
ｍ、２０６．２００ｎｍ、２１３．８５６ｎｍの３つに
ついて調査を行った。図２に示すように、３つの波長の
うち、２０２．５４８ｎｍおよび２１３．８５６ｎｍの
２つの波長においては、銅の干渉が認められる。すなわ
ち、亜鉛が０ｐｐｍであるにもかかわらず、銅が２０ｐ
ｐｍ存在することによって銅の発光によるピークが認め
られる。従って、分析すべき溶液中に銅が混入している
場合には、亜鉛の発光強度を正確に測定できず、その結
果亜鉛の正確な定量を行うことができない。

【００３０】これに対して、波長２０６．２００ｎｍに
おいては、銅の干渉が認められない。すなわち、亜鉛が
０ｐｐｍであるときには銅の存在の有無にかかわらず、
ピークが認められない。従って、分析すべき溶液中への
銅の混入の有無にかかわらず、亜鉛の発光強度を正確に
測定でき、その正確な定量を行うことができる。よっ
て、製造ラインにて生産されている半田を分解した溶液
のＩＣＰ発光分析を行うときには、亜鉛の測定時に、分
析線として２０６．２００ｎｍの波長を使用することと
する。

【００３１】同様に他の元素についても調査を行い、測
定波長（ＩＣＰ発光分析時に分析線として使用する波
長）を決定した。その結果を表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】測定対象となる各元素について、２または
３の発光波長の検討を行った。表１において、主成分の
干渉とは半田の主成分である錫または鉛による干渉であ
り、その他の成分による干渉とは半田中の添加元素や不
純物による干渉を示す。なお、亜鉛の測定波長２０６．
２００ｎｍにおいては、主成分の干渉が有るが、主成分
についてはその濃度が定まっているため、測定結果に対
して補正を行うことが可能である。

【００３４】以上説明したようなＩＣＰ発光分析方法の
信頼性を確認すべく、表１に示すような測定波長を使用
して、各元素の濃度が予め分かっている標準チップの半
田についてＩＣＰ発光分析を行った。その結果を表２に
示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２において、「成績値」とは予め判明し
ている濃度値であり、「ＪＩＳ分析」は既述したＪＩＳ
に規定された分析法（原子吸光法）による測定結果であ
り、「ＩＣＰ分析」は本発明に係るＩＣＰ発光分析方法
による測定結果である。

【００３７】表２に示すように、本発明に係るＩＣＰ発
光分析方法による測定結果は、半田成分の各元素につい
て、ＪＩＳ分析法によるものと比較しても遜色のない結
果となっている。

【００３８】特に、亜鉛の測定結果については、銅の影
響を排除することによってＪＩＳ分析法の定量限界より
もより低い濃度まで測定することができるようになっ
た。

【００３９】以上のように、亜鉛の測定時に銅の影響を
排除したＩＣＰ発光分析方法を用いて半田成分の分析を
行うことにより、迅速かつ正確な測定を行えるようにな
った。上述したＩＣＰ発光分析用試料の作製方法とこの
ＩＣＰ発光分析方法とを連続的に行うことにより、特に
実際の製造ラインにおいて製造されている半田の成分を
迅速かつ正確に測定できることとなり、製造ラインの工
程管理に大きく貢献することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、分析対象である半田サンプルに体積比で硝酸：
塩酸＝７：５の混酸を加え、１４０℃以上１６０℃以下
にて１５分以上２０分以下の加熱を行った後、純水を添
加し、その後１４０℃以上１６０℃以下にて１０分以上
２０分以下の加熱を行っているため、純水を加えて一旦
析出させた沈殿物を加熱分解することによって溶液の安
定性を増大させることとなり、その結果、迅速かつ正確
な半田成分の測定を行うことができる。

【００４１】また、請求項２の発明によれば、溶液にさ
らに１５０℃にて５分の加熱を行っているため、溶液の
安定性をより増大させることができ、迅速かつ正確な半
田成分の測定を行うことができる。

【００４２】また、請求項３の発明によれば、亜鉛の測
定時に、分析線として２０６．２００ｎｍの波長を用い
ているため、半田に混入している銅の影響を排除するこ
とができ、迅速かつ正確な半田成分の測定を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＩＣＰ発光分析用試料の作製方法
の手順を示すフローチャートである。

【図２】亜鉛の分析線の波長における銅の干渉を示す図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 文昭 三重県四日市市西末広町１番14号 住友電 装株式会社内 Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA01 BA02 BA03 CA03 DA02 DA05 EA08 GA07 GB07 GB21 GB28 KA03 KA05 LA01 MA01 2G055 AA01 BA01 CA01 CA02 CA06 CA07 CA11 CA12 CA13 CA18 EA04 EA05 EA10 FA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半田成分のＩＣＰ発光分析用試料の作製
   方法であって、 分析対象である半田サンプルに体積比で硝酸：塩酸＝
   ７：５の混酸を加え、１４０℃以上１６０℃以下にて１
   ５分以上２０分以下の加熱を行った後、純水を添加し、
   その後１４０℃以上１６０℃以下にて１０分以上２０分
   以下の加熱を行って溶液を得る分解工程を備えることを
   特徴とする半田成分のＩＣＰ発光分析用試料の作製方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半田成分のＩＣＰ発光分
   析用試料の作製方法において、 前記分解工程の後、前記溶液に１５０℃にて５分の加熱
   を行う工程をさらに備えることを特徴とする半田成分の
   ＩＣＰ発光分析用試料の作製方法。
3. 【請求項３】 半田成分のＩＣＰ発光分析方法であっ
   て、 亜鉛の測定時に、分析線として２０６．２００ｎｍの波
   長を用いることを特徴とする半田成分のＩＣＰ発光分析
   方法。