JP2002233847A - 超臨界水を用いた電子部品からの無機物部品材料の回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】無機物および樹脂成分から構成した電子部品に
おいて、超臨界水による酸化分解、および膨潤剤を組み
合わせることで樹脂成分を除去するとともに、無機物に
ついては、組成の変化、強度や機能の低下等を伴わずに
原形のまま回収して再使用する。 【解決手段】反応装置２内の反応管２０に、電子部品と
超純水を入れ、反応管の両端を針金２１で懸垂してサン
ドバス２２に浸漬する。反応装置内の温度と圧力を制御
盤２３により制御して、膨潤剤の添加による膨潤および
超臨界水による酸化分解を行うことで樹脂成分を除去
し、かつ、無機物については非酸化状態で回収する。超
臨界水による樹脂成分の酸化分解においては、超臨界水
の比誘電率εｗを４≦εｗ≦７、イオン積Ｋｗを１４≦
−ＬｏｇＫｗ≦１７として行うことが好ましく、酸化剤
を添加して行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、所定形の部品材
料が組み込まれて一定の機能を発揮する電子部品からの
無機物部品材料の回収方法に関し、特に、超臨界水の性
質を利用して、電子部品の樹脂成分を酸化分解させて除
去し、電子部品の基材などとして含有する珪素化合物や
金属等の無機物については、組成の変化、強度や機能の
低下等を伴わずに、無機物部品材料の部品性能を保った
まま回収することを目的とした方法に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】近年、ＩＴ革命により電子部
品は小型化、それに伴い部品材料はより小さく、より付
加価値の高いものが増えてきている。しかし、小型化が
進むにつれ製造工程が複雑になり製品の歩留率が悪く、
ここで生じた機能不良の電子部品は廃棄物として、処分
されているのが現状であった。

【０００３】これら不良品から有価無機物部品材料を回
収する方法として、酸、アルカリや有機溶媒（例えばケ
トン類）で処理する方法がある。前者の処理法は、酸、
アルカリによる部品材料の腐食や溶解が生じ、回収目的
の物質の機能を毀損していた。 また、後者の処理法は
ケトン類（特にアセトン等）を用いるため、有機物は一
度分解または溶解するが薄い膜となり無機物部品材料の
表面を覆ってしまい、回収目的の無機物部品材料の性能
を損ねる結果となっていた。

【０００４】このように、従来の処理方法では、電子部
品の部品材料を原形のまま、すなわち、規格形状を損な
うことなく、かつ物質の機能を毀損することなく回収す
ることには問題があった。

【０００５】例えば、電子部品の例として水晶振動子に
ついて説明すると、水晶振動子は、水晶板とセラミック
質のパッケージと、両者を接着する導電性の接着剤から
構成されており、セラミックのパッケージ表面にはＷ、
Ｎｉ−Ｃｏ、Ａｕ等が順に積層された端子が存在してい
る。

【０００６】ところで、無機物質に影響を及ぼさず有機
物質を分解する方法として、超臨界反応を用いた方法が
近年着目されている。超臨界反応とは臨界温度・圧力以
上で生じる反応である。例えば、水を反応媒体とした超
臨界水は、無機物質はそのままに有機物質を水と二酸化
炭素までに分解するものであるが、珪素化合物や金属等
に代表される無機物質の組成の変化、強度や機能に影響
を与えてしまうことがあり、実用化に至っていないのが
現状である。

【０００７】

【目的】上記課題に鑑み、本願発明は、無機物および樹
脂成分から構成した電子部品において、超臨界水による
酸化分解、および必要に応じて添加される膨潤剤を組み
合わせることで樹脂成分を除去するとともに、電子部品
の基材などとして含有する無機物については、組成の変
化、強度や機能の低下等を伴わずに原形のまま回収して
再使用することを目的とした、新規な、超臨界水を用い
た電子部品からの無機物部品材料の回収方法を提供する
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明にかかる超臨界水を用いた電子部品からの
無機物部品材料の回収方法は以下のように構成してい
る。

【０００９】すなわち、請求項１では、所定形の部品材
料が組み込まれて一定の機能を発揮する電子部品を、超
臨界水により樹脂成分を酸化分解して除去するととも
に、無機物については非酸化状態で回収することを特徴
とする。

【００１０】請求項２では、所定形の部品材料が組み込
まれて一定の機能を発揮する電子部品において、膨潤剤
の添加による膨潤および超臨界水による酸化分解を行う
ことで樹脂成分を除去し、かつ、無機物については非酸
化状態で回収することを特徴とする。

【００１１】請求項３では、請求項１または２における
樹脂成分の酸化分解を、超臨界水の比誘電率εｗを４≦
εｗ≦７、イオン積Ｋｗを１４≦−ＬｏｇＫｗ≦１７と
して行うことを特徴とする。

【００１２】請求項４では、請求項１、２または３にお
ける樹脂成分の超臨界水による酸化分解を、樹脂成分の
酸化剤を添加して行うことを特徴とする。

【００１３】超臨界水は、臨界温度（３７４．１℃）及
び臨界圧力（２２．１ＭＰａ）を越えた領域の非凝縮性
の高密度水である。溶媒としての超臨界水は、温度或い
は圧力を操作変数として、単一の溶媒でありながら複数
の溶媒機能を有することが知られている。

【００１４】超臨界水の特性であるイオン積（Ｋｗ）に
ついては、常温常圧の水のイオン積がＫｗ＝１×１０↑
（−１４）であるのに対して、温度および圧力の上昇と
ともに増大する。例えば、４００℃におけるイオン積
は、臨界圧力以下の１０ＭＰａではＫｗ＝１×１０↑
（−２８．５）であるのに対し、臨界圧力以上の３５Ｍ
ＰａではＫｗ＝１×１０↑（−１３．１）と大幅に増大
する（−ＬｏｇＫｗは、２８．５から１３．１へと減少
する）。すなわち、超臨界水には酸触媒やアルカリ触媒
としての機能があることがわかる。

【００１５】超臨界水のもうひとつの特性である誘電率
については、常温常圧の水の誘電率が７８程度であるの
に対して、超臨界水では誘電率を温度と圧力の操作によ
り２〜３０程度の範囲で連続的且つ大幅に制御可能であ
ることが挙げられる。例えば、４００℃における誘電率
は、２５ＭＰａでは２．４であるが、５０ＭＰａでは１
２となる。超臨界水の誘電率は、ヘキサン（誘電率は
１．８程度）などの非極性溶媒から、メタノール（誘電
率は３２．６）のような極性有機溶媒までの広範囲に相
当する。従って、超臨界水を用いると、常温常圧の水に
は溶解しない有機物質を溶解することが可能となる。

【００１６】上述したような超臨界水の性質を、被回収
無機物の組成に応じて利用することにより、無機物およ
び樹脂成分から構成した電子部品の樹脂成分については
酸化分解して除去することが可能となり、さらに、電子
部品の基材などとして含有する珪素化合物や金属等の無
機物については、組成の変化、強度や機能の低下等を伴
わずに原形のまま回収して再使用することが可能とな
る。

【００１７】本願発明を実施するための温度および圧力
は、水の臨界温度および臨界圧力の近傍やそれ以上の範
囲であれば特に限定はされない。しかしながら、超臨界
水の比誘電率εｗが４≦εｗ≦７、イオン積Ｋｗが１４
≦−ＬｏｇＫｗ≦１７であれば速やかに樹脂成分の分解
反応を進行させ、かつ、無機物については、組成の変
化、強度や機能の低下等を伴わずに回収することが可能
となる。本願発明の超臨界水を用いた電子部品からの無
機物部品材料の回収方法の環境としては、反応装置や操
作の問題などを考慮すると、３８０〜４３０℃、２４〜
３５ＭＰａで上記反応条件を実現可能であり、必ずしも
これ以上に高くする必要はない。

【００１８】本願発明の実施対象となる電子部品におけ
る回収対象の無機物は、組成の変化、強度や機能の低下
等を伴わずに回収できれば、形状や物質種を限定するも
のではない。アルミナ、酸化チタン、酸化珪素などの酸
化物、窒化アルミニウムなどの窒化物、炭酸カルシウ
ム、タルク、石英、ガラス、ケイ砂や金属などの天然物
を含む無機物や金属箔が例として挙げられる。

【００１９】また、本願発明の実施対象となる電子部品
における樹脂成分は、熱硬化性あるいは熱可塑性のいず
れの樹脂でもよく、２種類以上の成分からなるポリマー
アロイやそれらの混合物、あるいは積層物でもよい。さ
らに、従来は分解が難しかったエポキシ樹脂やフェノー
ル樹脂の硬化物も対象にすることができる。

【００２０】加えて、超臨界水を用いた本願発明の実施
における樹脂成分用の膨潤剤等としては、カルボン酸
類、アルコール類、ケトン類、窒素、二酸化炭素等から
なる群より選ばれた1種類以上を、超臨界水による反応
前、反応中、反応後に添加するようにしてもよい。樹脂
成分の膨潤と超臨界水による酸化反応が同時、或いはい
ずれか一方が先に進行した場合であっても、これらの相
加的、相乗的あるいは補完的作用のいずれかまたは組み
合わせにより樹脂成分の除去に寄与するからである。上
記カルボン酸類としては酢酸、乳酸等が好ましく、アル
コール類ではメチルアルコール、エチルアルコール等が
好ましく、酸化剤としては、過酸化水素、酸素、空気、
オゾン等の酸素供給物質が好ましい。

【００２１】なお、本願発明で使用する樹脂成分が、ハ
ロゲン、硫黄やリン化合物等を含有する場合、塩基性物
質である水酸化ナトリウムなどの中和剤を、添加剤とし
て混合することにより、ハロゲン化ナトリウム、硫酸ナ
トリウム、リン酸ナトリウム等の塩として中和するよう
にしてもよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本願発明にかかる超臨界水
を用いた電子部品からの無機物部品材料の回収方法につ
いて詳細に説明する。図１は本実施形態の電子部品から
の無機物部品材料の回収方法に用いた水晶振動子の説明
図であり、図２は本実施形態の電子部品からの無機物部
品材料の回収方法に用いた反応装置の説明図である。

【００２３】本実施形態における電子部品としては、生
産工場で発生した機能不良のＭＳＤ（表面実装）水晶振
動子１（以下、「水晶振動子１」と省略。）を用いた。
水晶振動子１は、水晶板１０と金属配線付のセラミック
質のパッケージ１１からなる無機物と、水晶板１０とパ
ッケージ１１を接着する導電性接着剤１２からなる有機
物から構成されている。このセラミックのパッケージ１
１表面にはＷ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ａｕ等が順に積層された端
子１１ａが存在している。

【００２４】反応装置２内の反応管２０（容積は６ｍ
Ｌ）に、水晶振動子１と超純水を約３．０ｇ入れ（実施
例によっては添加剤を加えた。）、反応管２０の両端を
針金２１で懸垂してサンドバス２２に浸漬して、反応装
置２内の温度と圧力を制御盤２３により制御して実験を
行った。以下の実施例、比較例では、サンドバス２２に
投入した時点で反応開始とし、所定時間経過後にサンド
バス２２より反応管２０を取り出して急冷し、超臨界水
処理後、有機物脱脂工程および水洗工程を経て乾燥した
ものに対して特性評価を行った。

【００２５】

【実施例１】実施例１は、水晶振動子１を膨潤剤に浸漬
させてから、臨界温度・圧力以上の水を用い超臨界反応
を行った。実施条件は、温度；４００℃、圧力；２８．
９ＭＰａで超臨界反応を行った。膨潤剤は、乳酸１０ｍ
Ｌに対し、エタノールを１００ｍＬの割合で調合し、そ
の０．０５ｇを超純水３ｇに加えた。

【００２６】以上の条件で実施したところ、反応時間は
１０ｍｉｎで水晶板１０とセラミックパッケージ１１を
接着している導電性接着剤１２を分解することができ
た。それにより、有価無機物部品材料である水晶板１０
とセラミックパッケージ１１を回収することができた。

【００２７】実施例１で回収した水晶板１０とセラミッ
クパッケージ１１の機能特性を測定した。表１は回収し
た水晶板１０とセラミックパッケージ１１の諸特性を測
定した表であり、水晶板１０の周波数は新品の部品材料
と同特性を得ることができた。また、セラミックパッケ
ージ１１の端子１１ａの膜厚と絶縁抵抗値も新品の部品
材料と同特性を得ることができた。

【００２８】実施例１により、超臨界反応の前に電子部
品を膨潤剤に浸漬させ、超臨界水反応を行うことにより
短時間で無機物部品材料を回収し再使用する方法を提供
することができた。

【００２９】

【実施例２】実施例２は、水晶振動子１を膨潤剤に浸漬
させてから、臨界温度・圧力以上の水を用い超臨界反応
を行った。実施条件は、温度；３８０℃、圧力；２４．
３ＭＰａで超臨界反応を行った。膨潤剤の混合について
は実施例１と同様とした。

【００３０】以上の条件で実施したところ、反応時間は
３０ｍｉｎで水晶板１０とセラミックパッケージ１１を
接着している導電性接着剤１２を分解することができ
た。それにより、有価無機物部品材料である水晶板１０
とセラミックパッケージ１１を回収することができた。

【００３１】実施例２で回収した水晶板１０とセラミッ
クパッケージ１１の機能特性を測定した。表１により、
水晶板１０の周波数は新品の部品材料と同特性を得るこ
とができた。また、セラミックパッケージ１１の端子１
１ａの膜厚と絶縁抵抗値も新品の部品材料と同特性を得
ることができた。

【００３２】実施例２により、超臨界反応の前に電子部
品を膨潤剤に浸漬させ、超臨界水反応を行うことにより
短時間で有価無機物部品材料を回収しリサイクルする方
法を提供することができた。

【００３３】

【実施例３】実施例３は、水晶振動子１を臨界温度・圧
力以上の添加剤の入った水を用い超臨界反応を行った。
実施条件は、温度；４００℃、圧力；２８．９ＭＰａで
超臨界反応を行った。膨潤剤の混合については実施例１
と同様とした。

【００３４】以上の条件で実施したところ、反応時間は
３０ｍｉｎで水晶板１０とセラミックパッケージ１１を
接着している導電性接着剤１２を分解することができ
た。それにより、有価無機物部品材料である水晶板１０
とセラミックパッケージ１１を回収することができた。

【００３５】実施例３で回収した水晶板１０とセラミッ
クパッケージ１１の機能特性を測定した。表１により水
晶板１０の周波数は新品の部品材料と同特性を得ること
ができた。また、セラミックパッケージ１１の端子１１
ａの膜厚と絶縁抵抗値も新品の部品材料と同特性を得る
ことができた。

【００３６】実施例３により、水に添加剤を少量加え超
臨界反応を行うことにより短時間で有価無機物部品材料
を回収しリサイクルする方法を提供することができた。

【００３７】

【実施例４】実施例４は、水晶振動子１を臨界温度・圧
力以上の添加剤の入った水を用い超臨界反応を行った。
実施条件は、温度；３８０℃、圧力；２４．３ＭＰａで
超臨界反応を行った。膨潤剤の混合については実施例１
と同様とした。

【００３８】以上の条件で実施したところ、反応時間は
６０ｍｉｎで水晶板１０とセラミックパッケージ１１を
接着している導電性接着剤１２を分解することができ
た。それにより、有価無機物部品材料である水晶板１０
とセラミックパッケージ１１を回収することができた。

【００３９】実施例４で回収した水晶板１０とセラミッ
クパッケージ１１の機能特性を測定した。表１により、
水晶板１０の周波数は新品の部品材料と同特性を得るこ
とができた。また、セラミックパッケージ１１の端子１
１ａの膜厚と絶縁抵抗値も新品の部品材料と同特性を得
ることができた。

【００４０】実施例４により、水に添加剤を少量加え超
臨界反応を行うことにより有価無機物部品材料を回収し
リサイクルする方法を提供することができた。

【００４１】

【実施例５】実施例５として、膨潤剤を用いずに水晶振
動子１を臨界温度・圧力以上の水で超臨界反応を行っ
た。比較条件は、温度；４００℃、圧力；２８．９ＭＰ
ａで超臨界反応を行った。

【００４２】以上の条件で比較したところ、反応時間は
６０ｍｉｎで水晶板１０とセラミックパッケージ１１を
接着している導電性接着剤１２を分解することができ
た。それにより、有価無機物部品材料である水晶板１０
とセラミックパッケージ１１を回収することができた。
しかし、実施例１〜３で行った以上の反応時間が必要に
なった。

【００４３】次に、実施例５で回収した水晶板１０とセ
ラミックパッケージ１１の機能特性を測定した。表１に
より、水晶板１０の周波数は新品の部品材料と同特性で
あった。また、セラミックパッケージ１１の端子１１ａ
の膜厚と絶縁抵抗値も新品の部品材料と同特性であっ
た。

【００４４】

【比較例１】水晶振動子１を膨潤剤に浸漬させてから、
臨界温度・圧力以下の水を用い亜臨界反応を行った。比
較条件は、温度；２８０℃、圧力；８．２ＭＰａで亜臨
界反応を行った。膨潤剤の混合については実施例１と同
様とした。

【００４５】以上の条件で比較したところ、亜臨界反応
を１８０分間行ったところ、水晶板１０とセラミックパ
ッケージ１１を接着している導電性接着剤１２は分解す
ることができなかった。また、有価無機物部品材料であ
る水晶板１０は亜臨界反応の影響により、粉々に破壊さ
れていたため評価を行うことができなかった。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【発明の効果】以上の実施例からもわかるように、本願
発明によれば機能不良で生じた電子部品を、必要に応じ
て膨潤剤や酸化剤を加えた水に浸漬させ、臨界温度・圧
力以上の超臨界水を用いることで、樹脂成分の膨潤と超
臨界水による酸化反応を相加的、相乗的あるいは補完的
作用のいずれかまたは組み合わせにより行って樹脂成分
を除去し、有価無機物部品材料については組成の変化、
強度や機能の低下等を伴わずに回収して再利用すること
ができる。

【００４８】また、本願発明の実施対象となる樹脂成分
は、熱硬化性あるいは熱可塑性のいずれの樹脂でもよ
く、２種類以上の成分からなるポリマーアロイやそれら
の混合物、あるいは積層物、さらに、従来は分解が難し
かったエポキシ樹脂やフェノール樹脂の硬化物も対象に
することができ、酸やアルカリを大量に使用しないため
大掛かりな中和設備を必要とせずコスト的に有利になる
など、その産業的効果は顕著なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態の電子部品からの無機物部品材料
の回収方法に用いた水晶振動子の説明図である。

【図２】 本実施形態の電子部品からの無機物部品材料
の回収方法に用いた反応装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 水晶振動子 １０ 水晶板 １１ セラミックパッケージ １１ａ 端子 １２ 導電性接着剤 ２ 反応装置 ２０ 反応管 ２１ 針金 ２２ サンドバス ２３ 制御盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪股 ▲宏▼ 宮城県仙台市青葉区広瀬町５−38 Ｆターム(参考） 4D004 AA24 CA36 CA39 CC15 DA02 DA03 DA20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定形の部品材料が組み込まれて一定の
   機能を発揮する電子部品において、超臨界水により樹脂
   成分を酸化分解して除去するとともに、無機物について
   は非酸化状態で回収することを特徴とする超臨界水を用
   いた電子部品からの無機物部品材料の回収方法。
2. 【請求項２】 所定形の部品材料が組み込まれて一定の
   機能を発揮する電子部品において、膨潤剤の添加による
   膨潤および超臨界水による酸化分解を行うことで樹脂成
   分を除去し、かつ、無機物については非酸化状態で回収
   することを特徴とする超臨界水を用いた電子部品からの
   無機物部品材料の回収方法。
3. 【請求項３】 樹脂成分の酸化分解を、 超臨界水の比誘電率εｗを４≦εｗ≦７、イオン積Ｋｗ
   を１４≦−ＬｏｇＫｗ≦１７として行うことを特徴とす
   る請求項１または２記載の超臨界水を用いた電子部品か
   らの無機物部品材料の回収方法。
4. 【請求項４】 超臨界水による樹脂成分の酸化分解を、 樹脂成分の酸化剤を添加して行うことを特徴とする請求
   項１、２または３記載の超臨界水を用いた電子部品から
   の無機物部品材料の回収方法。