JP2004098118A - Solder powder and its production method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide solder powder which exhibits excellent packing properties into an organic component which serves as a vehicle in production of solder paste even when the solder powder consists of fine particles, and to provide its production method. <P>SOLUTION: The molten metal 11 of solder introduced from a molten metal nozzle 13 into a nozzle body 16 is atomized by an atomizing gas 14 injected under a pressure of 0.5 to 3 MPa from gas nozzle pores 15 of the nozzle body 16 set annularly around the outlet of the molten metal nozzle 13. Further, the atomizing gas 14 is circulated at a solder feed amount of 2 to 30 Nm<SP>3</SP>/kg, so that the solder powder having a mean particle diameter of 1 to 15 μm and a tap density of 3.5 to 6 g/cm<SP>3</SP>is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品実装用はんだペーストに用いられるはんだ粉、特にファインピッチ実装用に好適なはんだ粉及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近時において、OA機器、携帯通信機器等の小型軽量の機器の普及に伴い、それに組み込まれる電子回路の小型化、高密度化が進み、各種部品を回路基板上に搭載する実装技術が重要となってきている。とりわけ実装技術の中心的存在となっているファインピッチソルダリング技術の要求が高まっており、汎用的なはんだペースト用はんだ粉の平均粒径としては20〜50μmのものが主流であるが、昨今は微粒側にシフトしており、より微細なはんだ粉の需要が増大する傾向にある。
【0003】
従来よりはんだ粉は、ディスクアトマイズ法やガスアトマイズ法にてその多くが製造されているが、これらの方法では上記汎用的な平均粒径の大きいはんだ粉しか得られず、上記平均粒径の大きいはんだ粉を分級しても、目的とする微細なはんだ粉は僅かな量しか得られなかった。従って、目的とする微細なはんだ粉を得るために、平均粒径のより小さい半田粉を効率的に製造する技術が求められている。
【0004】
このような要求に対し、ガスアトマイズ法において、導入するガス圧力を高めるいわゆる高圧ガスアトマイズ法による微細金属粉の製造方法が着目されている。たとえば、下記の非特許文献1には、4.5MPaのガス圧力にて、メジアンサイズ15μmの銅粉が得られることが記載されており、ガス圧力を上げることにより、微細な金属粉が得られることが開示されている。
【0005】
一方、微細なはんだ粉を用いて、はんだペーストを製造する際には、ビヒクルとなる有機成分中への充填性が重要となる。その理由は、はんだ粉粒子の粒径が微細になればなるほどタップ密度が小さくなる傾向にあるからで、ファインピッチソルダリングにおいても、より少ないペースト中にはんだ粉量がリッチに含有されている方が好ましいことは言うまでもない。
【0006】
【非特許文献1】
”Fine Powders:the heat is on at PSI”,Metal Powder Report, 2001年3月号
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、微細なはんだ粉は、高圧ガスアトマイズ法を採用すれば得られるものと考えられるが、それに加えて充填性の高い微細なはんだ粉については、未だ満足のゆく品質のものが得られていない。
【0008】
本発明は、微細なはんだ粉でありながら、はんだペーストを製造する際に、ビヒクルとなる有機成分中への充填性に優れているはんだ粉およびその製造方法を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究努力した結果、微細かつ特定の充填特性を有するはんだ粉であれば、上記課題を解決することができることを知見し、本発明を完成した。
【0010】
かかる知見に基づく第1の発明は、平均粒径が1〜15μmであり、かつタップ密度が3.5〜6g/cm3 であり、ガスアトマイズ法により製造されてなることを特徴とするはんだ粉にある。
【0011】
第2の発明は、はんだ溶湯保持槽から流下するはんだ溶湯を急冷凝固させる、ガスアトマイズ法によるはんだ粉の製造方法であって、
アトマイズガスとして不活性ガスを圧力0.5〜3MPaで導入し、かつアトマイズ−冷却に用いられたガスを2〜30Nm3 /kg・はんだ供給量で循環することを特徴とするはんだ粉の製造方法にある。
【0012】
第3の発明は、第2の発明において、冷却チャンバー内の温度を20〜80℃に制御することを特徴とするはんだ粉の製造方法にある。
【0013】
第4の発明は、第2又は3の発明において、冷却チャンバーと接続したガス循環系統内に2以上の遠心力集塵装置を設置していることを特徴とするはんだ粉の製造方法にある。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係るはんだ粉の製造方法の実施の形態を説明するが、該実施の形態は本発明を限定するものではない。
【0015】
本発明におけるはんだ粉は、平均粒径が1〜15μmであり、かつタップ密度が3.5〜6g/cm3 であり、ガスアトマイズ法により製造されてなるものである。
このはんだ粉によれば、平均粒径が1〜15μmの微細なはんだ粉でありながら、はんだペーストを製造する際に、ビヒクルとなる有機成分中への充填性に優れているものとなる。
【0016】
本発明におけるはんだ粉の合金組成としては、種々のはんだ合金を用いることが可能である。
具体的な合金組成としては、錫と鉛の合金、特に共晶はんだ合金をはじめとして、錫に銀、銅、亜鉛、ビスマス、インジウム、アンチモン等の元素のいずれか一種又は二種以上を組み合わせた無鉛はんだ合金が挙げられる。
【0017】
本発明のはんだ粉の平均粒径は1〜15μmとするのがよい。
これは、上記平均粒径が15μmを超える場合には、ファインピッチソルダリング向け用途に適しておらず好ましくなく、一方、上記平均粒径が1μm未満の場合には、高圧ガスアトマイズ法による製造が困難な上、耐酸化性等その他特性上も不具合であるからである。
【0018】
また、本発明のはんだ粉のタップ密度は3.5〜6g/cm3 とするのがよい。
これは、上記タップ密度が3.5g/cm3 未満の場合には、ペーストビヒクル中への充填性に劣るので、好ましくないからである。なお、本発明のような微細なはんだ粉においては、上記タップ密度を6g/cm3 とすることは困難である。
さらに、このタップ密度は、高充填性化に伴う粒子の凝集を防ぎ、かつペースト化後の充填性を阻害しない最適な状態を維持できることを考慮すれば、4〜5g/cm3 であるとより好ましい。
【0019】
また、本発明のはんだ粉はガスアトマイズ法により製造されるものであり、これ以外の製造方法ではんだ粉を得ることは、工業的な生産性、効率性を含め、困難であると考えられる。
【0020】
次に本発明の製造方法について述べる。
【0021】
本発明のはんだ粉の製造方法は、はんだ溶湯保持槽から流下するはんだ溶湯を急冷凝固させる、ガスアトマイズ法によるはんだ粉の製造方法であって、アトマイズガスとして不活性ガスを圧力0.5〜3MPaで導入し、かつアトマイズ−冷却に用いられたガスを2〜30Nm3 /kg−はんだ供給量で循環するものである。
【0022】
本発明の製造方法においては、はんだ溶湯保持槽から流下するはんだ溶湯を急冷凝固させるガスアトマイズ法を採用しているが、特に、アトマイズガスとして不活性ガスを圧力0.5〜3MPaで導入することが重要である。
【0023】
上記ガスアトマイズ法を実際に行う装置としては、例えば図1に示すようなコンファインドノズル等を搭載した汎用的なガスアトマイズ装置を用いることができる。
図1に示すように、ガスアトマイズ装置10は、はんだ溶湯11を保持するはんだ溶湯保持槽12と、はんだ溶湯11を流下する溶湯ノズル13と、溶湯ノズル13から流下するはんだ溶湯11を急冷するアトマイズガス14を供給する供給孔15を有するノズル本体16と、アトマイズにより得られたはんだ粉を冷却する冷却チャンバー17とから構成されている。
【0024】
図2はガスアトマイズ装置10にアトマイズガス14を一度外部へ排出して再循環する循環ライン21を設け、該循環ライン21に第1及び第2サイクロン22,23と、ガス中の微粒子を除去するバグフィルタ24と循環ファン25とを介装している。
なお、図2中符号26は滴下用ルツボ炉、27はアトマイズガス発生装置を各々図示する。
【0025】
このコンファインドノズルを搭載したガスアトマイズ装置を使用した場合を例にとると、図1において、溶湯ノズル13からノズル本体16に導入されたはんだ溶湯11が、溶湯ノズル13出口周辺に環状に設置されたノズル本体16のガスノズル孔15より噴出するアトマイズガス14によりアトマイズされるものである。
【0026】
本発明においては、上記アトマイズに用いるアトマイズガスは不活性ガスであり、例えば窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等が使用可能であるが、コスト面からすると窒素ガスの使用が好ましい。
また、このアトマイズガスに反応性ガスを用いた場合、特に空気等の酸化性ガスを用いた場合、はんだ粉の酸素濃度が高くなり、好ましくない。なお、還元性ガスを用いる必要性はない。
【0027】
また、本発明においては、アトマイズガスを圧力0.5〜3MPaで導入するのが好ましい。
これは、上記圧力が0.5MPa未満の場合には、目的とする微細なはんだ粉を効率よく製造するのが困難であり、一方、上記圧力が3MPaを超える場合には、ガスの液化凝縮の発生等により、はんだ粉粒径のバラツキが生じたりして好ましくないからである。
【0028】
また、本実施の形態にかかるガスアトマイズシステムにおいては、図2に示すように、冷却に用いられたアトマイズガスを循環ライン21にて循環することも重要である。
すなわち、アトマイズガスでアトマイズされたはんだ粉20は、チャンバー17内で冷却作用を受けながら沈降するが、一方でチャンバー内のガスは新たな冷却ガスとして再利用するために、再循環を行うようにしている。
あるいは目的とする粒度外のはんだ粉を分離する目的でチャンバー内からガスを一旦抜き出し、チャンバー内の半田粉粒子濃度を下げるために、再循環を行うようにしている。
【0029】
本発明では、この循環ガス量を特定することにより、効率的に充填性の高いはんだ粉を得ることができることとなる。
すなわち、単位時間およびはんだ供給量に対し、特定の循環ガス量を循環させることにより、最適な微細平均粒径を有し、かつ充填性の高いはんだ粉を得ることができるのである。
具体的には、上記循環ガス量として、2〜30Nm3 /kg・はんだ供給量で循環させる必要がある。
【0030】
ここで、上記循環ガス量が2Nm3 /kg・はんだ供給量未満の場合には、アトマイズされるはんだ粉量に対し、循環ガス量が不足しているため、チャンバー内のはんだ粉粒子濃度が高くなり、凝集粉や粗粒粉が発生し、はんだ粉の充填性を阻害することとなるので好ましくない。
また、上記循環ガス量が30Nm3 /kg・はんだ供給量を超える場合には、はんだ粉が循環経路内で摩擦等の外力を受け、変形や一部微粒化が生じ、タップ密度の低下を起こすおそれがあり、好ましくない。
【0031】
さらに、形状不良の少ないはんだ粉の生産性をより高めることを考慮すれば、上記循環ガス量は、3〜10Nm3 /kg・はんだ供給量とするとより好ましい。
【0032】
また、本発明においては、冷却チャンバー17内の温度を20〜80℃に制御すると、はんだ粉の性状が安定して好ましい。
ここで、上記温度が20℃未満の場合には、アトマイズガスや冷却過剰によるコスト増が生じ、不経済であり、好ましくなく、一方80℃を超える場合には、冷却不足によるはんだ粉同士の溶着等に起因する異形粉の発生が起こり易いので好ましくない。
【0033】
また、本発明においては、冷却チャンバーと接続したガス循環系統の循環ライン21には2以上の遠心力集塵装置を介装していることが、目的とする平均粒径のはんだ粉回収上、好ましい。
これは、アトマイズ装置において、循環系統にサイクロンのごとき遠心力集塵装置を設置することは一般的であるが、1段の設置では分離槽中に目的とする平均粒径近傍のはんだ粉が、より微細なはんだ粉を伴って循環ガスと共に流出してしまい、後に分級で回収するとしても量的な煩雑さを免れないからである。
【0034】
また、本発明においては、チャンバー容量/循環ガス量で表される、チャンバー内ガス置換時間が0.5〜1.6分であると、過剰な循環を行うことなく、効率良く目的とするはんだ粉の回収が可能であり、より好ましい。
【0035】
【実施例】
以下、実施例により本発明の効果を説明する。
【0036】
[実施例1〜3]
錫地金(品位99.5質量%)4.825kg及び銀地金(品位99.99質量%)0.175kgを計量し、ルツボ炉に投入し、加熱溶解した。この溶湯を滴下するための別のルツボ炉に移し、約480℃となるように保持しながら、滴下用のルツポ炉底部の小孔に挿入された開閉弁を開き、窒素調整弁を開けアトマイズを開始した。
アトマイズチャンバー内(0.4m3 )は予め、窒素ガスを1Nm3 /分で導入しておくと同時に、ガス循環ファンでアトマイズガスを循環しておいた。
滴下炉内の溶湯がなくなるまでアトマイズを継続した。
【0037】
得られたアトマイズ粉について、以下に示す方法にて平均粒径、タップ密度を測定した。
ここで、平均粒径は、粒度分布測定装置マイクロトラックFRA型(日機装製)を用いて測定した。
また、タップ密度は、パウダーテスターPT−E型(ホソカワミクロン製)を用いて測定した。
【0038】
[実施例1]
アトマイズガス圧力を2.0MPaとし、アトマイズガス流量を1.0Nm3 /分とし、循環ガス量を6.4Nm3 /分とし、溶湯はんだ供給量を0.45kg/分とし、チャンバー内温度を43℃とした。
なお、チャンバー内のガスの置換には0.06分を要した。
使用したアトマイズ装置の概略は図1に示すものであり、得られたはんだ粉の特性を「表1」に示す。
【0039】
[実施例2]
アトマイズガス圧力を2.8MPaとし、アトマイズガス流量を1.4Nm3 /分とし、循環ガス量を10.2Nm3 /分とし、溶湯はんだ供給量を0.51kg/分とし、チャンバー内温度を40℃とした。
なお、チャンバー内のガスの置換には0.04分を要した。
使用したアトマイズ装置の概略は図1に示すものであり、得られたはんだ粉の特性を「表1」に示す。
【0040】
[実施例3]
アトマイズガス圧力を0.8MPaとし、アトマイズガス流量を0.4Nm3 /分とし、循環ガス量を5.5Nm3 /分とし、溶湯はんだ供給量を0.38kg/分とし、チャンバー内温度を47℃とした。
なお、チャンバー内のガスの置換には0.07分を要した。
使用したアトマイズ装置の概略は図1に示すものであり、得られたはんだ粉の特性を「表1」に示す。
【0041】
[比較例1]
アトマイズガス圧力を0.3MPaとし、アトマイズガス流量を0.2Nm3 /分とし、循環ガス量を6.0Nm3 /分とし、溶湯はんだ供給量を0.44kg/分とし、チャンバー内温度を52℃とした。
なお、チャンバー内のガスの置換には0.07分を要した。
使用したアトマイズ装置の概略は図1に示すものであり、得られたはんだ粉の特性を「表1」に示す。
【0042】
[比較例2]
アトマイズガス圧力を2.0MPaとし、アトマイズガス流量を1.0Nm3 /分とし、循環ガス量を0.8Nm3 /分とし、溶湯はんだ供給量を0.47kg/分とし、チャンバー内温度を43℃とした。
なお、チャンバー内のガスの置換には0.50分を要した。
使用したアトマイズ装置の概略は図1に示すものであり、得られたはんだ粉の特性を「表1」に示す。
【0043】
[比較例3]
アトマイズガス圧力を2.0MPaとし、アトマイズガス流量を1.0Nm3 /分とし、循環ガス量を14.6Nm3 /分とし、溶湯はんだ供給量を0.46kg/分とし、チャンバー内温度を41℃とした。
なお、チャンバー内のガスの置換には0.03分を要した。
使用したアトマイズ装置の概略は図1に示すものであり、得られたはんだ粉の特性を「表1」に示す。
【0044】
【表1】

Figure 2004098118
【0045】
「表1」からもわかるように、実施例1〜3のはんだ粉は平均粒径が1〜15μmであり、かつタップ密度が3.5〜6g/cm3 であり、本発明が目的とする、微細でありながら、充填性に優れたものであった。
【0046】
これに対し、比較例1のはんだ粉は、アトマイズガス圧力が低いことに起因して、平均粒径が大きく、本発明が目的とする微細なはんだ粉とは言い難かった。
【0047】
また、比較例2のはんだ粉は、はんだ供給量に対する循環ガス量が少なすぎて、凝集粉や粗粒粉が多く発生し、その結果、タップ密度が低いものであった。
【0048】
また、比較例3のはんだ粉は、はんだ供給量に対する循環ガス量が多すぎて、変形粉や微粒粉が多く発生し、その結果、タップ密度が低いものであった。
【0049】
【発明の効果】
本発明のはんだ粉は、微細なはんだ粉でありながら、はんだペーストを製造する際に、ビヒクルとなる有機成分中への充填性に優れており、ファインピッチソルダリング技術の要求を十分満足するものである。また、本発明のはんだ粉の製造方法によれば、上記はんだ粉を効率良く生産することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態にかかるガスアトマイズ装置の概略構成図である。
【図2】本実施の形態にかかるガスアトマイズシステムの概略構成図である。
【符号の説明】
10 ガスアトマイズ装置
11 はんだ溶湯
12 はんだ溶湯保持槽
13 溶湯ノズル
14 アトマイズガス
15 供給孔
16 ノズル本体
17 冷却チャンバー
21 循環ライン
22 第1サイクロン
23 第2サイクロン
24 バグフィルタ
25 循環ファン
26 滴下用ルツボ炉
27 アトマイズガス発生装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solder powder used for a solder paste for mounting electronic components, particularly to a solder powder suitable for fine pitch mounting and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the spread of small and lightweight devices such as OA devices and portable communication devices, electronic circuits incorporated therein have been reduced in size and density, and mounting technology for mounting various components on a circuit board has become important. It has become to. In particular, there is a growing demand for fine pitch soldering technology, which has become a central component of mounting technology, and the average particle size of solder powder for general-purpose solder paste is generally 20 to 50 μm. It has shifted to the fine particle side, and the demand for finer solder powder tends to increase.
[0003]
Conventionally, many solder powders have been manufactured by a disk atomizing method or a gas atomizing method. However, in these methods, only the general-purpose solder particles having a large average particle diameter can be obtained, and the solder particles having a large average particle diameter can be obtained. Even if the powder was classified, only a small amount of the desired fine solder powder was obtained. Therefore, there is a need for a technique for efficiently producing solder powder having a smaller average particle size in order to obtain the desired fine solder powder.
[0004]
In response to such demands, in the gas atomization method, a method of producing fine metal powder by a so-called high-pressure gas atomization method for increasing a gas pressure to be introduced has attracted attention. For example, Non-Patent Document 1 below describes that a copper powder having a median size of 15 μm can be obtained at a gas pressure of 4.5 MPa, and a fine metal powder can be obtained by increasing the gas pressure. It is disclosed.
[0005]
On the other hand, when a solder paste is produced using fine solder powder, the filling property into an organic component serving as a vehicle is important. The reason is that as the particle size of the solder powder particles becomes finer, the tap density tends to become smaller.Therefore, even in fine pitch soldering, a paste containing a larger amount of solder powder in a smaller amount of paste is preferred. Needless to say, this is preferable.
[0006]
[Non-patent document 1]
"Fine Powders: the heat is on at PSI," Metal Powder Report, March 2001 issue.
[Problems to be solved by the invention]
As described above, fine solder powder is considered to be obtained by employing the high-pressure gas atomization method. In addition, fine solder powder having a high filling property is still obtained with satisfactory quality. Absent.
[0008]
It is an object of the present invention to provide a solder powder which is a fine solder powder and which has an excellent filling property in an organic component serving as a vehicle when a solder paste is produced, and a method for producing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have made intensive research efforts and have found that a solder powder having fine and specific filling characteristics can solve the above-mentioned problems, and completed the present invention.
[0010]
A first invention based on this finding provides a solder powder characterized by having an average particle diameter of 1 to 15 μm, a tap density of 3.5 to 6 g / cm 3 , and being produced by a gas atomization method. is there.
[0011]
A second invention is a method for producing a solder powder by a gas atomizing method, in which a molten solder flowing from a molten solder holding tank is rapidly solidified.
Introducing an inert gas as an atomizing gas at a pressure of 0.5 to 3 MPa, and circulating a gas used for atomizing and cooling at a solder supply amount of 2 to 30 Nm 3 / kg and a method for producing a solder powder. It is in.
[0012]
A third invention is the method for producing solder powder according to the second invention, wherein the temperature in the cooling chamber is controlled at 20 to 80 ° C.
[0013]
A fourth invention is the method for producing solder powder according to the second or third invention, wherein two or more centrifugal force dust collectors are installed in a gas circulation system connected to the cooling chamber.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of a method for manufacturing a solder powder according to the present invention will be described, but the embodiment does not limit the present invention.
[0015]
The solder powder in the present invention has an average particle size of 1 to 15 μm, a tap density of 3.5 to 6 g / cm 3 , and is manufactured by a gas atomizing method.
According to this solder powder, even though it is a fine solder powder having an average particle size of 1 to 15 μm, it is excellent in filling property into an organic component serving as a vehicle when manufacturing a solder paste.
[0016]
Various solder alloys can be used as the alloy composition of the solder powder in the present invention.
As a specific alloy composition, including tin and lead alloys, particularly eutectic solder alloys, tin was combined with one or more of silver, copper, zinc, bismuth, indium, and antimony elements. Lead-free solder alloys.
[0017]
The average particle size of the solder powder of the present invention is preferably 1 to 15 μm.
If the average particle diameter is more than 15 μm, it is not suitable for use in fine pitch soldering, which is not preferable. On the other hand, if the average particle diameter is less than 1 μm, it is difficult to produce by the high-pressure gas atomizing method. In addition, it is also a problem in other characteristics such as oxidation resistance.
[0018]
The tap density of the solder powder of the present invention is preferably 3.5 to 6 g / cm 3 .
This is because when the tap density is less than 3.5 g / cm 3 , the filling property into the paste vehicle is inferior, so that it is not preferable. In the case of fine solder powder as in the present invention, it is difficult to set the tap density to 6 g / cm 3 .
Furthermore, the tap density is more preferably 4 to 5 g / cm 3 in consideration of the fact that it is possible to prevent the aggregation of particles accompanying the high filling property and to maintain the optimum state that does not hinder the filling property after pasting. preferable.
[0019]
Further, the solder powder of the present invention is manufactured by a gas atomization method, and it is considered difficult to obtain a solder powder by other manufacturing methods, including industrial productivity and efficiency.
[0020]
Next, the production method of the present invention will be described.
[0021]
The method for producing a solder powder according to the present invention is a method for producing a solder powder by a gas atomizing method, in which a molten solder flowing from a molten solder holding tank is rapidly solidified by a gas atomizing method, wherein an inert gas is atomized at a pressure of 0.5 to 3 MPa. The gas introduced and atomized and used for cooling is circulated at a flow rate of 2 to 30 Nm 3 / kg-solder.
[0022]
In the production method of the present invention, a gas atomizing method of rapidly cooling and solidifying the molten solder flowing down from the molten solder holding tank is employed. In particular, it is possible to introduce an inert gas at a pressure of 0.5 to 3 MPa as an atomizing gas. is important.
[0023]
As a device that actually performs the gas atomizing method, for example, a general-purpose gas atomizing device equipped with a confined nozzle or the like as shown in FIG. 1 can be used.
As shown in FIG. 1, a gas atomizing apparatus 10 includes a solder molten metal holding tank 12 for holding a molten solder 11, a molten metal nozzle 13 for flowing the molten molten metal 11, and an atomizing gas for rapidly cooling the molten solder 11 flowing from the molten metal nozzle 13. It comprises a nozzle body 16 having a supply hole 15 for supplying 14 and a cooling chamber 17 for cooling the solder powder obtained by atomization.
[0024]
FIG. 2 shows a gas atomizing apparatus 10 provided with a circulation line 21 for once discharging the atomizing gas 14 to the outside and recirculating the atomizing gas 14, the first and second cyclones 22, 23, and a bug for removing fine particles in the gas. The filter 24 and the circulation fan 25 are interposed.
In FIG. 2, reference numeral 26 denotes a dripping crucible furnace, and reference numeral 27 denotes an atomizing gas generator.
[0025]
Taking the case of using a gas atomizing device equipped with this confined nozzle as an example, in FIG. 1, the molten solder 11 introduced into the nozzle body 16 from the molten metal nozzle 13 is installed in a ring around the molten metal nozzle 13 outlet. It is atomized by the atomizing gas 14 ejected from the gas nozzle hole 15 of the nozzle body 16.
[0026]
In the present invention, the atomizing gas used for the atomizing is an inert gas, for example, a nitrogen gas, a helium gas, an argon gas or the like can be used. However, from the viewpoint of cost, the use of a nitrogen gas is preferable.
In addition, when a reactive gas is used as the atomizing gas, particularly when an oxidizing gas such as air is used, the oxygen concentration of the solder powder increases, which is not preferable. Note that there is no need to use a reducing gas.
[0027]
In the present invention, it is preferable to introduce the atomizing gas at a pressure of 0.5 to 3 MPa.
This is because when the pressure is less than 0.5 MPa, it is difficult to efficiently produce the desired fine solder powder, while when the pressure is more than 3 MPa, the liquefaction and condensation of the gas are difficult. This is because it is not preferable because the particle size of the solder powder varies due to generation or the like.
[0028]
Further, in the gas atomizing system according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, it is also important that the atomizing gas used for cooling is circulated in the circulation line 21.
That is, the solder powder 20 atomized by the atomizing gas settles while receiving a cooling action in the chamber 17, while the gas in the chamber is recirculated in order to be reused as a new cooling gas. ing.
Alternatively, a gas is once extracted from the chamber for the purpose of separating the solder powder having a particle size outside the target size, and recirculation is performed in order to reduce the concentration of the solder powder particles in the chamber.
[0029]
In the present invention, by specifying the amount of the circulating gas, it is possible to efficiently obtain a solder powder having a high filling property.
That is, by circulating a specific circulating gas amount per unit time and solder supply amount, it is possible to obtain a solder powder having an optimum fine average particle size and a high filling property.
Specifically, it is necessary to circulate the circulating gas at a flow rate of 2 to 30 Nm 3 / kg · solder supply amount.
[0030]
Here, when the circulating gas amount is less than 2 Nm 3 / kg · solder supply amount, the circulating gas amount is insufficient with respect to the amount of the atomized solder powder, so that the solder powder particle concentration in the chamber is high. It is not preferable because agglomeration powder or coarse powder is generated, which impairs the filling property of the solder powder.
When the circulating gas amount exceeds 30 Nm 3 / kg · solder supply amount, the solder powder receives an external force such as friction in the circulation path, and deformation or partial atomization occurs, thereby lowering the tap density. There is a possibility that it is not preferable.
[0031]
Further, in consideration of further increasing the productivity of the solder powder having less shape defects, it is more preferable that the circulating gas amount is 3 to 10 Nm 3 / kg · the solder supply amount.
[0032]
In the present invention, it is preferable to control the temperature in the cooling chamber 17 to 20 to 80 ° C. because the properties of the solder powder are stable.
Here, if the temperature is lower than 20 ° C., the cost increases due to atomizing gas and excessive cooling, which is uneconomical and not preferable. It is not preferred because irregular powders are likely to be generated due to such factors.
[0033]
Further, in the present invention, the circulation line 21 of the gas circulation system connected to the cooling chamber is provided with two or more centrifugal dust collectors, so that solder powder having a desired average particle diameter can be collected. preferable.
It is common to install a centrifugal dust collector such as a cyclone in a circulation system in an atomizing device, but in a single-stage installation, solder powder near the target average particle diameter in a separation tank is used. This is because the fine particles are discharged together with the circulating gas together with the finer solder powder, and even if they are collected later by classification, quantitative complexity is inevitable.
[0034]
Further, in the present invention, if the gas replacement time in the chamber, expressed as chamber volume / circulating gas amount, is 0.5 to 1.6 minutes, the target solder can be efficiently produced without excessive circulation. Powder recovery is possible and more preferred.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the effects of the present invention will be described with reference to examples.
[0036]
[Examples 1 to 3]
4.825 kg of tin ingot (grade 99.5% by mass) and 0.175 kg of silver ingot (grade 99.99% by mass) were weighed, put into a crucible furnace, and melted by heating. The molten metal is transferred to another crucible furnace for dropping, and while maintaining the temperature at about 480 ° C., the opening / closing valve inserted in the small hole at the bottom of the crucible for dropping is opened, the nitrogen regulating valve is opened, and atomization is performed. Started.
In the atomizing chamber (0.4 m 3 ), nitrogen gas was previously introduced at 1 Nm 3 / minute, and at the same time, the atomizing gas was circulated by a gas circulation fan.
Atomization was continued until there was no molten metal in the dropping furnace.
[0037]
About the obtained atomized powder, the average particle diameter and the tap density were measured by the following methods.
Here, the average particle size was measured using a particle size distribution analyzer Microtrac FRA type (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
The tap density was measured using a powder tester PT-E type (manufactured by Hosokawa Micron).
[0038]
[Example 1]
The atomizing gas pressure was 2.0 MPa, the atomizing gas flow rate was 1.0 Nm 3 / min, the circulating gas amount was 6.4 Nm 3 / min, the molten solder supply amount was 0.45 kg / min, and the chamber temperature was 43 mm. ° C.
The replacement of the gas in the chamber required 0.06 minutes.
An outline of the atomizing apparatus used is shown in FIG. 1, and the characteristics of the obtained solder powder are shown in "Table 1".
[0039]
[Example 2]
The atomizing gas pressure was 2.8 MPa, the atomizing gas flow rate was 1.4 Nm 3 / min, the circulating gas amount was 10.2 Nm 3 / min, the molten solder supply amount was 0.51 kg / min, and the chamber temperature was 40 ° C. ° C.
The replacement of the gas in the chamber required 0.04 minutes.
An outline of the atomizing apparatus used is shown in FIG. 1, and the characteristics of the obtained solder powder are shown in "Table 1".
[0040]
[Example 3]
The atomizing gas pressure is set to 0.8 MPa, the atomizing gas flow rate is set to 0.4 Nm 3 / min, the circulating gas amount is set to 5.5 Nm 3 / min, the supply amount of the molten solder is set to 0.38 kg / min, and the temperature in the chamber is set to 47 mm. ° C.
It took 0.07 minutes to replace the gas in the chamber.
An outline of the atomizing apparatus used is shown in FIG. 1, and the characteristics of the obtained solder powder are shown in "Table 1".
[0041]
[Comparative Example 1]
The atomizing gas pressure was 0.3 MPa, the atomizing gas flow rate was 0.2 Nm 3 / min, the circulating gas amount was 6.0 Nm 3 / min, the molten solder supply amount was 0.44 kg / min, and the chamber temperature was 52 mm. ° C.
It took 0.07 minutes to replace the gas in the chamber.
An outline of the atomizing apparatus used is shown in FIG. 1, and the characteristics of the obtained solder powder are shown in "Table 1".
[0042]
[Comparative Example 2]
The atomizing gas pressure was 2.0 MPa, the atomizing gas flow rate was 1.0 Nm 3 / min, the circulating gas amount was 0.8 Nm 3 / min, the molten solder supply amount was 0.47 kg / min, and the temperature in the chamber was 43 mm. ° C.
The replacement of the gas in the chamber took 0.50 minutes.
An outline of the atomizing apparatus used is shown in FIG. 1, and the characteristics of the obtained solder powder are shown in "Table 1".
[0043]
[Comparative Example 3]
The atomizing gas pressure was 2.0 MPa, the atomizing gas flow rate was 1.0 Nm 3 / min, the circulating gas amount was 14.6 Nm 3 / min, the molten solder supply amount was 0.46 kg / min, and the chamber temperature was 41 ° C. ° C.
It took 0.03 minutes to replace the gas in the chamber.
An outline of the atomizing apparatus used is shown in FIG. 1, and the characteristics of the obtained solder powder are shown in "Table 1".
[0044]
[Table 1]
Figure 2004098118
[0045]
As can be seen from Table 1, the solder powders of Examples 1 to 3 have an average particle size of 1 to 15 μm and a tap density of 3.5 to 6 g / cm 3 , which is an object of the present invention. Although it was fine, it was excellent in fillability.
[0046]
On the other hand, the solder powder of Comparative Example 1 had a large average particle size due to the low atomizing gas pressure, and was hardly a fine solder powder intended in the present invention.
[0047]
In the solder powder of Comparative Example 2, the amount of the circulating gas with respect to the supplied amount of the solder was too small, and a large amount of agglomerated powder and coarse powder was generated, and as a result, the tap density was low.
[0048]
In the solder powder of Comparative Example 3, the amount of the circulating gas with respect to the supplied amount of the solder was too large, and a large amount of deformed powder and fine powder was generated, and as a result, the tap density was low.
[0049]
【The invention's effect】
The solder powder of the present invention, while being a fine solder powder, has an excellent filling property in an organic component serving as a vehicle when producing a solder paste, and sufficiently satisfies the requirements of fine pitch soldering technology. It is. Further, according to the method for producing solder powder of the present invention, the above-mentioned solder powder can be efficiently produced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas atomizing device according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a gas atomizing system according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 10 Gas atomizing device 11 Solder melt 12 Solder melt holding tank 13 Melt nozzle 14 Atomizing gas 15 Supply hole 16 Nozzle body 17 Cooling chamber 21 Circulation line 22 First cyclone 23 Second cyclone 24 Bag filter 25 Circulating fan 26 Crucible furnace 27 for atomization 27 Atomize Gas generator

Claims (4)

平均粒径が1〜15μmであり、かつタップ密度が3.5〜6g/cm3 であり、ガスアトマイズ法により製造されてなることを特徴とするはんだ粉。A solder powder having an average particle size of 1 to 15 μm, a tap density of 3.5 to 6 g / cm 3 , and manufactured by a gas atomization method. はんだ溶湯保持槽から流下するはんだ溶湯を急冷凝固させる、ガスアトマイズ法によるはんだ粉の製造方法であって、
アトマイズガスとして不活性ガスを圧力0.5〜3MPaで導入し、かつアトマイズ−冷却に用いられたガスを2〜30Nm3 /kg・はんだ供給量で循環することを特徴とするはんだ粉の製造方法。
A method for producing a solder powder by a gas atomizing method, which rapidly solidifies a molten solder flowing down from a molten solder holding tank,
Introducing an inert gas as an atomizing gas at a pressure of 0.5 to 3 MPa, and circulating a gas used for atomizing and cooling at a solder supply amount of 2 to 30 Nm 3 / kg and a method for producing a solder powder. .
請求項2において、
冷却チャンバー内の温度を20〜80℃に制御することを特徴とするはんだ粉の製造方法。
In claim 2,
A method for producing solder powder, comprising controlling the temperature in a cooling chamber to 20 to 80C.
請求項2又は3において、
冷却チャンバーと接続したガス循環系統内に2以上の遠心力集塵装置を設置していることを特徴とするはんだ粉の製造方法。
In claim 2 or 3,
A method for producing solder powder, comprising installing two or more centrifugal dust collectors in a gas circulation system connected to a cooling chamber.
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