JP3036422B2 - 半導体材料用低α線鉛とその製造方法 - Google Patents
半導体材料用低α線鉛とその製造方法Info
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Description
性α粒子のカウント数(α線量)が格段に低く、経時的
にも低いα線量を維持する半導体材料用鉛とその製造方
法に関する。
の組立てに用いられるほかに、各種LSIのダイボンデ
ィングや装置部材接合用のろう材としてもその合金が多
用されている。またガラス成分としてパッケージの封止
材等にも用いられる。ところで、これらの電子機器で
は、半導体素子の高集積化に伴ない、ソフトエラーが問
題になっており、これは素子のパッケージ材などから放
出されるα線がその主な原因であることから、α線量が
極力少ない低α鉛が求められている。
しては、スルファミン酸液を電解液として電解する方法
(特公昭62-47955号)や、鉛鉱石を重量分離してα線の
発生源となる母岩および脈石を除去し、酸素雰囲気下で
アルカリ還元する方法(特開平1-132725号)などが従来
知られている。
ばフッ化水素酸を電解浴とする通常の電解法よりは格段
にα線量が少ない金属鉛を得ることができるが、電解に
供する鉛地金のα線量に大きく影響される。電解に供す
る鉛地金のα線量が高ければ、本電解方法による低α化
にも限界がある。また鉛地金は、従来、方鉛鉱を主体と
する鉛鉱石を焙焼して酸化鉛に転化して溶融還元する
か、あるいは酸化と同時に空気還元して得られるが、こ
れらの製錬方法では粗鉛の収率が低く、α線量の少ない
鉛を低コストで得るのが難しい。
源となる母岩や脈石を重量分離処理によって除去し、さ
らに鉛鉱石として出来るだけ粗く分散したものを用いて
いるが、原料鉱石の産出場所によってα線量が大幅に異
なり、産出場所の影響が大きいため、安定な品位の保つ
のが難しい。また、選鉱後の製錬方法は一般的な上記還
元法に従っており、このため粗鉛の収率が低く製造コス
トが嵩む問題がある。さらに低α化にも限界があり、得
られる粗鉛のα線量は電解直後は約0.01〜0.05
CPH/cm2 程度であるが、1〜2年経過後には上記値の約
10倍程度のα線量となる問題がある。
を解決したものであって、従来品に比べて格段にα線量
が低く、しかも経時的に低α線量を維持する半導体材料
用鉛を提供するものであり、さらにその収率の高い製造
方法を提供することを目的とする。
化鉛を、α線量が1CPH/cm2以下のアルカリ金属塩およ
び還元剤と共に非酸化性雰囲気下で加熱溶融し、アルカ
リ金属塩を還元分解することにより硫化鉛を脱硫還元し
て得た粗鉛をアノードとし、実質的に放射性同位元素を
含有しないスルファミン酸を電解液として電解精製する
ことによって製造された鉛であって、4ナイン以上の品
位を有し、放射性α粒子のカウント数が0.05CPH/cm2
以下であることを特徴とする半導体材料用低α線鉛が提
供される。
線量が1CPH/cm2以下のアルカリ金属塩および還元剤と
共に非酸化性雰囲気下で加熱溶融し、アルカリ金属塩を
還元分解することにより硫化鉛を脱硫還元して得た粗鉛
をアノードとし、実質的に放射性同位元素を含有しない
スルファミン酸を電解液として電解精製することによ
り、4ナイン以上の品位を有し、放射性α粒子のカウン
ト数が0.05CPH/cm2以下の半導体材料用低α線鉛を製
造することを特徴とする方法が提供される。更に本発明
は、(3)アルカリ金属塩および還元剤としてα線量が1
CPH/cm2以下の水酸化ナトリウムおよび炭素を用い、電
解液中の鉛濃度30〜150g/l、スルファミン酸濃度
30〜150g/l、カソード電流密度0.5〜2.0Amp/d
m2で電解精製する上記(2)に記載の製造方法に関する。
説明する。(I)製錬工程 本発明の製造方法では、原料鉱石(硫化鉱)から鉛地金
を得る製錬工程において、従来の硫化鉛を焙焼して酸化
鉛に転じた後に還元する焙焼還元法、あるいは還元剤と
して炭酸ナトリウムを単独に用いる上記アルカリ還元剤
と異なり、硫化鉛をアルカリ金属塩および還元剤と共に
加熱溶融し、酸化焙焼を行わず直接に還元脱硫して鉛地
金を得る。この方法によれば、アルカリ金属塩の分解が
促されるので硫化鉛の脱硫が促進され、金属鉛の回収率
が格段に向上する。原料の硫化鉛(硫化鉛)は少量の銅
や亜鉛を含むものでも良い。
アルカリ金属が硫化鉛を還元し、硫黄と結合して硫化鉛
を脱硫するものであり、ナトリウム、カリウムなどの水
酸化物、炭酸塩が用いられる。なお、アルカリ土類金属
塩を用いた場合にはアルカリ金属塩よりも金属鉛の回収
率が低いので好ましくない。低α鉛を得るには、このア
ルカリ金属塩もα線源が少ないものを用いる必要があ
り、具体的にはα線量が1CPH/cm2 以下のものが適当で
ある。入手し易い低α品のアルカリ金属塩としては、水
酸化ナトリウム、水酸化カリ、炭酸ナトリウム等がある
が、温度条件および経済性の点から水酸化ナトリウムが
最適である。
るものであり、還元力および反応生成物の点からグラフ
ァイト、石炭、コークスなどの炭素が好ましい。用いら
れた炭素は水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属塩と反
応し、これを還元分解して自身は一酸化炭素や炭酸ガス
などになり、系外に出る。低α鉛を得るには、この還元
剤もα線源が少ないものを用いる必要があるが、炭素は
α線量が0.5CPH/cm2 以下の低α品を入手し易いので
この点からも好ましい。
リウムを加え、還元剤の炭素と共に非酸化性雰囲気下で
加熱溶融すると、次式に従い水酸化ナトリウムが炭素に
よって分解され、ナトリウムが硫化鉛と反応して硫黄と
結合するので硫化鉛が還元脱硫されて鉛地金が得られ
る。炭素は一酸化炭素となり系外に抜ける。生じた硫化
ナトリウムは余剰の苛性ソーダと共にスラグとなる。 PbS + 2NaOH + C → Pb + Na2 S + H2 O + CO↑ ---(1)
うが、水酸化ナトリウムおよび炭素の量は当量比よりや
や過剰に用いるのが好ましい。具体的には、硫化鉛10
0重量部に対し、水酸化ナトリウム30〜80重量部お
よび炭素4〜12重量部を用いるのが適当である。これ
らの原料を溶融炉ないしルツボに装入し、非酸化性雰囲
気下、700〜1300℃の温度範囲で加熱溶融する。
この反応により、溶融炉ないしルツボの底部に鉛地金が
溜り、その上に硫化ナトリウムのスラグが堆積する。こ
の硫化ナトリウムのスラグには原料硫化鉛中の他の不純
物元素や鉱石中のシリカ分も併せて吸収され、鉛地金か
ら除去される。
後述の実施例に示すように90%以上であり、従来の製
錬法の回収率に比較して格段に高い回収率が達成され
る。また、上記製錬方法においては、低α品のアルカリ
金属塩および還元剤を用いることにより、α線量が0.
02CPH/cm2 以下の極めてα線量が低い鉛が得られる。
とにより、高品位の極低α線量の精製金属鉛を得る。電
解精製は、上記製錬工程で得た鉛地金をアノードとし、
実質的に放射性同位元素を含有しないスルファミン酸を
電解液として行う。液組成および電解条件は以下の範囲
が適当である。 電解液組成:鉛濃度30〜150 g/l、スルファミン酸
濃度30〜150 g/l、 液温:15〜50℃ カソード電流密度:0.5〜2.0Amp/dm2
含有しないスルファミン酸を用いるが、これは市販のス
ルファミン酸で良い。スルファミン酸に代えて一般の鉛
電解精製で常用される珪フッ酸を電解液に用いるのは好
ましくない。市販の珪フッ酸にはトリウムの含有量が高
いので精製鉛のα線量が粗鉛よりも高くなる。
当である。鉛濃度がこの範囲よりも低いと鉛以外の元素
も析出するのでこれが不純物となり品位が下がる。一
方、鉛濃度が上記範囲を越えると電解効率が低下する。
電解液中のスルファミン酸濃度は同様に30〜150g/
l が適当である。これよりスルファミン酸濃度が低いと
鉛の溶解が円滑に進まず、また、この濃度が上記範囲を
上回るとスルファミンの析出を生じるので好ましくな
い。
る。15未満では電解液の電気抵抗が大きくなるため電
解効率が低下し、50℃を越えると電解液の蒸発による
損失が大きななる。カソードの電流密度は0.5〜2.
0Amp/dm2 が適当である。電流密度がこれよりも低いと
電解時間が長引き、また電流密度が上記範囲よりも高い
と鉛以外の元素が析出して不純物混入の原因となる。
の品位を有し、放射性α粒子のカウント数が0.03CPH
/cm2以下である。従来の製造方法によって得られる精製
鉛のα線量は0.1CPH/cm2程度が限界であり、従って上
記製造方法によれば、α線量が従来品の1/3以下であ
り、長期間この低いα線量を維持する極低α線量の精製
鉛が得られる。
と共に示す。実施例1 表1に示す品位の原料鉛鉱石(方鉛鉱)2000gに水
酸化ナトリウム(純度98%、α線量 0.2CPH/cm2 )90
0gおよびグラファイト粉(純度99%、α線量0.4CPH/c
m2 )160gをグラファイトルツボにて混合し、ルツ
ボごと窒素雰囲気下の加熱炉内に装入し、400℃に加
熱して水分および酸素を除いた後、さらに950℃で3
時間加熱して原料を溶融した。徐冷後、スラグとメタル
分を分離し、鉛地金を得た。アルカリ金属塩の種類およ
び添加量と共に粗鉛のα線量、品位および回収率を表2
に示した。この鉛地金を陽極とし、表2に示す電解液組
成および電解条件に従って鉛精製を行い精製金属鉛を得
た。この精製鉛の品位とα線量および収率を表2に併せ
て示した。
%)1200gを用いた他は実施例1と同様にして鉛地
金を得た。この鉛地金を陽極とし、表2に示す電解液組
成および電解条件に従って鉛精製を行い精製金属鉛を得
た。この結果を表2に間まとめて示した。
炭酸ナトリウム800gと塩化ナトリウム400gを用
い、空気を吹き込みながら800〜1000℃の温度に
6時間加熱して鉛地金を得た。この鉛地金を陽極とし、
表2に示す電解液組成および電解条件に従って鉛精製を
行い精製金属鉛を得た。この結果を表2にまとめて示し
た。
還元剤として鉄粉を用い、その他は実施例1と同一条件
で原料を加熱溶融し粗鉛を得た。この鉛地金を陽極と
し、表2に示す電解液組成および電解条件に従って鉛精
製を行い精製金属鉛を得た。この結果を表2にまとめて
示した。
鉛のα線量は、電解直後0.002〜0.01CPH/cm2で
あり、これは2年経過後にはやや高くなるが0.01〜
0.03程度である。一方、比較例の精製鉛のα線量
は、電解直後は0.03〜0.05CPH/cm2であるが、2
年経過後には0.1〜0.15CPH/cm2であり、本発明の
約5倍以上である。
たα線量が0.05CPH/cm2以下の精製鉛とその製造方法
が提供される。本発明によって得られる精製鉛は高品位
であり、かつα線量が極めて低く、長期間この低α線量
を維持するので半導体材料用として最適であり、半導体
機器におけるメモリーのソフトエラーの防止に有利であ
る。また、本発明の製造方法によれば上記極低α線量が
高収率で得られるので、工業的実施に適し、実用性に優
れる。
Claims (3)
- 【請求項1】硫化鉛を、α線量が1CPH/cm2以下のアル
カリ金属塩および還元剤と共に非酸化性雰囲気下で加熱
溶融し、アルカリ金属塩を還元分解することにより硫化
鉛を脱硫還元して得た粗鉛をアノードとし、実質的に放
射性同位元素を含有しないスルファミン酸を電解液とし
て電解精製することによって製造された鉛であって、4
ナイン以上の品位を有し、放射性α粒子のカウント数が
0.05CPH/cm2以下であることを特徴とする半導体材料
用低α線鉛。 - 【請求項2】硫化鉛を、α線量が1CPH/cm2以下のアル
カリ金属塩および還元剤と共に非酸化性雰囲気下で加熱
溶融し、アルカリ金属塩を還元分解することにより硫化
鉛を脱硫還元して得た粗鉛をアノードとし、実質的に放
射性同位元素を含有しないスルファミン酸を電解液とし
て電解精製することにより、4ナイン以上の品位を有
し、放射性α粒子のカウント数が0.05CPH/cm2以下の
半導体材料用低α線鉛を製造することを特徴とする方
法。 - 【請求項3】アルカリ金属塩および還元剤としてα線量
が1CPH/cm2以下の水酸化ナトリウムおよび炭素を用
い、電解液中の鉛濃度30〜150g/l、スルファミン
酸濃度30〜150g/l、カソード電流密度0.5〜2.
0Amp/dm2で電解精製する請求項2に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7346998A JP3036422B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 半導体材料用低α線鉛とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7346998A JP3036422B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 半導体材料用低α線鉛とその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09165692A JPH09165692A (ja) | 1997-06-24 |
JP3036422B2 true JP3036422B2 (ja) | 2000-04-24 |
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ID=18387237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7346998A Expired - Lifetime JP3036422B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 半導体材料用低α線鉛とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4979751B2 (ja) * | 2009-03-23 | 2012-07-18 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 鉛の電解方法(1) |
-
1995
- 1995-12-14 JP JP7346998A patent/JP3036422B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09165692A (ja) | 1997-06-24 |
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