本発明で用いる被処理粉末は、原料粉末� ��は捕集装置で回収された球状粉末である。� ��料粉末は、金属粉末、金属酸化物粉末及び� ��属水酸化物粉末の少なくとも一方からなる� ��それを例示すると、金属粉末については、� ��リコン粉末、アルミニウム粉末など、金属� ��化物粉末については、シリカ粉末、アルミ� ��粉末、ムライト粉末、コージェライト粉末� ��どである。シリカ粉末としては、天然珪石� ��粉砕物や、例えばゾルゲル法等による合成� ��などがある。金属水酸化物粉末については� ��水酸化アルミニウムなどがある。アルミナ� ��末の市販品としては、商品名LS-13で株式会� �日軽金から販売されているものなどがある� �

 以下、原料粉末として原料シリカ粉末を� ��い、球状金属酸化物粉末として球状シリカ� ��末を製造する場合を例にとって本発明を説� ��する。本発明の製造方法においては化学変� ��を伴うことがまずないので、原料粉末の種� ��が相違していても、シリカの場合と同様に� ��て本発明の製造方法を行うことができる。

 原料シリカ粉末の種類や、天然物か合成� ��かの違い等により異なるが、原料シリカ粉� ��には非酸化鉄系、チタニア、SUS(例えばマル テンサイト系SUS)等の着磁性異物と、アルミ� �ウム、ウラン等の非着磁性異物とが含まれ� �。異物は粉状又は塊状等の形態となって原� �シリカ粉末と別個独立に存在するか、又は� �料シリカ粉末中に埋没した状態で存在する� �、本発明によれば、いずれの状態で存在す� �異物も除去することができる。ここで、異� �とは、金属(シリコン)酸化物以外の着磁性又 は非着磁性の物質にして、粒径45μm以上の粒� ��である、と定義される。

 原料シリカ粉末は、異物除去及び球状化� ��容易さの観点から、平均粒径が3~70μmである のが好ましく、5~50μmであるのがより好まし� �。これには市販品があるのでそれを用いる� �とができる。それを例示すれば、商品名F2075 で株式会社ニッチツから販売されているもの (平均粒径20μm)、商品名F3575で株式会社ニッチ ツから販売されているもの(平均粒径30μm)な� �があげられる。市販の原料シリカ粉末には� �500~1000個/50gの異物が含まれているが、捕集� �置で回収された球状粉末(以下、「回収球状� ��リカ粉末」ともいう。)に含まれる異物の量 は、球状化工程から捕集工程の間において揮 散する異物もあるが、部材磨耗によって混入 する異物もあるので原料シリカ粉末に含まれ る異物よりも多くなる。回収球状シリカ粉末 は、異物を除去しなくても使用できる用途も あるが、制約があった。また、回収球状シリ カ粉末から更に異物を除去するにしても、異 物の量が多いことに加えて、混入量も原料シ リカ粉末によってかなりばらつき、制御され た範囲内にすることが困難であり、その後の 除去操作が容易ではなかった。

 本発明においては、原料シリカ粉末から� ��物、特に着磁性異物を450個/50g以下、好まし くは300個/50g以下に除去する。これによって� �部材磨耗によって異物が混入してしまって� �、回収球状シリカ粉末中の異物の量は、550� �/50g以下、特に350個/50g以下にすることができ る。異物の除去手段には特に限定はなく、例 えば磁石、篩、空気分級、比重差分離等によ ることができる。これらは二種以上を組み合 わせることもできる。

 原料シリカ粉末はそのままの状態で処理� ��ることもできるし(以下、「乾式」と称する こともある。)、水、例えばメタノール、エ� �ノール等のアルコール、例えば灯油等の液� �燃料などの媒体に分散させてスラリーとし� �状態で処理することもできる(以下、「湿式� ��と称することもある。)。これらのうち、操 作の容易性の観点から磁石による方法が好ま しく、中でも原料シリカ粉末をキャリアガス に同伴させ、磁束密度4,000ガウス以上の磁石� ��組み込まれた異物除去装置に、50~800kg/hrの� �合で通過させる方法が特に好ましい。

 一方、被処理粉末が回収球状シリカ粉末� ��あるときの市販品を例示すると、株式会社� ��イクロン製商品名「HS-304」、「HS-107」など� ��株式会社龍森製商品名「MSR-25」、「MSK-35」� ��ど、電気化学工業株式会社製「FB-570」、「F B-950」などがある。異物の除去効率及び用途� ��観点から、回収球状シリカ粉末の平均粒径� ��3~70μmが好ましく、5~30μmが特に好ましい。� �均球形度は0.75以上が好ましく、0.8~1.0が特に 好ましい。回収球状シリカ粉末は、金属粉末 (シリコン粉末)及び金属酸化物粉末(シリカ粉 末)から選ばれた少なくとも一方の原料粉末� �火炎処理した後捕集することによって製造� �ることができる。

 本発明においては、上記原料シリカ粉末� ��は上記回収球状シリカ粉末からなる被処理� ��末を異物除去装置に通過させて、被処理粉� ��中の異物を450個/50g以下に低減することがで きる。原料シリカ粉末が市販品の場合には、 異物を除去する前のシリカ粉末に含まれる異 物の個数が450個/50gより少ない場合が多いが� �この場合においても異物の個数を処理前よ� �さらに低減することができる。異物除去装� �としては、特に制限はなく、磁選機、篩い� �分離器などを用いることができる。

 異物除去装置が磁選機である場合、粒径4 5μm以上の着磁性異物を低減させることがで� �る。磁選機を構成する磁石としては、電磁� �、永久磁石、超伝導磁石等を用いることが� �きる。原料シリカ粉末が天然珪石の粉砕物� �ある場合、粉砕時にマルテンサイト系SUSが� �く混入する傾向にあるので、特に磁束密度� �4,000ガウス以上、より好ましくは10,000ガウス 以上の磁石が組み込まれた磁選機に原料シリ カ粉末を通過させることが好ましい。この条 件は、回収球状シリカ粉末からなる被処理粉 末にも適用することが好ましい。

 このような磁選機は、例えば棒状磁石を� ��体に挿通するか、又は磁石の表面を、樹脂� ��例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポ� ��エステル等で被覆してから、枠体に一定間� ��で、例えば10~50mm、好ましくは10~30mmの磁石� �隙で、平行又は格子状にして枠体に配列し� �ものや、更にそれらを数段重ねたもの(例え� ��特開平11-47633号公報)が使用される。市販品� ��は、例えば日本エリーズマグネチックス株� ��会社、永久磁石式格子型除鉄装置がある。

 被処理粉末を磁選機に通過させるには、� ��れをキャリアガスに同伴させ、水平方向又� ��垂直方向(上方向及び下方向)に、一方の口� �ら他方の口に送給すればよい。キャリアガ� �としては、火炎を形成させるのに用いた、� �料ガス及び助燃ガスの少なくとも一方であ� �ことが好ましい。供給量は50~800kg/hrが好まし く、特に300~600kg/hrが好ましい。これによって 、被処理粉末が磁石と接触することなく通過 することから回避させることができる。また 、この除去操作を繰り返し行って所定個数の 異物の量に制御することもできる。なお、異 物除去が行われる場は、コンタミネーション コントロールが行われた清浄な場であるのが 好ましいことは言うもでもない。

 上記方法の他に、被処理粉末を磁石に接� ��させるには、キャリアガスに同伴させるこ� ��なく被処理粉末を磁選機に自然落下させる� ��法や、容器に被処理粉末を入れ磁石を挿し� ��み適宜動かす方法をも採用することができ� ��。

 異物除去装置が篩である場合、被処理粉� ��中の特に非着磁性異物を除去することがで� ��る。篩のメッシュサイズは、被処理粉末の� ��均粒径により異なるが、例えば、平均粒径� ��10μm程度の場合、篩い網目開き25μm程度のも のを用いるのが好適である。篩の材質として は、被処理粉末と篩とが接触して発生する摩 耗物による汚染を防止する観点から、ポリエ ステル、ナイロン、ポリイミド、フッ素系樹 脂等が好適である。

 異物除去装置が空気分級機又は比重差を� ��いた分級機等の分離器である場合、被処理� ��末から特に着磁性異物及び非着磁性異物を� ��去することができる。空気分級の原理は粉� ��に作用させる力によって分けられ、重力、� ��性力、遠心力を利用する。これには、慣性� ��重力を巧みに組み合わせた慣性式分級機や� ��粗粉に対して遠心力を大きくし、微粉に対� ��ては遠心力を小さくして、限界粒子径を境� ��粗粉と微粉とを分ける遠心分級機がある。� ��物等の比重差を利用する分級機は、液体の� ��重と、被処理粉末と、異物の比重差を利用� ��るものである。

 原料シリカ粉末中の着磁性異物の量を450� ��/50g以下に調整しておくと、部材磨耗によっ て異物が混入したとしても、回収球状シリカ 粉末中の異物の量を550個/50g以下にすること� �できる。しかも、原料シリカ粉末中の着磁� �異物の量を80~200個/50gに調整しておくことに� ��って、回収球状シリカ粉末中の異物の量を1 00~250個/50gの狭範囲内にすることもできる。� �れは、球状化工程から捕集工程の間におい� �、揮散する異物、逆に部材磨耗によって混� �する異物を考慮すると、全く驚くべき効果� �ある。これによって、比較的均質な回収球� �シリカ粉末を容易に製造することができる� �さらには、この回収球状シリカ粉末から更� �異物を除去する場合においても、異物の含� �率が所定範囲に制御されているので効率良� �行うことができる。たとえば、上記被処理� �末の除去で説明したキャリアガスを用いる� �法によって回収球状シリカ粉末を更に磁選� �に通過させると、容易に着磁性異物の量を10 0個/50g未満までに除去することができる。

 本発明においては、被処理粉末が回収球状� ��リカ粉末である場合、生産性を向上させる� ��点から、市販品を使用するよりも、シリコ� ��粉末、シリカ粉末又はその両方を、火炎中� ��噴射して球状化した後分級し、平均粒径の� ��なる複数の粉体に分級して捕集された少な� ��とも一種の球状粉末であることが好ましい� ��
 本発明の方法を図1に基づいて以下に説明す る。

 原料タンク1の下部に異物除去装置9が接� �されており、異物除去装置9には炉体2が接続 されている。炉体2は、その頂部に二流体ノ� �ルが組み込まれたバーナーを備えている。� �壁保護のため、炉内壁に沿わせて、又は炉� �壁を旋回させて冷却ガス(例えば空気)を流通 することは好ましい。炉体2は縦型でも横型� �あってもよい。炉体2の下部には分級機3と回 収装置10とが接続されている。原料シリカ粉� ��を炉体2の火炎中で球状化しながらブロワー で吸引することにより比較的質量の小さい粉 末、換言すれば比較的平均粒径の小さい粉末 を分級機3に導き、比較的質量の大きい粉末� �換言すれば比較的平均粒径の大きい粉末を� �然落下させ、回収装置10で回収する。分級機 3としては、例えばサイクロン、強制渦流分� �機等を使用することができる。分級機の市� �品の一例に、日清エンジニアリング株式会� �製、ターボクラシファイアがある。分級機3� ��は捕集機4が接続されている。捕集機4とし� �は、例えばバグフィルター等を使用するこ� �ができる。分級機3は所望する回収球状シリ� ��粉末の平均粒径に応じ、適宜数設置される� ��回収装置10、分級機3及び捕集機4の下部にそ れぞれ異物除去装置11、異物除去装置12及び� �物除去装置13が接続されている。炉体2下部� �らの捕集粉は、回収装置10と異物除去装置11� ��を経由して、捕集タンク5に捕集される。回 収装置10は外気に対する気密性を向上させる� ��めに、多段式のダンパーを配し、上部から� ��部へ順次開閉動作を繰り返して、捕集粉が� ��き出される。分級機3下部からの捕集粉は、 異物除去装置12を経由して捕集タンク5に捕集 される。捕集機4下部からの捕集粉は、異物� �去装置13を経由して捕集タンク5に捕集され� �。異物除去装置11,12,13としては、例えば磁選 機、多層フィルター、篩等を使用することが できる。これらの異物除去装置を複数設置す ることもできる。例えば、異物除去装置11と� ��て、磁選機を2つ連結させてもよいし、磁選 機と多層フィルターとを連結させてもよい。 図1に示されるものは、炉体下部からの捕集� �も含め、平均粒径の異なる三種の回収球状� �リカ粉末が捕集タンク5に捕集されることを� ��している。図1において、捕集装置で回収す る工程とは、分級機3、捕集機4、捕集タンク5 、回収装置10、又は異物除去装置11,12又は13か らシリカ粉末を回収することをいう。捕集タ ンク5は磁選機6に接続されている。磁選機6と しては、所定磁力の棒磁石を数段重ねてなる ボックス型磁選機や、市販品として日本エリ ーズマグネティックス株式会社製「永久磁石 式格子型除鉄装置」を使用することができる 。磁選機6はスラリー調製槽7に接続されてお� ��、スラリー調製槽7には異物除去装置8が接� �されている。異物除去装置8としては、異物� ��去装置11,12,13について述べたのと同じもの� �、市販品として日本マグネティックス株式� �社製商品名「CSC-250X」を使用することができ る。磁選機6及び異物除去装置8もまた複数設� ��することができる。特開平11-57451号公報に� �示されるように、分級機はなくてもよい。� �の場合には、平均粒径の異なる二種の回収� �状シリカ粉末が捕集されることになる。

 原料シリカ粉末は、粉末のままの状態(乾 式)か、又は水、例えばメタノール、エタノ� �ル、イソプロパノール等のアルコール、例� �ば灯油等の液体燃料などの媒体に分散させ� �スラリーとした状態(湿式)で原料タンク1に� �蔵されている。スラリーとした場合には、� �炎への噴射性と噴射量の観点から、スラリ� �の固形分濃度は10~50質量%が好ましく、特に15 ~45質量%が好ましい。原料シリカ粉末を火炎� �に噴射する前に、異物除去装置9を通過させ� ��異物を除去しておく。原料シリカ粉末の噴� ��は、取扱い性及び量産性の観点から、乾式� ��湿式のいずれの場合であっても、上記バー� ��ーの中心部に設けられた二流体ノズルによ� ��ことが好ましい。その場合のキャリアガス� ��しては、通常、助燃ガス又は燃料ガスが用� ��られるが、炉内温度を調節するなどのため� ��炭酸ガス、窒素ガス等の不燃性ガスを用い� ��こともできる。二流体ノズルからの原料シ� ��カ粉末の噴射速度は20m/秒以上とすることが 好ましく、特に25~50m/秒とするのがより好ま� �い。

 火炎は、燃焼バーナーから、燃料ガスと助� ��ガスを噴射することによって形成される。� ��料ガスには水素、天然ガス、アセチレンガ� ��、プロパンガス、ブタン等が、また助燃ガ� ��には空気、酸素等を用いることができる。� ��炎温度は1730~2000℃が好ましく、特に1750~1900� ��であることが好ましい。このような火炎処� ��によって、原料シリカ粉末に含まれている� ��ーボンのような焼失性の非着磁性異物を焼� ��させることができる。しかも、原料シリカ� ��末の粒子に埋没した状態で存在し、物理的� ��段によっては除去しにくい着磁性異物の一� ��が酸化物に変換されるので、実質的に導電� ��又は着磁性を緩和させることができる。た� ��えば、Feの一部が非導電性のFe ₂ O ₃ 等になる。原料粉末としては、原料シリカ粉 末の他にもシリコン粉末を用いることができ る。両者は併用することもできる。

 捕集タンク5から捕集される複数の回収球 状シリカ粉末のうち、少なくとも一種の粉末 の平均粒径が、30μm超、5~30μm又は5μm未満で� �ることが好ましい。これによって、今日の� �要に対応した粒度を有する球状シリカ粉末(� ��終製品)を極めて容易に調整することができ る。しかも、着磁性異物の除去効率に優れる 粒子径が粗い粉末を選択して異物を除去する こともできるので、異物除去操作が容易とな り除去効率が高まる利点もある。30μm超、5~30 μm又は5μm未満の平均粒径を有する回収球状� �リカ粉末は、それぞれ更に平均粒径の異な� �粉末に分割することもできる。

 捕集タンク5で捕集された平均粒径の異な る複数の回収球状シリカ粉末のうち、少なく とも一方をキャリアガスに同伴させて、好ま しくは、平均粒径が30μm超の回収球状シリカ� ��末、平均粒径が5~30μmの回収球状シリカ粉末 、又はその両方をキャリアガスに同伴させて 、磁束密度が4,000ガウス以上の磁石が装填さ� ��た磁選機6に通過させる前処理を行い、粒径 45μm以上の着磁性異物を除去する(以下、この 操作で得られた球状粉末を「一次処理された 回収粉末」ともいう。)。この前処理を経由� �せておくことによって、次工程における一� �処理された回収粉末のスラリー化が容易と� �り、しかもそのスラリーから更なる着磁性� �物を除去することも容易となる。すなわち� �前処理を経由させないで、直接スラリー化� �て異物除去を行った場合、一次処理された� �収粉末が微粉であるほど、同一スラリー濃� �の場合にスラリー粘度が高くなるのでスラ� �ー調製と取扱いが悪化し、また着磁性異物� �除去効率も悪くなる。前処理によって、着� �性異物の量を150個/50g以下に減じておくこと� ��好ましく、特に5~40個/50gに調整しておくこ� �が好ましい。球状粉末の磁選機への通過速� �は50~600kg/hrが好ましい。

 回収球状シリカ粉末を磁選機に通過させ� ��には、それをキャリアガスに同伴させ、水� ��方向又は垂直方向(上方向及び下方向)に送� �すればよい。キャリアガスとしては、窒素� �の非酸化性ガスを用いることもできるが、� �気等で十分であり、特別なガス種である必� �はない。この通過操作は、必要に応じて複� �回繰り返して行うか、磁石の磁力密度や通� �速度を変えるなどして異物数を低減させる� �好ましくは5~40個/50gに調整する。磁選機6と� �ては、上記したものを用いることができる� �

 一次処理された回収粉末は、次いでスラ� ��ー調製槽7でスラリー化され、更なる異物除 去が行われる(以下、この球状粉体をこの粉� �を「二次処理された回収粉末」ともいう。)� ��すなわち、二次処理された回収粉末とは、� ��次処理された回収粉末のうち、少なくとも� ��方をスラリー化し、異物除去装置8を通過さ せて、非着磁性異物、粒径45μm以上の着磁性� ��物又はその両方を更に除去させてなる粉体� ��ある、と定義される。この二次処理によっ� ��、一次処理された回収粉末に対応した、1又 は2以上の二次処理された回収粉末を製造す� �ことができる。

 スラリー調製に用いる一次処理された回� ��粉末は、その平均粒径が30μm超、5~30μm又は� ��の両方であることが好ましい。これらの平� ��粒径を有する一次処理された回収粉末は、� ��れぞれ更に複数の平均粒径を有する一次処� ��された回収粉末に分けてからスラリーを調� ��することもできる。このように、平均粒径� ��異なる粉体に分けてスラリーを調製するこ� ��の利点は、同一スラリー濃度である場合、� ��い粉体によるスラリーの流動性は細かい粉� ��によるスラリーの流動性よりも大きいので� ��高濃度のスラリーを調製して異物除去を行� ��ことができるので生産性が向上することで� ��る。しかも、スラリーの調製と取扱いも容� ��となる。

 媒体には水又は有機液体を用いる。有機� ��体としては、炭素数1~6の低級アルコール、� ��セトン、メチルエチルケトン等のケトン化� ��物などを用いることができる。なかでも、� ��、低級アルコール又はこれらの混合物が好� ��しい。低級アルコールとしては、特にメタ� ��ール及びエタノールが好ましい。とりわけ� ��タノール含量が2~15体積%のエタノール水溶� �が好ましい。スラリーの固形分濃度が5~50質� ��%、比重が1.05~1.42であることが好ましい。ス ラリーの濃度と比重をこのような範囲にする と、異物除去装置8への流通性がよくなるの� �異物除去効果が高まる。

 異物除去装置8とは、例えば磁選機、篩、 多層フィルター等の異物除去装置のことであ る。着磁性異物の場合、その除去効率の観点 から、磁石が装填された磁選機が好ましい。 非着磁性異物の除去には例えば、篩、多層フ ィルター等の異物除去装置を用いることが好 ましい。これらの異物除去装置は二種以上を 組み合わせることもできるし、また同種の装 置を数回繰り返して使用することもできる。 磁選機としては上記した磁選機6を用いるこ� �ができる。この場合において、一次処理さ� �た回収粉末が、珪石等の天然物の原料を火� �処理して製造された回収球状シリカ粉末を� �いている場合、マルテンサイト系SUSが多く� �入する傾向にあるので、磁束密度が好まし� �は7,000ガウス以上、より好ましくは10,000ガウ ス以上の磁石を用いるのが好ましい。

 異物除去装置8が磁選機である場合、そこに スラリーを通過させるには、その下方からス ラリーを供給し上部から垂直方向に排出させ る連続式が好ましい。スラリーの流量は、磁 束密度が4,000ガウス以上の磁石が装填された� ��選機からの排出量(以下、「磁選面流量」と もいう。)として、160~330L/H・m ² とすることが好ましい。とくに、磁力磁束密 度が10,000ガウス以上の磁石から構成される磁 選機に、磁選面流量を160~250L/H・m ² とすることが好ましい。スラリー調製槽7及� �スラリー受け槽14と接続されている異物除去 装置8の概略説明図を図2に示した。なお、磁� ��機のかわりに、適当な容器にスラリーを入� ��、磁石を挿し込み、スラリー中で磁石を適� ��動かすことによって着磁性異物を除去する� ��ともできる。

 異物除去装置8が篩である場合、そのメッ シュサイズは一次処理された回収粉末の平均 粒径により異なる。たとえば、一次処理され た回収粉末の平均粒径が10μmである場合、目� ��き25μmの篩を用いるのが好適である。篩の� �質としては、スラリーと篩とが接触して発� �する摩耗物による汚染を防止する観点から� �ポリエステル、ナイロン、ポリイミド、フ� �素系樹脂等が好適である。

 異物除去装置8が多層フィルターである場 合、スラリーを輸送する管の直径に対して5� �程度の大きさの直径を有するものを使用す� �ことが好ましい。これにより、スラリーの� �れが乱流となり、線状異物であっても容易� �除去することができる。フィルターの材質� �しては、ポリエステル、ナイロン、ポリイ� �ド等が好適である。フィルターは異物の捕� �の観点から、複数個重ねて使用することが� �ましいが、あまりにも多くすると通過速度� �遅くなるので、3~10個重ねることが好ましい� ��

 異物が更に除去されたスラリーをスラリ� ��受け槽14で受ける。得られたスラリーをそ� �まま用いる用途もあるが、通常は乾燥され� �から用途に供される。媒体の種類により乾� �手段は異なるが、例えば、水やエタノール� �溶液等の水性媒体を使用してスラリーを調� �した場合、低温減圧乾燥機を用い、温度110~1 40℃、真空度300~10Torrで60~150分乾燥される。さ らには、スラリーを乾燥させて製造された粉 体は、上記した回収球状シリカ粉末、一次処 理された回収粉末、及び上記以外の二次処理 された回収粉末から選ばれた少なくとも一種 の粉末と混合してから用途に供することもで きる。

 本発明によって製造される球状金属酸化� ��粉末は球状シリカ粉末であり、その平均球� ��度が0.75以上、平均粒子径が5~30μm、粒径45μm 以上の着磁性異物の量が10個/50g以下であるこ とが好ましい。このような球状シリカ粉末は 半導体封止材用フィラーとして特に好適であ る。