JP2003268418A

JP2003268418A - 金属粉末の製造方法

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Publication number: JP2003268418A
Application number: JP2002075487A
Authority: JP
Inventors: Takao Ono; 隆生大野; Mitsuru Iwabuchi; 充岩渕; Yuji Ohashi; 勇司大橋
Original assignee: Tamura Kaken Corp
Current assignee: Tamura Kaken Corp
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2003-09-25
Also published as: US20030177865A1

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱した分散媒にはんだを溶融し、微粒化する
油中アトマイズ法を用いてはんだ微粉末を製造する製造
方法において、工業的に効率的、低コストの大量生産シ
ステムを提供する。【解決手段】はんだ溶解槽で溶融した溶融はんだと、分
散媒加熱槽で調製した粒子分散用媒体と粒子合一防止剤
の混合物とを微粒化装置に供給し、ここで分散エネルギ
ーを付与して溶融はんだ粒子の分散物を得、その分散物
を冷却凝固装置により処理して固体はんだ粒子の分散物
を得、この分散物を固液分離装置により処理して固体は
んだ粒子を分離し、さらにこの固体はんだ粒子を洗浄
し、乾燥してはんだ微粉末を得る。これらの工程の各装
置を配管で接続することにより、はんだ微粉末を連続的
に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばはんだ等の低融
点の金属あるいは合金の金属粉末の製造方法に係わり、
特に、ソルダーペーストに用いられる平均粒径０．１〜
１００μｍ、その中でも、平均粒径１０μｍ以下の球状
はんだ粉末を工業的に効率よく大量生産できる製造法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の配線基板の多機能化、
軽薄短小化に伴い表面実装技術が急速に発展し、電子部
品の表面実装等の高密度実装を行うには、ファインパタ
ーンのメタルマスク印刷を行うことができるのみなら
ず、はんだ付け性の良好なソルダーペーストや、その他
のはんだ材料あるいははんだ接合方法が求められてい
る。ソルダーペーストについては、ファインパターンの
メタルマスク印刷ができるように、はんだ粒子の形状は
非球形より球形が好ましく、また、はんだには、配線基
板上に直接ＬＳＩチップをはんだ付することができるよ
うな微細化された配線部にも適合する最近の要求に応え
られるように、微粒子化する等のことが求められように
なっている。

【０００３】はんだ粉末を球状の粒子として得るには、
溶融はんだを低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中に噴霧
し、固化させるアトマイズ法が一般的な製造方法であ
り、その噴霧の方法の違いから、回転ディスクの遠心力
を利用するタイプの遠心アトマイズ法、ガスをはんだ溶
湯に噴射し、溶融はんだを飛散させて霧化するタイプの
ガスアトマイズ法があり、また、超音波振動を溶融はん
だに与えることを利用して微粒子化を図るタイプの超音
波アトマイズ法も知られている。

【０００４】遠心アトマイズ法は、溶融はんだを回転デ
ィスク上に注ぎながら遠心力により薄い膜とし、この膜
をディスクの周縁部より放出することにより液滴とし、
これを低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中で冷却して固化
することにより微粒子化する方法である。この方法で
は、ディスクの回転数を高くすることにより、得られる
はんだ粉末の平均粒径を小さくすることができるが、回
転ディスクを駆動するモータの回転数にも限界があり、
工業的にははんだ粉末の平均粒径を１０μｍ以下にし
て、かつ粒子形状を球形に保つことは困難である。ま
た、ガスアトマイズ法は、低酸素濃度の不活性ガスの噴
射により溶融はんだを飛散させて霧化させるので、得ら
れたはんだ粉末の粒度分布が幅広くなったり、サテライ
ト粒子と呼ばれる大きな粒子に小さな粒子が固着したも
のも多くなり、微粒子化する効率もよいとはいえないだ
けではなく、球状の粒子も得難くなる。また、この方法
では、ガスの噴出圧力を高くすることにより得られるは
んだ粉末の平均粒径を小さくすることができるが、その
場合には、サテライト粒子の発生の問題がよりクローズ
アップされてきて深刻な問題となり、球状の微粒子を得
ることは益々困難になる。また、超音波アトマイズ法で
は、超音波振動子の周波数が高いほど、得られるはんだ
粉末の平均粒径は小さくなるが、その周波数を高くする
には超音波振動子の大きさを小さくしなければならず、
それだけ微粒子化の効率は悪くなるので、結局のとこ
ろ、平均粒径が１０μｍ以下のはんだ粉末を工業的に生
産するのは極めて困難である。

【０００５】また、ガス中に噴霧する方法ではないが、
はんだの塊を高沸点の分散媒の中ではんだの融点以上の
温度で加熱して溶融し、攪拌することにより溶融はんだ
を液滴化し、その後に冷却して固化し、微粒子化するタ
イプの油中アトマイズ法が提案されている。この油中ア
トマイズ法は、加熱した油状液体の分散媒中ではんだを
溶融し、これを攪拌して微細な液滴の微粒子を形成し、
これを冷却固化させるので、ほぼ球状のはんだ微粒子を
得ることができ、上記のサテライト粒子や異形粒子の発
生がほとんどないだけではなく、平均粒径１０μｍ以下
のはんだ微粒子も攪拌回転数を高くすることによって比
較的容易に得られるという利点もある。また、はんだの
微粒子化を油状液体の分散媒中で行なう、いわゆる湿式
であるので、上述した遠心アトマイズ法等の雰囲気中で
処理を行なう、いわゆる乾式法では、その装置への付着
や、はんだの酸化やはんだ粉末の流動性の悪化、発塵
等、粉体の粒径が小さくなったときに特有の問題が発生
するのに比べて、このような問題が少なく、製造操作上
の取扱いの面でも利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、遠心アト
マイズ法、ガスアトマイズ法及び超音波アトマイズ法
は、平均粒径が１０μｍより大きいはんだ粉末の製造に
は対応することができるが、平均粒径が１０μｍ以下の
はんだ粉末を製造するには問題があり、球形のはんだ粉
末を製造するにも問題があるものもある。他方、油中ア
トマイズ法ではこれらの問題は解決できるという利点が
ある。しかしながら、この油中アトマイズ法には、分散
滴濃度（溶融はんだの液滴の分散媒に対する体積比）が
大きくなると、溶融はんだの液滴が攪拌機により分断さ
れ、小さな液滴に分割されても直ぐに元の液滴に戻る、
いわゆる合一が起きてしまい、溶融はんだの液滴の微粒
子化が進まなくなるという問題がある。また、微粒子化
が進んでも、沈降などによってその液滴同士が接触する
と液滴の合一が起こって、液滴が粗大化してしまうとい
う問題もある。特に、表面の酸化の少ないはんだ粒子を
得るために分散媒に酸価の高い植物油等を使用した場合
や、粘度の低い油状物を使用した場合には、このことが
顕著に起こり易い。これらの問題を回避するためには、
従来、分散滴濃度を極力小さくし、攪拌により微粒子化
された溶融はんだの液滴が接触し難くすることが必要と
されてきたが、そのためには、大量の分散媒を必要と
し、最終的にはんだ粉末を得るにはその分散媒を取り除
く必要があり、その大量の分散媒を廃棄することとなれ
ば、結局のところ、分散媒の消費量が多くなって、製造
コストが高くなるという問題があった。これらの問題
は、本件特許出願人による特願２００１−３９５５６６
号明細書に記載されているように、特定の粒子合一防止
剤等を用いることにより解決することができたが、工業
的に効率よく大量生産できる生産のシステム化について
はまだ考えられいない。従来の油中アトマイズ法におい
ては、はんだの塊を高沸点の分散媒の中ではんだの融点
以上の温度で加熱して溶融し、攪拌することにより溶融
はんだを液滴化し、その後に冷却して固化し、微粒子化
するといっても、これらを１つの処理槽で行なうことは
大量生産に向かず、生産効率もよくないので、原料から
製品である乾燥した金属粉末が得られるまでの一連の工
程をどのような分けて、それぞれの工程をどのように組
み立てれば、大量生産に向き、効率よくかつ低コストで
行なうことができるかについては、全く示唆さえされて
おらず、全く新たな課題であった。

【０００７】本発明の第１の目的は、金属微粒子を工業
的に効率良く、大量生産できる金属粉末の製造方法を提
供することにある。本発明の第２の目的は、球状の金属
微粒子を工業的に効率良く、大量生産できる金属粉末の
製造方法を提供することにある。本発明の第３の目的
は、製造過程で消費する成分を少なくして金属微粒子を
工業的に効率良く、大量生産できる金属粉末の製造方法
を提供することにある。本発明の第４の目的は、製造コ
ストを低減しながら金属微粒子を工業的に効率良く、大
量生産できる金属粉末の製造方法を提供することにあ
る。本発明の第５の目的は、配線基板の微細なはんだ付
け部にも適用できる金属微粒子を工業的に効率良く、大
量生産できる金属粉末の製造方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく、鋭意研究を行った結果、溶融金属微粒
化工程に冷却凝固工程、固液分離工程、洗浄工程及び乾
燥工程等を付加し、これらの工程を一連の相関連した工
程として制御することにより、球状の金属微粒子を大量
生産できることを見い出し、この知見に基づいて、工業
的に効率良く、低コストで大量生産できる生産システム
を案出し、本発明をするに至った。すなわち、本発明
は、（１）、原料の低融点金属を溶融して溶融物を得る
工程（ａ）と、粒子分散用媒体と粒子合一防止剤とを混
合して得られる分散媒を無加熱又は加熱する工程（ｂ）
と、上記（ａ）工程から上記低融点金属の溶融物を供給
するとともに上記（ｂ）工程から上記分散媒を供給し、
かつ上記低融点金属の溶融物を微細な粒子に分散させる
分散エネルギーを付与し、該分散媒に溶融金属粒子を分
散させた溶融金属粒子分散物を得る溶融金属微粒化工程
（ｃ）と、該溶融金属粒子分散物を冷却することにより
該溶融金属粒子を凝固させて固体金属粒子化する冷却凝
固工程（ｄ）と、該固体金属粒子をその残りの液状物と
分離する固液分離工程（ｅ）と、当該分離した固体金属
粒子を洗浄剤で洗浄し該固体金属粒子の付着物を取り除
く洗浄工程（ｆ）と、当該洗浄した固体金属粒子を乾燥
する乾燥工程（ｇ）を有し、上記（ｃ）工程において上
記粒子合一防止剤は上記溶融金属粒子に吸着及び／又は
反応し少なくとも該溶融金属粒子間の合一を防止し、上
記（ｃ）〜（ｇ）工程において固体金属粒子を微粒子化
することを可能とした金属粉末の製造方法であって、上
記（ａ）〜（ｇ）の工程を一連の相関連した連続した工
程として制御して行なう金属粉末の製造方法を提供する
ものである。また、本発明は、（２）、（ｅ）工程にお
いて分離した液状物を直接又は該液状物より分散媒を再
生する分散媒再生工程（ｈ）を設けて再生したその分散
媒を、（ｂ）工程における分散媒の一部又は全部として
再使用する分散媒再使用工程を設け、該分散媒再使用工
程を該（ｂ）工程と相関連した連続した工程として制御
して行なう請求項１に記載の金属粉末の製造方法、
（３）、（ｆ）工程において取り除いた付着物を含有す
ることがある使用済みの洗浄剤を直接又は該使用済みの
洗浄剤より洗浄剤を再生する洗浄剤再生工程（ｉ）を設
けて再生したその洗浄剤を該（ｆ）工程で使用する洗浄
剤の一部又は全部として再使用する洗浄剤再使用工程を
設け、該洗浄剤再使用工程を該（ｆ）工程と相関連した
連続した工程として制御して行なう上記（１）又は
（２）の金属粉末の製造方法、（４）、（ｆ）工程にお
いて使用する洗浄剤は４０℃における蒸気圧が少なくと
も１５ｋＰａ、気化潜熱が大きくても１００ｋＪ／ｋｇ
である上記（１）ないし（３）のいずれかの金属粉末の
製造方法、（５）、（ｇ）工程において固体金属粒子に
付着する液状物が該固体金属粒子に対して０．０１〜１
％とるなように乾燥し、該固体金属粒子の粉末が酸化及
び粉塵化するのを抑制する上記（１）ないし（３）のい
ずれかの金属粉末の製造方法、（６）、（ｄ）工程にお
いて溶融金属粒子分散物を冷却することにより該溶融金
属粒子を凝固させて固体金属粒子化することを、二重管
の内側管に該溶融金属粒子分散物を流通させ、外側管に
冷媒を流通させることにより行なう上記（１）ないし
（５）のいずれかに記載の金属粉末の製造方法、
（７）、二重管は水平に対する角度が４５〜９０度に設
置される請求項６に記載の金属粉末の製造方法、
（８）、（ｂ）工程における粒子分散用媒体と粒子合一
防止剤との混合物である分散媒の加熱は該分散媒を予備
加熱槽で予備加熱した後、加熱した輸送管に多くても１
０分を超えない滞留時間で流通させて本加熱を行なう上
記（１）ないし（７）のいずれかに記載の金属粉末の製
造方法を提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細について、主
として、固定子と回転子からなる攪拌機で溶融はんだを
分散させる油中アトマイズ法を例にとり説明するが、本
発明はこれにより何ら制限されるものでなく、特に微粒
化方法は液中に溶融金属を分散させる他の方法を包含す
るものである。低融点金属の微粉末を製造するには、図
１のフローチャートに示すように、例えば「はんだ」
（はんだの地金等の原料のはんだ）（以下、低融点金属
としてはんだの場合を例示するが、他の低融点金属につ
いても準用でき、はんだの代わりに低融点金属やこれに
関していうことがある）を温度制御可能な「はんだ溶解
槽」に投入し、溶融してはんだ溶融物を調製するととも
に、「粒子分散用媒体」と「粒子合一防止剤」を「分散
媒加熱槽」で加熱混合して分散媒を調製する。上記「は
んだ溶解槽」より溶融はんだを例えば定量ギアポンプ等
により、上記「分散媒加熱槽」より加熱した分散媒を例
えば定量送液ポンプ等により、それぞれ配管を通し、好
ましくは特に前者は内部を加熱制御可能な配管（温度低
下によるはんだの凝固防止や、再スタートアップ時に配
管内のそれ以前の凝固したはんだを溶解し、流れが生じ
るようにするため）を通し、「微粒化装置」に供給す
る。ここで、好ましくはその混合物に加熱、必要に応じ
て冷却を行ないながら、溶融はんだの粒子を分散させる
分散エネルギーを付与し、上記分散媒に溶融金属粒子を
分散させることにより溶融金属粒子分散物を得る。次い
で、この溶融金属粒子分散物を「冷却凝固装置」に配管
を通して送り、ここでは「冷媒ｉｎ」（冷媒の導入）と
「冷媒ｏｕｔ」（冷媒導出）の間の冷媒の通過によって
冷却することによりその溶融金属粒子を凝固させて固体
金属粒子化する。引き続いてこの固体金属粒子を含む液
状物を「固液分離装置」に供給し、ここでその固体金属
粒子をその残りの液状物（「使用済分散媒」）と分離す
る。さらにその分離した固体金属粒子を「洗浄装置」に
おいて「洗浄剤」で洗浄し、その固体金属粒子の付着物
を取り除き、その付着物を含有する洗浄剤（「使用済洗
浄剤」）と固液分離する。そしてその分離した固体金属
粒子を「乾燥装置」において乾燥し、「製品はんだ粉」
（はんだ微粉末）を得る。

【００１０】また、図２のフローチャートに示すよう
に、図１のフローチャートにおいて２つの循環回路を追
加して設けてもよく、その一つは「固液分離装置」にお
いて、固体金属粒子と分離した残液を「使用済分散媒」
として「分散媒再生装置」によりそこに随伴されている
固形分を除去して再生し、上記「分散媒加熱槽」におい
て分散媒の全部又は一部（不足分は新鮮なものを補充す
る）として再使用し、これを繰り返し、分散媒を循環し
て使用する分散媒再使用工程を設けてもよい。他の一つ
は「洗浄装置」において、「使用済洗浄剤」を「洗浄剤
再生装置」により蒸留等により再生し、この「洗浄装
置」において「洗浄剤」の全部又は一部（不足分は新鮮
なものを補充する）として再使用し、これを繰り返し、
洗浄剤を循環して使用する洗浄剤再使用工程を設けても
よい。図２のその他のことは図１の場合と同様である。

【００１１】図１、２のいずれの場合も、各装置を使用
した一連の工程は、配管で接続した相関連した連続した
工程として制御して行なうことができる。例えば「はん
だ溶解槽」における加熱温度、「分散媒加熱槽」におけ
る「粒子分散用媒体」と「粒子合一防止剤」の混合比
率、その加熱温度、「微粒化装置」における溶融はんだ
と分散媒の比率、その加熱温度、分散エネルギーの大き
さ、「冷却凝固装置」における冷媒の通過速度及び温
度、「固液分離装置」における固液分離速度の調整、
「洗浄装置」における洗浄の程度、「乾燥装置」におけ
る乾燥の程度、「分散媒再生装置」における再生の程
度、「洗浄剤再生装置」における再生の程度、配管内部
の温度その他のことを、可能なものは数値化し、それぞ
れの装置や配管等の付属設備にもセンサーを設ける等の
ことで、実際に検知したデータと照合することにより、
コンピュータ処理する等のことにより、制御することが
できる。このことから、「制御」を「自動的に制御」あ
るいは「自動制御を含む制御」としてもよい。

【００１２】上記の「はんだ溶解槽」は、その材質はセ
ラミック材料、カーボン材料など溶融はんだに溶食され
ないものが好ましく、ＳＵＳ３１６、チタンなどの比較
的、溶融はんだに溶食されにくい金属を使用してもよい
が、さらに耐溶食性を高めるために、これらの金属に酸
化皮膜、窒化皮膜、窒化チタンなどのコーティング膜を
形成する処理をしたものが好ましい。はんだを溶解する
ために、ヒータを内蔵するが、そのヒータとしては、グ
ラファイトヒータ、セラミックヒータ、石英ヒータ、発
熱体を金属で被覆したヒータなどを使用できる。発熱体
を金属で被覆したヒータは「はんだ溶融槽」の材質を金
属にする場合と同様に、耐溶食性を高めるために、金属
に酸化皮膜、窒化皮膜、窒化チタンなどのコーティング
膜を形成する処理をしたものが好ましい。溶融はんだを
「微粒化装置」に配管を通して送るには例えば定量ギア
ポンプを用いるが、この際、溶融はんだの中に定量ギア
ポンプを丸ごと浸漬してもよい。溶融はんだの「微粒化
装置」に対する送液量は分散媒の「微粒化装置」に対す
る送液量に比例配分して決定すればよく、例えば前者１
に対し後者は１０〜１０００（体積比）が挙げられる。

【００１３】図１、２でははんだの微粉末（低融点金属
の微粉末）を製造する場合を例示したが、本発明におい
て、「低融点金属」とは、低融点純金属及び低融点合金
の少なくとも１種が挙げられ、低融点純金属のみ、低融
点合金のみ、両者を併用する場合があり、これらも図
１、２に準じてそれぞれの金属の微粉末を得ることがで
きる。低融点純金属としては、Ｇａ（２９．８℃（融
点、以下同様））、Ｉｎ（１５６℃）、Ｌｉ（１８６
℃）、Ｓｅ（２１７℃）、Ｓｎ（２３２℃）、Ｂｉ（２
７１℃）、Ｔｌ（３０２℃）、Ｐｂ（３２７℃）、Ｚｎ
（４１９℃）、Ｔｅ（４５２℃）等が挙げられ、その他
Ｃｄ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｎａも挙げられる。また、低融
点合金としては、６７Ａｇ／３３Ｔｅ（３５１℃）、９
７．２Ａｇ／２．８Ｔｌ（２９１℃）、４５．６Ａｇ／
５４．４Ｚｎ（２５８℃）、９５．３Ａｇ／４．７Ｂｉ
（２６２℃）、５２．７Ｂｉ／４７．３Ｉｎ（１１０
℃）、４７．２Ｉｎ／５２．８Ｓｎ（１１７℃）、９
５．３Ａｇ／４．７Ｐｂ（３０４℃）、８６．６Ａｇ／
３．４Ｌｉ（１５４℃）、８．１Ｂｉ／９１．９Ｚｎ
（２５４．５℃）等を挙げることができる。

【００１４】低融点金属としてははんだはよく知られて
おり、特にＰｂ／Ｓｎ共晶はんだは電子工業やその他の
分野で接合材料等に使用されているが、具体的には例え
ば１００％Ｓｎ（２３２℃）でもよいが、３７Ｐｂ／６
３Ｓｎ（１８３℃），４０Ｐｂ／６０Ｓｎ（１８３
℃），５０Ｐｂ／５０Ｓｎ（２１２℃），４４Ｐｂ／５
６Ｓｎ（１２５℃）等のＰｂ−Ｓｎ系、５０Ｐｂ／５０
Ｉｎ（１９８℃）等のＰｂ−Ｉｎ系、４９Ｓｎ／５１Ｉ
ｎ（１２０℃），４８Ｓｎ／５２Ｉｎ（１１７〜１２０
℃），６５Ｓｎ／３５Ｉｎ（１６２℃）等のＳｎ−Ｉｎ
系、４３Ｓｎ／５７Ｂｉ（１３９℃），４２Ｓｎ／５８
Ｂｉ（１３８℃）等のＳｎ−Ｂｉ系、９８Ｓｎ／２Ａｇ
（２２１〜２２６℃），９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ（２
２１℃），９６Ｓｎ／４Ａｇ（２３２℃），９５Ｓｎ／
５Ａｇ（２３２℃）等のＳｎ−Ａｇ系、９１Ｓｎ／９Ｚ
ｎ（１９９〜２０３℃），３０Ｓｎ／７０Ｚｎ等のＳｎ
−Ｚｎ系、９９．３Ｓｎ／０．７Ｃｕ（２２７℃）等の
Ｓｎ−Ｃｕ系、６０Ｃｄ／３０Ｚｎ等のＣｄ−Ｚｎ系、
９５Ｓｎ／５Ｓｂ（２３８℃）等のＳｎ−Ｓｂ系、３Ａ
ｇ／９７Ｉｎ（１４１℃）等のＡｇ−Ｉｎ系、８０Ａｕ
／２０Ｓｎ（２８３℃）等のＡｕ−Ｓｎ系、１０Ｓｎ／
８５Ｃｄ／５Ａｇ等のＳｎ−Ｃｄ−Ａｇ系、９５．５Ｓ
ｎ／３．５Ａｇ／１Ｉｎ等のＳｎ−Ａｇ−Ｉｎ系、８６
Ｓｎ／９Ｚｎ／５Ｉｎ（１９２℃），８１Ｓｎ／９Ｚｎ
／１０Ｉｎ（１７８℃）等のＳｎ−Ｚｎ−Ｉｎ系、９
５．５Ｓｎ／０．５Ａｇ／４Ｃｕ（２１６℃）、９６．
５Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕ等のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ
系、１６Ｓｎ／３２Ｐｂ／５２Ｂｉ（９９．５℃）、１
９Ｓｎ／３１Ｐｂ／５０Ｂｉ（９６℃）、３４Ｓｎ／２
０Ｐｂ／４６Ｂｉ（１００℃）、４３Ｓｎ／４３Ｐｂ／
１４Ｂｉ（１３６〜１６６℃）等のＳｎ−Ｐｂ−Ｂｉ
系、３５Ｓｎ／６４．５Ｐｂ／０．５Ｓｂ、３２Ｓｎ／
６６Ｐｂ／２Ｓｂ等のＳｎ−Ｐｂ−Ｓｂ系、１７Ｓｎ／
５７Ｂｉ／２６Ｉｎ等のＳｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系、９７．５
Ｐｂ／２．５Ａｇ等のＰｂ−Ａｇ系、９０．５Ｓｎ／
７．５Ｂｉ／２Ａｇ（２０７〜２１２℃）、４１．０Ｓ
ｎ／５８Ｂｉ／１．０Ａｇ等のＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ系、８
９．０Ｓｎ／８．０Ｚｎ／３．０Ｂｉ等のＳｎ−Ｚｎ−
Ｂｉ系等を挙げることができる。

【００１５】上記の「分散媒加熱槽」においては、図
１、２では「粒子分散用媒体」と「粒子合一防止剤」が
混合されるが、前者に後者を溶解して分散媒が得られ
る。「粒子分散用媒体」とは粒子を分散させるベースと
なる油性の液体のことであり、図示省略したが、別にタ
ンクを設け必要量を貯蔵しておき、ここから「分散媒加
熱槽」に必要量を供給するようにしてもよい。本発明に
おいて、「粒子分散用媒体」としては、低融点金属の融
点（溶融温度）以上の沸点（融点より小さくない沸点）
あるいは分解温度の使用可能上限温度を有し、粒子合一
防止剤を溶解させることができる有機化合物を挙げるこ
とができる。具体的には、例えばシリコンオイル、石油
精製によって作られる鉱油、エンジンオイルや、スピン
ドル油、マシン油、シリンダ油、ギヤ油等の工業用潤滑
油、あるいは化学合成によって作られる合成潤滑油（そ
の化学成分としては、炭化水素系としてポリブテン等の
ポリオレフィン、アルキルベンゼン等のアルキル芳香
族、非炭化水素系としてはポリグリコール、ポリフェニ
ルエーテルや、アルキルジフェニルエーテル等のフェニ
ルエーテル等のポリエーテル、また、ジエステル、ポリ
オールエステル、コンプレックスポリオールエステル、
天然油脂（トリグリセライド）等のエステルや、リン酸
エステル等のリン化合物、さらには前記化合物のフッ素
化ポリエーテル等が挙げられる。）が挙げられる。ま
た、椰子油、パーム油、オリープ油、ひまわり油、ひま
し油、大豆油、あまに油、菜種油、桐油、綿実油等の植
物油や、鯨油、牛脂等が挙げられ、流動パラフィン、デ
カン、ドデカン、テトラデカン、ヘキサデカン、オクタ
デカン、ウンデカン等の高級炭化水素化合物、グリセリ
ン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール等のグリコール類（ポリアルキレン
グリコールということもでき、上記のトリオール型、ジ
オール型のほかに、モノオール型（ニッサン・ユニルー
ブＭＢシリーズ（非水溶性タイプ）（ＭＢ−７、ＭＢ−
１１、ＭＢ−２２等）（商品名）、ニッサン・ユニルー
ブ５０ＭＢシリーズ（水溶性タイプ）（商品名）も挙げ
られる）、これらグリコール類の誘導体、トリメチルフ
ォスフェート、トリエチルフォスフェート、トリブチル
フォスフェート等のフォスフェート類、オクチルフェノ
ール、トリクロルフェノール、ノニルフェノール等の置
換フェノール類、トリクロロアニリンや、ジフェニル
系、トリフェニル系等の有機熱媒体、フェニルイミダゾ
ール、ウンデシルイミダゾール、ヘプタデシルイミダゾ
ール等が挙げられる。引火性のないものが火災の危険性
がない点で好ましい。なお、「粒子分散用媒体」は上に
挙げたものの混合物でもよく、その際、貯槽を２個以上
設け、それぞれに混合する各物質を別々に貯蔵してお
き、各貯槽より混合する物質を供給するようにしてもよ
い。

【００１６】上記の「粒子分散用媒体」は、その使用可
能上限温度より高くなく、低融点金属の溶融温度より高
い温度で使用されること、その加熱は不活性ガス雰囲気
下で行うことが好ましく、例えばその使用可能温度は１
２０〜４７０℃の範囲で選択することができるが、通常
は使用可能温度を上記有機物の分解温度以下にする。こ
の粒子分散用媒体には、酸化防止剤を添加し、その加熱
時の酸化を防止することが好ましく、不活性ガス雰囲気
下であっても微量含まれることがある酸素による酸化を
防止することができる。酸化防止剤としては、例えば油
脂、ゴムあるいは合成樹脂等に使用されているものが使
用でき、例えばフェノール系酸化防止剤、ビスフェノー
ル系酸化防止剤、ポリマー型フェノール系酸化防止剤、
硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤等が挙げられる。
そのほかに、酸化抑制効果を有するイミダゾール類を併
用してもよく、単独で用いてもよい。これらの化合物の
具体例は特開平９−４９００７号公報に記載されている
ものを挙げることができる。

【００１７】本発明において、「粒子合一防止剤」は、
溶融金属粒子相互間の融合による合一を防止するが、溶
融金属粒子の固化した金属粒子同士や、溶融金属粒子と
その固化した金属粒子同士の間の合一を防止することが
あってもよい。一般にエマルション等の分散媒に分散質
（粒子）を分散させた場合には、その不安定化してゆく
過程は、クリーミング（粒子が分散媒との比重差により
浮上又は沈降する現象）、凝集（粒子が接近したとき引
力により粒子同士が付着する現象）、合一（粒子が合体
し合一となる現象）の段階に順次進むものとされてい
る。粒子表面に界面活性剤や高分子が吸着されると、凝
集の段階ではその吸着膜を介して接触するので、粒子表
面のズリ応力などのためにその吸着膜が脱離したり、押
し退けられて粒子同士が直かに接触し、合一するような
ことがないように、その合一を防ぐために吸着性の強い
層を粒子表面に作ることが重要であり、そのためには分
散質粒子と分散媒の両方に大きな親和性を持つ物質を使
用し、さらにその吸着層は表面粘性・表面弾性が大きい
ことも同時に重要であるとされている（「界面現象の化
学」（三共出版）第１６〜１８頁）。

【００１８】図１、２において、「粒子合一防止剤」は
「粒子分散用媒体」とともに「分散媒加熱槽」に投入さ
れ、前者は後者に対して一定割合（後述）混合され、そ
の際攪拌することも好ましいが、「粒子合一防止剤」が
固形物の場合は、スクリューフィーダーなどで計量して
投入すればよく、それが液状物の場合には、定量ポンプ
により定量供給すればよい。「粒子合一防止剤」と「粒
子分散用媒体」の混合物である分散媒は、次の工程の
「微粒化装置」には高温で送液するが、この分散媒が熱
的に不安定な場合にはその高温で長時間滞留させると、
この分散媒が熱により変質し、粒子の合一を防止する効
果が小さくなる場合があるので、「微粒化装置」に送液
する温度よりも５０〜１００℃低い温度までは「分散媒
加熱槽」で予備加熱し、別に設ける滞留時間の短いライ
ン加熱炉（加熱輸送管）によって「微粒化装置」に送液
する温度まで加熱し、精密に温度制御するとよい。この
場合の分散媒の滞留時間は以下の式により求められる
が、滞留時間は多くても１０分間（１０分間以下）が好
ましい。滞留時間（分）＝ライン加熱炉の液容積（Ｌ）÷送液流
量（Ｌ／分）

【００１９】「粒子合一防止剤」としては、金属粒子、
特に溶融金属粒子の表面に吸着及び／又は反応する化合
物が使用されるが、具体的には、以下のものが挙げられ
る。 (i) ロジン及び／又はその誘導体（ロジン類）（ａ）ロジンの例：トール油ロジン、ガムロジン、ウッ
ドロジン、（ｂ）ロジン誘導体の例：水添ロジン、重合ロジン、不
均一化ロジン、、アクリル酸変性ロジン、マレイン酸変
性ロジン、ロジンアルコール、ロジンアミン、ロジン石
鹸等トール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジンは、アビエ
チン酸類（アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ネオ
アビエチン酸）を主成分とし、ピマール酸、パラストリ
ン酸、イソピマール酸、その他の樹脂酸を構成成分に有
し、これらの成分比が異なるものである。ロジン石鹸は
ロジン又はカルボキシル基を有するロジン誘導体の金属
塩であり、その金属としてはＮａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍ
ｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ等が挙げられるが、はんだ
材料の観点からはＳｎの塩が好ましく、一方、「粒子合
一防止剤」としての粒子の合一を防止する作用の点から
は、ロジン又はカルボキシル基を有するロジン誘導体は
カルボキシル基の数が多い方が好ましく、好ましくは一
塩基酸変性ロジンの金属塩、より好ましくは二塩基酸変
性ロジンの金属塩がよい。（ｃ）α，β−不飽和モノカルボン酸及び／又はα，β
−不飽和ジカルボン酸と精製ロジンとの付加反応物を水
素化反応して得られる無色ロジン誘導体（特開平５−８
６３３４号公報）も挙げられる。（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つの類の各類少なくとも
１種が用いられるが、金属粒子、特に溶融金属粒子の表
面に親和性（吸着性及び／又は反応性）があるものが好
ましい。これらの中で特に、一塩基酸（アクリル酸、メ
タクリル酸、クロトン酸等）変性ロジン、グリコール酸
変性ロジン及び二塩基酸（マレイン酸、無水マレイン
酸、フマル酸等）変性ロジン及びこれらの金属塩が好ま
しい。

【００２０】(ii) トリアゾール類ベンゾトリアゾール及び／又はその誘導体 (iii) イミダゾール及び／又はその誘導体 (iv) アミン化合物芳香族アミン（アニリン、ｏ−トルイジン、ｍ−トルイ
ジン、ｐ−トルイジン）、脂肪族アミン及び環状ケトア
ミン等 (v) 脂肪酸等のカルボキシル基を有する有機酸及び／又
はその金属塩ジカルボン酸、ポリカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸
（例えば１２−ヒドロキシステアリン酸、リシノール酸
等）、芳香族カルボン酸、アミノカルボン酸、高級脂肪
酸（オレイン酸、ステアリン酸等）等の炭素数が少なく
とも８（８以上）の脂肪酸、アクリル酸、ポリアクリル
酸及びこれらの金属塩ここで上記各有機酸の金属塩は一
般的には金属石鹸と呼ばれるが、その金属としてはＮ
ａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ等が
挙げられるが、はんだ材料の観点からはＳｎの金属塩が
好ましく、一方、「粒子合一防止剤」としての粒子の合
一を防止する作用の点からは、カルボキシル基を有する
有機酸（カルボン酸）は炭素数が少なくとも８（８以
上）の直鎖の脂肪酸又はヒドロキシ脂肪酸の金属塩が好
ましく、特にステアリン酸の金属塩、１２−ヒドロキシ
ステアリン酸の金属塩、リシノール酸の金属塩が好まし
い。なお、脂肪酸や１２−ヒドロキシステアリン酸等の
その誘導体の金属塩は脂肪酸石鹸ということもできる。 (vi)ヒドラジン類水加ヒドラジン、アルキルヒドラジン化合物（ベンジル
ヒドラジン、ｔｅｒｔ−ブチルヒドラジン塩酸塩、イソ
プロピルヒドラジン硫酸塩、ヒドラジノ酢酸メチル塩酸
塩 (vii) ピラゾール類 (viii)アゾ化合物 (ix) アクリル樹脂、フェノール樹脂等の熱可塑性樹脂 (x) プロパギルアルコール、ブチンジオール、ヘキシノ
ール、エチルアクシノール等のアルコール類 (xi)イソシアネート類 (xii) 含硫黄系化合物チオ尿素、Ｎ置換アルキルチオ尿素などのチオ尿素類と
分子中に−ＳＨ基（メルカプト基）を有する複素環化合
物（２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプト
ベンゾイミダゾール等） (xiii)高分子アミン系化合物ポリ４−ビニルピリジン等

【００２１】これらの(i) 〜(xiii)は各類に属するもの
だけの場合のみならず、複数の類に属する複数のもので
もよい。金属に対するカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）の
作用については、金属表面に−ＣＯＯ−Ｍｅ（金属）−
ＯＯＣ−のように化学吸着する場合と、−ＯＨのように
−Ｏ^-−Ｈ⁺／Ｍｅ^{- +}／−Ｏ^-−Ｈ⁺のような電荷の
引力により物理吸着する場合があり、前者は化学反応を
伴うので吸着熱は多く、高い活性化エネルギーを必要と
し、物理吸着よりそのエネルギーが高いのでその吸着力
は強く、高温での離脱を起こりにくくすることができ
る。

【００２２】上記「はんだ溶解槽」で調製された溶融は
んだ（溶融低融点金属）と上記「分散媒加熱槽」等で調
製された分散媒は「微粒化装置」に供給され、ここで分
散処理がなされるが、本発明において、「分散媒に粒子
を分散させる分散エネルギーを付与する」とは、塊ある
いは粗粒子を分断して細かく粒子化し、その粒子が凝集
ないしは合一するのを防止するための機械的エネルギー
を付与することであり、上記の分散媒に低融点金属の溶
融体を分断して粒子にして分散することが好ましいが、
低融点金属の塊、粉末を分散させるものでもよく、両者
が共存するような場合でもよく、後者はその分散中ある
いはその後に加熱すれば溶融金属粒子として分散させる
ことができる。上記「微粒化装置」はバッチ式のもので
もよく、その際その上流にバッファタンクを設け、ここ
から一定量供給して「微粒化装置」で処理し、その処理
の後に、また同様のことを繰り返すように、バッファタ
ンクと「微粒化装置」とを連動させて自動運転し、比較
的大量生産を実現することもできるが、その生産量をさ
らにスケールアップしたい場合や、生産性をさらに向上
させたい場合、さらには装置が簡略化できる点からは、
上記の溶融はんだと分散媒を連続的に供給しながら順次
処理する連続式のものが好ましい。

【００２３】例えば回転子と固定子からなるジェネレー
ターを有する攪拌分散装置、超音波装置、高圧ホモジナ
イザー、特開平９−７５６９８号公報、特開平１０−１
６１６６７号公報、特開平１１−３４７３８８号公報に
記載の高速攪拌機が挙げられる。回転子と固定子からな
るジェネレーターを有する攪拌分散装置としては、例え
ば図３、４に示すものが挙げられる。図３、４に示すよ
うに、凹状体（深い皿状体）の周壁に放射状に先端側に
開放する切り溝４，４・・を有する固定子１に対して回
転子２（軸の両側の２枚翼）を高速回転させ、上記の粒
子分散用媒体に粒子合一防止剤を混合溶解させて得られ
る分散媒に、低融点金属の溶融液を加えた混合液である
被処理液を吸い込ませ、固定子１と回転子２との間で働
く高剪断作用によりその被処理液中の低融点金属の溶融
体を分断して粒子化し、その溶融金属粒子の分散液を切
り溝４，４・・から排出させるものである。５は回転軸
である。図３の高剪断装置は、図５に示すように、処理
槽６の内側底部に底面から離間して配置され、その回転
軸５（図５では見えない）が上端蓋板７に気密に貫通し
ている筒体に挿入されてこれにモータ８（回転数コント
ローラ８ａにより回転数を制御することができる）によ
る回転力が伝達されるようになっている。密閉可能に着
脱自在に設けられた上記蓋板７に導入孔と排出孔（矢
印）が設けられて処理槽６の内部は不活性ガスが常時流
通可能で不活性ガス雰囲気下に保つことができる。処理
槽６の底部及び両側面部がその外側に設けたヒータ１
０、１０、１０により加熱されることにより、この高剪
断装置を埋没させるように入れられた上記の粒子分散用
媒体及び粒子合一防止剤の混合液である分散媒と低融点
金属の溶融液の混合液ａは適切な処理温度まで加熱され
た状態で、高速回転されることにより上記被処理液が得
られる。この際、熱電対１１によりこの被処理液の温度
を検知して温度コントローラ１２により上記ヒータの発
生熱量を制御し、この被処理液の温度を適切に制御する
ことができる。処理槽６と上記ヒータ１０、１０、１０
の間には銅パイプが処理槽６を囲むように配置され、冷
却水を流すことにより、攪拌中の被処理液の所定値以上
の温度上昇を防止することができる。なお、邪魔板９は
旋回流の発生により液面中央部が低下したときに気体を
巻き込むことを防止する。１３は上記ヒータを埋め込ん
だ耐熱材を内装した処理槽受容支持体である。具体的に
は、固定子と回転子を有する攪拌機として、例えばキネ
マティカ社（スイス）製の分散機、ＩＫＡ社（ドイツ）
製の分散機、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎ社（イギリス）製の分
散機、大平洋機工製のキャビトロン、エム・テクニック
社製のクレアミックスなどが挙げられる。回転子の直径
は少なくとも８０ｍｍ（８０ｍｍ以上）、周速は少なく
とも１５ｍ／秒（１５ｍ／秒以上）、回転子と固定子の
クリアランスは多くても１ｍｍ（１ｍｍ以下）が好まし
い。また、上記の被処理液はこの回転子と固定子により
発生する流れの吸い込み側の近傍に供給するのがよい。

【００２４】また、超音波装置は、ホモジナイザーやそ
の他の攪拌機により上記処理液を攪拌しながら超音波エ
ネルギーをその被処理液に付与するものであり、これに
よっても加熱しながらその処理液を処理することにより
低融点金属の溶融体を分断して微粒化することができ
る。超音波振動を発生させるには、発振器と振動子を分
離したセパレート型、これらを一体化した一体型、ある
いは投げ込み型のもの、平置タイプののもののいずれを
用いてもよい。周波数の異なる超音波振動を合わせ使用
した併用型のものでもよい。具体的には、例えば日本精
機製作所製の多連超音波分散装置、エスエムテー社製の
３連式超音波分散機が挙げられる。また、高圧ホモジナ
イザーは、処理液に圧力をかけて狭い間隙を通過させ、
高圧から低圧に瞬間に圧力を低下させ、その際発生する
キャビテーションの作用を利用して微粒化することを特
徴とするものである。具体的には、スギノマシン社製ア
ルティマイザー、みずほ工業社製マイクロフルダイザ
ー、三和機械社製高圧式ホモゲナイザーＨシリーズ、日
本Ｂ．Ｅ．Ｅ．社製の高圧ホモジナイザー、中菱エンジ
ニアリング社製ナイマイザーシステム、ＮｉｒｏＳｏ
ａｖｉ社（イタリア）製の高圧ホモジナイザーなどがあ
る。そのほか、特殊機化工業社製のフィルミックス、そ
の他の液中で分散、乳化、微粒化ができる装置でもよ
い。

【００２５】上記の各分散装置は、粒度分布をシャープ
にしたり、処理量を大きくするため等必要に応じて、組
み合わせ使用してもよく、その際並列あるいは直列に接
続してもよい。また、上記の各メーカーの各分散装置等
は、上記被処理液を加熱したり、得られた処理液を冷却
する装置、温度調節指示計（図５では設けられている）
や、洗浄装置、底抜き弁、さらには処理槽内部の圧力を
調整する場合には圧力調節器を設けてもよい。「微粒化
装置」の上記各分散装置で微粒化された溶融はんだ液滴
（溶融低金属液滴）は、メッシュ（ふるい）を通した
り、あるいは重力沈降を利用して、十分に微粒化してい
ない、粗大粒子を除き、十分に微粒化したものだけを取
り出すようにしてもよい。その際、液体サイクロンを利
用して粗大粒子を分別し、その各分散装置等に戻すなど
の対策を取ってもよい。なお、「微粒化装置」の上記各
分散装置と「分散媒加熱槽」とを連通する別の流通路を
設け、その各装置での処理を行なうスタートアップ時に
加熱による温度が所定の値になって安定するまで、上記
の分散媒のみを「分散媒加熱槽」からこの各装置に定量
送液ポンプなどで送液し、その安定後は再び「分散媒加
熱槽」に戻すようにしてもよい。上記各分散装置におい
て回転数や振動数を高くする等分散用に高エネルギーを
付与できるようにすることにより、溶融金属粒子を例え
ば好ましくは平均粒径十数μｍ以下（大きくても十数μ
ｍ）、より好ましくは１０μｍ以下（大きくても１０μ
ｍ）にすることができる。

【００２６】上記の各使用材料は、上記粒子分散用媒体
１００ｇに対して、上記の低融点金属を０．１〜１００
ｇ、好ましくは１〜５０ｇ、特に好ましくは２〜２０ｇ
の割合で、上記の粒子合一防止剤は、その粒子分散用媒
体１００ｇに対して、０．０１〜１０ｇの割合で用いる
ことが好ましい。低融点金属の割合がこれより少ない
と、製造効率が低くなり、これより多いと、粒子合一防
止剤が上記値より少ない場合と同様に、分散媒中に分散
された溶融金属粒子の合一を防止する効果が低くなる。
粒子合一防止剤が上記値より多くても、その効果は飽和
し増加し難くなる。

【００２７】このようにして、粒子合一防止剤を含有す
る分散媒に溶融金属粒子を分散させて得られる処理液
（スラリー）は必要に応じて粗大粒子を分離しながら、
図１、２に示すように、「冷却凝固装置」に供給され、
その溶融金属の凝固点以下に冷却されてその溶融金属粒
子が固化され固体金属粒子とされる。「冷却凝固装置」
としては、上記の粗大粒子を分離したスラリーが通る内
側管を外側から囲むジャケットを有する、単純な構造の
冷却二重管がよい。このジャケットには水などの冷媒が
流通されるが、内側管内の所定の位置での上記スラリー
の温度が一定になるように冷媒の流量が調節される。こ
の二重冷却管の設置角度は水平に対し、４５〜９０度が
好ましい。４５度より小さいと生成された固体金属粒子
が堆積し易くなる。また、この二重冷却管による冷却
は、次の工程の「固液分離装置」による処理を容易にし
たり、図２において、「使用済分散媒」を「分散媒再生
装置」により再生した後、「分散媒体加熱槽」に戻して
再使用する際に、再加熱に必要な熱エネギーを節約する
ため、低融点金属が例えばはんだである場合には、はん
だの液滴が固化する温度以下の、はんだの融点より２０
〜１００℃程度低い温度にとどめておくことが好まし
い。なお、その冷却方法としては、図５の装置のように
水冷したり、装置の容器中で放冷してもよいが、その処
理液をプールして攪拌しながらその全体に冷却用媒体を
投入して急冷してもよく、冷却用媒体にその処理液を連
続的に注入してもよい。この冷却用媒体は上記の分散媒
であってもよく、その他のものであってもよく、揮発性
のものでもよい。

【００２８】このようにして得られる粗大粒子を除いた
固体金属粒子を含有するスラリーは、図１、２に示すよ
うに、「固液分離装置」に送られ、ここで固体金属粒子
とその他の残液とが分離される。「固液分離装置」の上
流にはスラリーバッファタンクを設け、このスラリーを
ある一定量貯留できるようにし、ここから必要に応じて
「固液分離装置」に供給するようにしてもよい。「固液
分離装置」としては、特に限定されるものではないが、
固体金属粒子を含有するスラリーの性状、例えば固体金
属粒子の粒度分布、固体金属粒子を除いた残液の粘度、
固形分濃度等により各種の装置を選択して使用すること
が好ましい。液体サイクロンや、自然沈降を利用するも
の、濾過機（オリバーフィルター、水平ベルトフィルタ
ー、ロータリーフィルター、セラミックフィルター、フ
ィルタープレス、遠心濾過機など）などを使用してもよ
いが、固体金属粒子の粒径の小さい場合や残液の粘度が
高い場合には遠心分離機、特には遠心デカンタで固液分
離するのがよい。遠心デカンタによる固液分離処理は、
固体金属粒子を含有するスラリーが連続的に供給され、
固形分である固体金属粒子と液体の残液が順次分離さ
れ、連続的に処理されるのが好ましいが、その際、固体
金属粒子のうち粒径の小さ過ぎるものは残液の側に随伴
させるようにしてもよい。遠心デカンタは、分離しよう
とする固体金属粒子の粒径、残液の粘度、固体金属粒子
と残液の比重差等に応じて、遠心力を加減するように回
転数等を調整することができ、その調整が容易である点
でも好ましい。なお、遠心デカンタで分離された固体金
属粒子には残液が１０％（重量基準）前後付着している
ので、固体金属粒子は泥状物あるいはケーキ状物として
得られる。遠心デカンタを使用する場合には、不活性ガ
ス存在下で密閉して固液分離の処理を行えるものが、固
体金属粒子及び残液の酸化を防止したり（後述するよう
に、残液は再生して使用する）、また、残液に引火性の
ものが含まれている場合には火災の危険を回避するため
にも好ましい。また、装置内を容易に洗浄できるものが
好ましい。具体的には、巴工業社製のタテ型遠心デカン
タＴＲＶシリーズなどが好ましい。

【００２９】「固液分離装置」により分離された、上記
の残液の付着した固体金属粒子は、その付着物をある程
度まで洗浄するために、図１、２に示すように、「洗浄
装置」により洗浄することが好ましいが、洗浄しないで
使用できる場合もある。その「洗浄装置」としては、上
記の残液の付着した固体金属粒子をタンクの中で洗浄剤
に浸漬し、好ましくは攪拌機等で攪拌できるものがよい
が、このように攪拌すると、リパルプ（残液の付着した
固体金属粒子を洗浄剤中に再分散させること）後、固体
金属粒子の残液の付着物を洗浄剤に置き換えることがで
き、その後に今度は固体金属粒子と洗浄剤等の残液との
固液分離を行なうと、例えば洗浄剤に揮発性の溶剤を用
いた場合には、固体金属粒子に付着した溶剤は揮発によ
り容易に除去できるように、洗浄剤は上記の分散媒を主
とした残液よりは固体金属粒子から分離するのが容易な
ものの種類やその分離手段を選択できるので、固体金属
粒子そのものを得られ易くすることができる。リパルプ
と、これに続く固液分離を繰り返せばその回数が多いほ
ど、付着物が段々少なくなるように高度に洗浄され、不
純物のより少ない固体金属粒子が得られる。固体金属粒
子と洗浄剤等との残液との固液分離を行なうには、例え
ば固体金属粒子の粒度分布、洗浄剤等の残液の粘度、固
形分濃度等により各種の装置を選択して使用することが
好ましい。液体サイクロンや、自然沈降を利用するも
の、濾過機（オリバーフィルター、水平ベルトフィルタ
ー、ロータリーフィルター、セラミックフィルター、フ
ィルタープレス、遠心濾過機など）などを使用してもよ
いが、平均粒径１０μｍ以下の固体金属粒子の粉末を得
たい場合には遠心分離機、特には遠心デカンタを使用す
ることが好ましい。

【００３０】遠心デカンタによる固液分離処理は、固体
金属粒子を含有する洗浄剤のスラリーが連続的に供給さ
れ、固形分である固体金属粒子と液体の残液が順次分離
され、連続的に処理されるのが好ましいが、その際、固
体金属粒子のうち粒径の小さ過ぎるものは残液の側に随
伴させるようにしてもよい。遠心デカンタは、分離しよ
うとする固体金属粒子の粒径、残液の粘度、固体金属粒
子と残液の比重差等に応じて、遠心力を加減するように
回転数等を調整することができ、その調整が容易である
点でも好ましい。また、この遠心デカンタの固形分排出
口と残液排出口の間に二重管等を使用して洗浄剤を投入
できるようにすれば、向流接触による洗浄を行うことが
でき、効率のよい洗浄を行うことができる。遠心デカン
タを使用する場合には、不活性ガス存在下で密閉して固
液分離の処理を行えるものが、固体金属粒子及び残液の
酸化を防止したり（後述するように、残液は再生して使
用する）、また、残液に引火性のものが含まれている場
合には火災の危険を回避するためにも好ましい。また、
装置内を容易に洗浄できるものが好ましい。具体的に
は、巴工業社製のタテ型遠心デカンタＴＲＶシリーズな
どが好ましい。

【００３１】洗浄剤としては、準水系洗浄剤のグリコー
ルエーテル型、水溶性溶剤型、その他の溶剤型、テルペ
ン型、石油系溶剤型（以上、日刊工業新聞社発行（１９
９９年９月）「よくわかる洗浄のすべて」第４５〜５５
頁）、非水系洗浄剤の炭化水素系洗浄剤（ノルマルパラ
フィン系、イソパラフィン系、ナフテン系、芳香族
系）、アルコール系洗浄剤（イソプロピルアルコール、
エタノールなど）、シリコーン系洗浄剤、フッ素系洗浄
剤、塩素系洗浄剤、臭素系洗浄剤（以上、上記「よくわ
かる洗浄のすべて」第５６〜９０頁）のほか、アセト
ン、メチルエチルケトン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、酢酸エチル、酢酸ブチル、シクロヘキサンなどが挙
げられる。これらの洗浄剤のうち、固体金属粒子の酸化
防止のためには、水分溶解性の低いもの、吸湿性の小さ
いのもが好ましく、非引火性もしくは低引火性のものが
火災の危険性の点からは好ましいが、引火防止の対策を
することにより、引火性の高いものでも使用できる。ま
た、後述するように、使用済洗浄剤を再生して再使用す
る場合には、固液分離したときの残液から蒸留により洗
浄剤を分取するときは、その残液、すなわち分散媒に含
まれる粒子分散用媒体、粒子合一防止剤よりも蒸気圧が
大きく、単一物質で沸点が低く、蒸発潜熱が小さく、分
散媒や固体金属粒子に残留しても問題がないか、その影
響の小さいものが好ましい。洗浄剤による洗浄の程度
は、その洗浄前の固体金属粒子に付着する残液が幾分残
留するようにすると、その残液に含まれる特に粒子分散
用媒体として難揮発性の物質が使用されているときは、
図１、２に示すように、「乾燥装置」による乾燥工程後
の固体金属粒子の粉末の発塵性（粉塵化）を低くした
り、固体金属粒子の酸化を防止するようにしてもよい。
この場合、難揮発性の物質の残留量は固体金属粒子に対
して０．０１〜１％が好ましい。なお、本発明において
「％」とは「質量％」を意味する。

【００３２】「洗浄装置」により洗浄された上記の固体
金属粒子には洗浄剤が付着しており、そのままでもよい
場合もあるが、その付着物を取り除くために、図１、２
に示すように、「乾燥装置」により乾燥することが好ま
しい。この「乾燥装置」としては、上記洗浄剤に揮発性
の高いものを使用した場合には、気化により取り除くこ
とができるものであればよく、特に限定されるものでは
なく、加熱乾燥、減圧乾燥あるいは両者を併用する装置
が挙げられるが、固体金属粒子がはんだ粒子の場合に
は、５０℃前後の間接加熱と減圧乾燥を併用することが
好ましく、その他の固体金属粒子を得る場合にもいずれ
か一方あるいは両方を乾燥温度を適宜変えて使用するこ
とができる。間接加熱の場合には、固体金属粒子を攪拌
させると効率よく乾燥でき、また、残留させた難揮発性
の残液（「微粒化装置」で処理後の固液分離時の残液）
を固体金属粒子に均一に付着させることができる（その
残液には「粒子合一防止剤」が含まれている）が、強過
ぎる攪拌は、例えばはんだ粒子では傷つけられ易いの
で、よくない。また、この「乾燥装置」は、被乾燥物を
連続式に供給し、順次乾燥して排出する連続式が好まし
いが、減圧乾燥の連続化は困難であるので、バッチ式で
もよく、その上流にバッファタンクを設け、ここに被乾
燥物を貯留しておき、ここから供給を受けて乾燥を行
い、その乾燥後に乾燥物を取り出し、再度同様のことを
行なう、バッファタンクと「乾燥装置」を連動させ、自
動運転することにより、固体金属粉末を大量に乾燥する
ことができる。具体的には、中央化工機社より市販され
ている振動乾燥機が好ましい。はんだ粉末を得る場合に
は、「微粒化装置」による処理物の固液分離時の残液の
粘度が比較的低い場合には、タナベウィルテック社など
が製造している濾過乾燥機を使用し、「微粒化装置」で
処理後の固液分離と、その固形分の洗浄、その洗浄液等
との固液分離及びその固形分の乾燥を１つの装置で行っ
てもよい。

【００３３】以上のように、図１、２に従って説明した
ように、「はんだ」（地金）から「製品はんだ」が得ら
れるが、はんだ粉末の製造コストを低減させるために、
「粒子分散用媒体」や「洗浄剤」を再利用することが好
ましい。すなわち、図２において、「固液分離装置」か
らは「使用済分散媒」が排出されるが、この「使用済分
散媒」は上述したように、所定の粒径の固体金属粒子を
分離した残液（粒径の小さ過ぎるものを含む場合があ
る）であるが、これをそのまま「分散媒加熱槽」に戻し
て使用できる場合もあるが、再生処理が必要な場合には
「分散媒再生装置」により再生してから、その戻すこと
を行なうことが好ましい。例えば、その残液に随伴させ
たあるいは随伴せざるえ得ない粒径の小さな固体金属粒
子、その他の付随的に生じる固形分を除く必要がある場
合には、遠心デカンタやシャープレス型やデラバル型の
遠心分離機、ロータリーフィルター、セラミックフィル
ターその他の濾過機のいずれかを使用すれば、これらを
取り除くことができる。清澄になった液体は「粒子分散
用媒体」と「粒子合一防止剤」の混合物（その比率は当
初のものとは相違してもよい）である分散媒であるの
で、送液ポンプによって「分散媒加熱槽」に戻される
が、好ましくはその前にバッファタンクを設け、そこに
貯留しここから必要に応じて供給するようにしてもよ
い。このようにして、「使用済分散媒」（分散媒）を連
続的に再利用できる。

【００３４】また、図２において、「洗浄装置」からは
「使用済洗浄剤」が排出されるが、この「使用済洗浄
剤」は上述したように、「洗浄装置」による洗浄処理に
より洗浄剤に、「固液分離装置」による処理により得ら
れた固体金属粒子に付着した付着物（「微粒化装置」に
よる処理物の固液分離時の残液）を含有したものである
が、これをそのまま「洗浄装置」に戻して使用できる場
合もあるが、再生処理が必要な場合には「洗浄剤再生装
置」によりその残液を除く再生を行ってから、その戻す
ことを行なうことが好ましい。その「洗浄剤再生装置」
としては、洗浄剤の揮発性が高く、上記残液の揮発性が
低い場合には蒸留により前者を分取し、その戻すことを
行えばよい。洗浄剤とその残液の蒸気圧の差が大きい場
合には単蒸留でもよいが、その蒸気圧の差が小さい場合
には連続多段蒸留を行えばよい。再生利用の点からは、
蒸留による分取が容易なように、洗浄剤の蒸気圧は４０
℃で少なくとも１５ｋＰａ（１５ｋＰａ以上）、気化潜
熱が大きくても１０００ｋＪ／ｋｇ（１０００ｋＪ／ｋ
ｇ以下）のものが好ましい。

【００３５】以上のようにして、「はんだ」（地金）か
ら「製品はんだ粉」が得られ、その際、「分散媒」や
「洗浄剤」を再利用することができるが、上記の各装置
の内には不活性ガス下でそれぞれの処理ができるように
することが好ましいことを述べたものもあるが、上記の
「分散媒再生装置」や「洗浄剤再生装置」その他の装置
の必要な部分についても不活性ガス下で処理や操作がで
きるようにすることが好ましく、このような不活性ガス
下で処理や操作を行うと、低融点金属、その溶融物、固
体金属粒子や、粒子分散用媒体、粒子合一防止剤につい
て酸化を防止できるとともに、さらに洗浄剤を含めて引
火防止となり、火災の危険を回避できる。また、各装置
の必要な部分に洗浄装置を設けておくと、微粒化する金
属の種類を切替えるときや、粒子分散用媒体、粒子合一
防止剤、洗浄剤を切り換えるときの洗浄が容易で、これ
らの切替えによる製品の汚れ（コンタミネーション）を
防止することができる。このようにして得られる製品の
金属微粉末の固体金属粒子の形状及び粒径は、「微粒化
装置」において加熱された分散媒中に分散された溶融金
属粒子の形状及び粒径によって定まり、その溶融金属粒
子は表面張力によりほぼ真球になるので、その固体粒子
もほぼ真球になる。他方、その固体粒子の粒径を小さく
するには、その溶融金属粒子の径を小さくすればよく、
そのためには上述したように各分散装置の回転数や振動
数を高くする等のことと、分散用エネルギーを付与する
時間、被処理液の加熱温度、処理時間等の分散装置の操
作条件や、低融点金属、粒子分散用媒体及び粒子合一防
止剤のそれぞれの種類や使用割合などにより定まるが、
平均粒径で２〜３０μｍにすることができる。なお、
「金属粉末の製造方法」を「球状の金属粉末の製造方
法」、「球状の金属微粉末の製造方法」、「球状の金属
微粒子の製造方法」としてもよい。このようにして微粒
子の金属粒子、特に球状の微粒子の金属粒子を、粒子分
散用媒体の低融点金属に対する割合を少なくし、製造過
程で消費するその粒子分散用媒体等の成分を少なくし
て、金属粉末微粒子を工業的に効率より、大量生産する
ことができる。上記の金属微粉末の製造方法により得ら
れた金属微粉末は、例えばはんだ粉末はソルダーペース
ト中８５〜９２％（フラックス：８〜１５％）用いられ
るが、球形の表面酸化の少ない微粉末であるので、はん
だ付ランドのピッチの狭くなってきている最近のプリン
ト回路基板に対するリフローはんだ付用として好まし
い。

【００３６】

【実施例】実施例１図１のフローチャートにしたがって、「はんだ」として
はんだの地金（Ｓｎ−Ｐｂ共晶合金（６３Ｓｎ／３７Ｐ
ｂ）（はんだ合金））を「はんだ溶解槽」（内部が窒素
ガス雰囲気下）に投入し、溶融してはんだ溶融物を調製
するとともに、「粒子分散用媒体」としてユニルーブＭ
Ｂ−２２（日本油脂社製）（ポリアルキレングリコー
ル）を、「粒子合一防止剤」として水添かつアクリル酸
変性ロジン（ＫＥ−６０４（荒川化学工業社製））（粒
子分散用媒体と粒子合一防止剤の合計に対して２％）を
「分散媒加熱槽」（内部が窒素ガス雰囲気下）で混合
し、「微粒化装置」に送液する温度よりも５０〜１００
℃低い温度までは「分散媒加熱槽」で予備加熱し、別に
設ける滞留時間の短い（１０分以下）ライン加熱炉（加
熱輸送管）によって「微粒化装置」に送液する温度まで
加熱し、精密に温度制御し、加熱した分散媒を調製す
る。上記溶融はんだを例えば定量ギアポンプにより、２
０Ｋｇ／ｈｏｕｒ、また、上記加熱した分散媒を例えば
定量ポンプにより、２００Ｋｇ／ｈｏｕｒ、それぞれ配
管を通し、前者は内部を加熱制御可能な配管（１９０℃
に調整）を通し、上記質量比（１：１０）の割合でそれ
ぞれ等速で連続して「微粒化装置」に供給する。ここ
で、一定温度（１９０℃）下に両者は連続的に混合され
ながら、粒子を分散させる分散エネルギーが付与され、
上記分散媒に溶融はんだ粒子を分散させた溶融はんだ粒
子分散物が連続的に得られるが、そのためには固定子と
回転子からなる分散機（回転子の直径８０ｍｍ以上、周
速１５ｍ／秒以上、回転子と固定子のクリアランスは１
ｍｍ以下）を用いる。

【００３７】次いで、「冷却凝固装置」として、６０度
の角度に設置された冷却二重管を用い、上記の溶融はん
だ粒子分散物を配管を通して連続的に、その冷却二重管
の内側管に送り、その外側のジャケットに冷却水を通水
することにより冷却し（図１中、「冷媒ｉｎ」と「冷媒
ｏｕｔ」の間の冷媒の通過による冷却）、その溶融はん
だ粒子を凝固させて固体粒子化する。引き続いてこの固
体はんだ粒子を含む液状物を「固液分離装置」として、
巴工業社製のタテ型遠心デカンタＴＲＶシリーズの一つ
の装置に連続的に供給し、ここでその固体はんだ粒子を
その残りの液状物と連続的に分離し、はんだ量で１９Ｋ
ｇ／ｈｏｕｒ処理できた。さらにその分離した固体はん
だ粒子を「洗浄装置」としてリパルプ槽及び別のデカン
タで、「洗浄剤」として酢酸エチルを用いてリパルプ槽
で洗浄し、遠心デカンタによりはんだ粉と洗浄剤を固液
分離することにより洗浄し、その固体はんだ粒子の付着
物を取り除き、「使用済洗浄剤」は回収する。洗浄剤の
使用量はリパルプ槽で３８Ｋｇ／ｈｏｕｒ、遠心デカン
タで１９Ｋｇ／ｈｏｕｒであった。そしてその洗浄した
固体はんだ粒子を「乾燥装置」として、中央化工機社製
の振動乾燥機により乾燥し（乾燥温度５０℃）、「製品
はんだ粉」（はんだ微粉末）を１９Ｋｇ／ｈｏｕｒ得
る。なお、図１のフローチャートに従った各装置による
処理、その装置間の輸送は数値化したデータと、各装置
等に設けたセンサーからのデータとを照合しながら、可
能な限り自動化し、製造工程全体のプログラムに則って
コンピューター制御できる部分はそのようにした。ま
た、各装置間は配管で接続されており、原料から製品ま
で連続して処理できる。

【００３８】得られたはんだ微粉末は電子走査顕微鏡
（ＳＥＭ）で観察した結果、真球状の粒子であり、サテ
ライト粒子は全く認められなかった。また、その平均粒
径及び粒度分布をレーザー回折法により測定したとこ
ろ、平均粒径は９．５μｍ、粒度分布はε＝（Ｄ₉₀−Ｄ
₁₀）／Ｄ₅₀（Ｄ₉₀、Ｄ₁₀、Ｄ₅₀は順に粒子がその直径を
小さい方から数えられた場合に９０％、１０％、５０％
になったときの粒子の直径を表す。）で示した場合に
０．６５であった。また、得られたはんだ微粉末の収率
は９０％であった。εは小さいほど粒度分布が狭い、シ
ャープであることを示す。

【００３９】実施例２図２のフローチャートに示すように、図１のフローチャ
ートにおいて２つの工程を追加して設けたこと以外は実
施例１と同様にしてはんだ粉末を製造した。その一つは
「固液分離装置」において、固体はんだ粒子と分離した
残液を「使用済分散媒」とし、「分散媒再生装置」とし
て、遠心デカンタにより固形分を除去し、得られた清澄
液を回収分散媒として当初の量に対する割合が９０％に
なるように運転を行った。この再生分は上記「分散媒加
熱槽」において分散媒の一部（不足分１０％は新鮮なも
のを補充する）として再使用して運転を行った。一方、
「洗浄装置」において、「使用済洗浄剤」としての酢酸
エチル主体残液を「洗浄剤再生装置」として単蒸留装置
により蒸留により分取し、回収しながら運転を行った。
この回収酢酸エチルの回収率（得られた量の当初の量に
対する割合）は９０％になるようにした。この再生した
酢酸エチルはこの「洗浄装置」において「洗浄剤」の一
部（不足分は新鮮なものを補充する）として再使用でき
るようにして運転を行った。なお、図２のフローチャー
トに追加した上記の２つの工程についても自動化し、コ
ンピューターにより制御できるようにした。これらの工
程も各装置間は配管で接続されており、原料から製品ま
で連続して処理できる。得られたはんだ粉は実施例１の
ものと同じであった。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、溶融金属微粒化工程に
冷却凝固工程、固液分離工程、洗浄工程及び乾燥工程を
付加し、これらの工程を一連の相関連した工程として制
御することにより、金属粉末微粒子を工業的に効率良
く、大量生産することができ、これにより製造コストを
低減することができる。特に分散媒や洗浄剤を再生して
回収し、再使用すればその製造コストを一層低減するこ
とができる。そして、配線基板の微細なはんだ付け部に
も適用できる金属微粉末を工業的に効率良く、大量生産
できるとともに、この金属微粉末を用いたソルダーペー
スト組成物を用いてファインパターンのメタルマスク印
刷を行なうことができ、これにより電子部品の表面実装
等の高密度実装を行うことができ、電子機器の配線基板
の多機能化、軽薄短小化に応えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属粉末の製造方法の一実施例のフロ
ーチャートである。

【図２】その他の実施例のフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例で用いるジェネレータの正面
及び底面の説明図である。

【図４】その正面の縦断面の説明図である。

【図５】そのジェネレータを用いた装置の断面の概略説
明図である。

【符号の説明】

１固定子２回転子４切り溝５回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大橋勇司埼玉県入間市大字狭山ケ原16番地２タムラ化研株式会社内Ｆターム(参考） 4K017 AA02 EB00 EC00 ED00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料の低融点金属を溶融して溶融物を得
る工程（ａ）と、粒子分散用媒体と粒子合一防止剤とを
混合して得られる分散媒を無加熱又は加熱する工程
（ｂ）と、上記（ａ）工程から上記低融点金属の溶融物
を供給するとともに上記（ｂ）工程から上記分散媒を供
給し、かつ上記低融点金属の溶融物を微細な粒子に分散
させる分散エネルギーを付与し、該分散媒に溶融金属粒
子を分散させた溶融金属粒子分散物を得る溶融金属微粒
化工程（ｃ）と、該溶融金属粒子分散物を冷却すること
により該溶融金属粒子を凝固させて固体金属粒子化する
冷却凝固工程（ｄ）と、該固体金属粒子をその残りの液
状物と分離する固液分離工程（ｅ）と、当該分離した固
体金属粒子を洗浄剤で洗浄し該固体金属粒子の付着物を
取り除く洗浄工程（ｆ）と、当該洗浄した固体金属粒子
を乾燥する乾燥工程（ｇ）を有し、上記（ｃ）工程にお
いて上記粒子合一防止剤は上記溶融金属粒子に吸着及び
／又は反応し少なくとも該溶融金属粒子間の合一を防止
し、上記（ｃ）〜（ｇ）工程において固体金属粒子を微
粒子化することを可能とした金属粉末の製造方法であっ
て、上記（ａ）〜（ｇ）の工程を一連の相関連した連続
した工程として制御して行なう金属粉末の製造方法。
【請求項２】（ｅ）工程において分離した液状物を直
接又は該液状物より分散媒を再生する分散媒再生工程
（ｈ）を設けて再生したその分散媒を、（ｂ）工程にお
ける分散媒の一部又は全部として再使用する分散媒再使
用工程を設け、該分散媒再使用工程を該（ｂ）工程と相
関連した連続した工程として制御して行なう請求項１に
記載の金属粉末の製造方法。
【請求項３】（ｆ）工程において取り除いた付着物を
含有することがある使用済みの洗浄剤を直接又は該使用
済みの洗浄剤より洗浄剤を再生する洗浄剤再生工程
（ｉ）を設けて再生したその洗浄剤を該（ｆ）工程で使
用する洗浄剤の一部又は全部として再使用する洗浄剤再
使用工程を設け、該洗浄剤再使用工程を該（ｆ）工程と
相関連した連続した工程として制御して行なう請求項１
又は２に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項４】（ｆ）工程において使用する洗浄剤は４
０℃における蒸気圧が少なくとも１５ｋＰａ、気化潜熱
が大きくても１００ｋＪ／ｋｇである請求項１ないし３
のいずれかに記載の金属粉末の製造方法。
【請求項５】（ｇ）工程において固体金属粒子に付着
する液状物が該固体金属粒子に対して０．０１〜１％と
なるように乾燥し、該固体金属粒子の粉末が酸化及び粉
塵化するのを抑制する請求項１ないし３のいずれかに記
載の金属粉末の製造方法。
【請求項６】（ｄ）工程において溶融金属粒子分散物
を冷却することにより該溶融金属粒子を凝固させて固体
金属粒子化することを、二重管の内側管に該溶融金属粒
子分散物を流通させ、外側管に冷媒を流通させることに
より行なう請求項１ないし５のいずれかに記載の金属粉
末の製造方法。
【請求項７】二重管は水平に対する角度が４５〜９０
度に設置される請求項１ないし６のいずれかに記載の金
属粉末の製造方法。
【請求項８】（ｂ）工程における粒子分散用媒体と粒
子合一防止剤との混合物である分散媒の加熱は該分散媒
を予備加熱槽で予備加熱した後、加熱した輸送管に多く
ても１０分を超えない滞留時間で流通させて本加熱を行
なう請求項１ないし７のいずれかに記載の金属粉末の製
造方法。