CN117083241A - 二氧化硅粉末 - Google Patents

二氧化硅粉末 Download PDF

Info

Publication number
CN117083241A
CN117083241A CN202280023323.5A CN202280023323A CN117083241A CN 117083241 A CN117083241 A CN 117083241A CN 202280023323 A CN202280023323 A CN 202280023323A CN 117083241 A CN117083241 A CN 117083241A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silica powder
content
less
mass ppm
chlorine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280023323.5A
Other languages
English (en)
Inventor
南川孝明
塩月宏幸
宫崎孝治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denka Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denka Co Ltd filed Critical Denka Co Ltd
Publication of CN117083241A publication Critical patent/CN117083241A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/90—Other morphology not specified above
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/20—Powder free flowing behaviour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90—Other properties not specified above

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明的二氧化硅粉末的铀的含有率为0.8质量ppb以下，球形度为0.80以上。根据本发明，能够提供一种铀的含有率低且球形度高的二氧化硅粉末。

Description

二氧化硅粉末
技术领域
本发明涉及一种适合在半导体密封材料中使用的二氧化硅粉末。
背景技术
为了保护半导体不受外部空气中的湿度、气体、杂质的影响，一直以来，将半导体用含有树脂和无机填料的半导体密封材料密封。如果半导体密封材料的热膨胀系数相比于半导体的热膨胀系数非常大，则用半导体密封材料密封的半导体可能会翘曲。因此，需要使半导体密封材料的热膨胀系数接近半导体的热膨胀系数。由于树脂的热膨胀系数通常也大于半导体的热膨胀系数，因此在无机填料中需要使用热膨胀系数小的材料。因此，作为半导体密封材料无机填料，使用了工业材料中热膨胀系数最低的二氧化硅。
为了使半导体密封材料的热膨胀系数接近半导体的热膨胀系数，需要提高半导体密封材料中的二氧化硅的填充率。但是，如果提高二氧化硅的填充率，则半导体密封材料的流动性变差。因此，为了即使在半导体密封材料中以高填充包含二氧化硅，也不会使半导体密封材料的流动性变差，使用了球形度高的球状二氧化硅作为半导体密封材料的无机填料。
另外，与以金属硅、烷氧基硅烷等为原料的合成法相比，以天然硅石为原料的天然法合适于微米尺寸的二氧化硅的制作。但是，使用天然硅石制作的球状二氧化硅含有微量的铀。如果球状二氧化硅含有铀，则会从半导体密封材料中放出α射线。该α射线会引起半导体的内存错误。因此，球状二氧化硅中的铀的含有率优选较低。
作为球形度高且铀的含有率低的球状二氧化硅，例如，已知有专利文献1中记载的低铀球状二氧化硅粉末的传统技术。在专利文献1记载的低铀球状二氧化硅粉末中，制作球状二氧化硅时，通过去除铀的含有率高的微粉，将球状二氧化硅中的铀的含有率减少到0.9ppb。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－60234号公报
发明内容
然而，近年来，随着半导体电路的复杂化，需要进一步抑制引起半导体的内存错误的α射线从半导体密封材料中的放出。因此，需要铀的含有率更低且球形度高的二氧化硅粉末。
对此，本发明的目的在于提供一种铀的含有率低且球形度高的二氧化硅粉末。
本发明人等进行了深入研究，发现通过在卤素存在下加热二氧化硅，能够解决上述课题。
本发明基于上述的见解，将以下作为要旨。
[1]一种二氧化硅粉末，铀的含有率为0.8质量ppb以下，球形度为0.80以上。
[2]根据[1]所述的二氧化硅粉末，其中，比表面积为2.0m2/g以上。
[3]根据[1]或[2]所述的二氧化硅粉末，其中，在上述二氧化硅粉末的粒度分布中，累积频率为10％的粒径(d10)为0.1～0.5μm，累积频率为50％的粒径(d50)为0.3～12.0μm，累积频率为90％的粒径(d90)为1.5～22.0μm。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，铁的含有率以Fe2O3换算为100质量ppm以下。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，铝的含有率以Al2O3换算为500质量ppm以下。
[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，钾的含有率以K2O换算为10质量ppm以下。
[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，钠的含有率以Na2O换算为15质量ppm以下。
[8]根据上述[1]～[7]中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，钙的含有率以CaO换算为15质量ppm以下。
[9]根据上述[1]～[8]中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，镁的含有率以MgO换算为5质量ppm以下。
[10]根据上述[1]～[9]中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，钛的含有率以TiO2换算为10质量ppm以下。
根据本发明，能够提供铀的含有率低且球形度高的二氧化硅粉末。
附图说明
图1是表示实施例中的氯处理的温度和压力的条件的概略的图。
具体实施方式
以下，说明本发明的二氧化硅粉末。本发明的二氧化硅粉末的铀的含有率为0.8质量ppb以下，球形度为0.80以上。
(铀的含有率)
本发明的二氧化硅粉末的铀的含有率为0.8质量ppb以下。如果二氧化硅粉末的铀的含有率大于0.8质量ppb，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，从半导体密封材料发出的α射线有时会变强。从这样的观点考虑，二氧化硅粉末的铀的含有率优选为0.7质量ppb以下，更优选为0.6质量ppb以下。二氧化硅粉末的铀的含有率的范围的下限值没有特别限定，例如为0.1质量ppb。应予说明，二氧化硅粉末的铀的含有率可以按照后述的实施例中记载的方法来测定。
(球形度)
本发明的二氧化硅粉末的球形度为0.80以上。如果二氧化硅粉末的球形度小于0.80，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，半导体密封材料的流动性有时会变差。从这样的观点考虑，二氧化硅粉末的球形度优选为0.82以上，更优选为0.84以上。二氧化硅粉末的球形度的范围的上限值通常为1.00。应予说明，二氧化硅粉末的球形度可以按照后述的实施例中记载的方法来测定。
(比表面积)
本发明的二氧化硅粉末的比表面积优选为2.0m2/g以上。如果二氧化硅粉末的比表面积为2.0m2/g以上，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够以更高填充地含有二氧化硅粉末。从这样的观点考虑，本发明的二氧化硅粉末的比表面积更优选为4.0m2/g以上。另外，本发明的二氧化硅粉末的比表面积优选为20m2/g以下。如果二氧化硅粉末的比表面积为20m2/g以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，将二氧化硅粉末混合到树脂中变得更容易。二氧化硅粉末的比表面积可以按照后述的实施例中记载的方法来测定。应予说明，也可以混合微粉与粗粉，将比表面积调整为上述范围。
(d10、d50和d90)
在本发明的二氧化硅粉末的粒度分布中，累积频率为10％的粒径(d10)优选为0.1～2.0μm，累积频率为50％的粒径(d50)优选为0.3～12.0μm，累积频率为90％的粒径(d90)优选为1.5～22.0μm。通过使二氧化硅粉末具有这样的粒径，在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，将二氧化硅粉末混合到树脂中变得更容易，而且能够以更高填充地含有二氧化硅粉末。从这样的观点考虑，累积频率为10％的粒径(d10)更优选为0.1～0.5μm，累积频率为50％的粒径(d50)更优选为0.3～5.0μm、0.3～4.0μm或0.3～1.0μm，累积频率为90％的粒径(d90)更优选为1.5～6.5μm、1.5～3.0μm。上述粒径可以按照后述的实施例中记载的方法来测定。
(平均粒径)
本发明的二氧化硅粉末的平均粒径优选为0.3～12.0μm。如果二氧化硅粉末的平均粒径为0.3μm以上，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，将二氧化硅粉末混合到树脂中变得更容易。另外，如果二氧化硅粉末的平均粒径为12.0μm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够以更高填充地含有二氧化硅粉末。从这样的观点考虑，本发明的二氧化硅粉末的平均粒径更优选为0.3～5.0μm、0.3～4.0μm或0.3～1.0μm。二氧化硅粉末的平均粒径是通过激光衍射散射法测定的粒度分布的中位径(累积频率为50％的粒径(d50))。
随着用户对二氧化硅粉末的纯度的要求水平越来越高，在利用磁铁去除杂质时，存在无法满足用户对二氧化硅粉末的纯度的要求的问题。作为难以去除的杂质，可以举出铀、钛、铁等。在本发明中，能够从二氧化硅粉末中去除作为杂质的铀、钛和铁等，得到高纯度的二氧化硅粉末。
(铁的含有率)
在本发明的二氧化硅粉末中，铁的含有率以Fe2O3换算优选为100质量ppm以下。如果铁的含有率以Fe2O3换算为100质量ppm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，可以抑制半导体、特别是汽车用半导体的布线间发生短路不良。另外，还可以抑制二氧化硅粉末的白度降低。从这样的观点考虑，铁的含有率以Fe2O3换算，更优选为80质量ppm以下，进一步优选为50质量ppm以下。应予说明，铁的含有率的下限值为0质量ppm。铁的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
(铝的含有率)
在本发明的二氧化硅粉末中，铝的含有率以Al2O3换算优选为550质量ppm以下或500质量ppm以下。如果铝的含有率以Al2O3换算为550质量ppm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够抑制半导体密封材料的流动性的下降。从这样的观点考虑，铝的含有率以Al2O3换算更优选为400质量ppm以下，进一步优选为350质量ppm以下。应予说明，铝的含有率的下限值为0质量ppm。铝的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
(钾的含有率)
在本发明的二氧化硅粉末中，钾的含有率以K2O换算优选为30质量ppm以下、20质量ppm以下或10质量ppm以下。如果钾的含有率以K2O换算为30质量ppm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够抑制半导体密封材料的成型性的下降。另外，还能够抑制二氧化硅粉末的白度的减少。应予说明，钾的含有率的下限值为0质量ppm。钾的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
(钠的含有率)
在本发明的二氧化硅粉末中，钠的含有率以Na2O换算优选为15质量ppm以下。如果钠的含有率以Na2O换算为15质量ppm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够抑制半导体密封材料的固化发生延迟。另外，还能够抑制发生布线的腐蚀、半导体元件的性能下降等。应予说明，钠的含有率的下限值为0质量ppm。钠的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
(钙的含有率)
在本发明的二氧化硅粉末中，钙的含有率以CaO换算优选为20ppm以下或15质量ppm以下。如果钙的含有率以CaO换算为15质量ppm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够抑制半导体密封材料的成型性的下降。另外，还能够抑制二氧化硅粉末的白度的减少。应予说明，钙的含有率的下限值为0质量ppm。钙的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
(镁的含有率)
在本发明的二氧化硅粉末中，镁的含有率以MgO换算优选为10质量ppm以下或5质量ppm以下。如果镁的含有率以MgO换算为5质量ppm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够抑制半导体密封材料的成型性的下降。另外，还能够抑制二氧化硅粉末的白度的减少。应予说明，镁的含有率的下限值为0质量ppm。镁的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
(钛的含有率)
在本发明的二氧化硅粉末中，钛的含有率以TiO2换算优选为10质量ppm以下。如果钛的含有率以TiO2换算为10质量ppm以下，则能够抑制半导体的布线间发生短路不良。应予说明，钛的含有率的下限值为0质量ppm。钛的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
(二氧化硅粉末50g中的磁化性异物的数量)
随着用户对二氧化硅粉末的纯度的要求水平越来越高，在利用磁铁去除磁化性异物时，存在无法满足用户对二氧化硅粉末的纯度的要求的问题。
本发明的二氧化硅粉末50g中的20～45μm的粒径的磁化性异物的个数优选为200个/50g以下、150个/50g以下、100个/50g以下、50个/50g以下、25个/50g以下或10个/50g以下。如果二氧化硅粉末50g中的20～45μm的粒径的磁化性异物的数为600个/50g以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够抑制在半导体、特别是汽车用半导体的布线间发生短路不良。另外，还能抑制二氧化硅粉末的白度的减少。二氧化硅粉末50g中的20～45μm的粒径的磁化性异物的数可以按照后述的实施例中记载的方法来测定。二氧化硅粉末50g中的45～100μm的粒径的磁化性异物的数量优选为50个/50g以下、40个/50g以下、30个/50g以下、20个/50g以下、10个/50g以下、5个/50g以下或2个/50g以下。二氧化硅粉末50g中的100～200μm的粒径的磁化性异物的数优选为10个/50g以下、5个/50g以下、2个/50g以下、1个/50g以下或0个/50g。二氧化硅粉末50g中的200～275μm的粒径的磁化性异物的数优选为1个/50g以下或0个/50g。
(离子性杂质的含有率)
在本发明的二氧化硅粉末中，Fe2+的含有率优选为15质量ppm以下。如果Fe2+的含有率为15质量ppm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够抑制在半导体、特别是汽车用半导体的布线间发生短路不良。另外，还能够抑制二氧化硅粉末的白度的减少。应予说明，Fe2+的含有率的下限值为0质量ppm。Fe2+的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
另外，在本发明的二氧化硅粉末中，Na+的含有率优选为10质量ppm以下。如果Na+的含有率为10质量ppm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够抑制半导体密封材料的固化发生延迟。另外，还能够抑制发生布线的腐蚀、半导体元件的性能下降等。应予说明，Na+的含有率的下限值为0质量ppm。Na+的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
进而，在本发明的二氧化硅粉末中，Cl－的含有率优选为1.0质量ppm以下。如果Cl－的含有率为1.0质量ppm以下，则在半导体密封材料中使用二氧化硅粉末时，能够抑制产生HCl而腐蚀引线。应予说明，Cl－的含有率的下限值为0质量ppm。Cl－的含有率可以按照后述的实施例中记载的测定方法来测定。
(二氧化硅粉末的制造方法)
本发明的二氧化硅粉末可以通过例如以下的制造方法来制造。
二氧化硅粉末的制造方法包括：准备二氧化硅粉末原料的工序(A)、将二氧化硅粉末原料熔融并球化而制作未分级熔融球状二氧化硅粉末的工序(B)、将未分级熔融球状二氧化硅粉末分级而制作不同粒度的熔融球状二氧化硅粉末的工序(C)、将不同粒度的熔融球状二氧化硅粉末混合而制作熔融球状二氧化硅粉末的混合物的工序(D)、对熔融球状二氧化硅粉末的混合物进行氯处理的工序(E)以及将混合物产品化的工序(F)。
(工序(A))
在工序(A)中，准备二氧化硅粉末原料。在二氧化硅粉末原料中，例如可以举出，通过将天然硅石粉碎而得到的硅石粉、通过硅酸碱与矿酸的湿式反应而合成的二氧化硅凝胶、采用溶胶凝胶法由烷氧基硅烷得到的凝胶粉碎物、金属硅粒子等。在这些二氧化硅粉末原料之中，从制造成本、原料粉末的粒度调整的容易程度考虑，优选天然硅石的粉碎粉。应予说明，为了使用硅石粉制作高纯度的二氧化硅粉末，一般使用SiO2的纯度为99.5质量％以上的天然高纯度硅石的硅石粉。但是，由于天然高纯度硅石稀少，因此原料成本变高，而且具有原料供给变得不稳定的可能性。在该二氧化硅粉末的制造方法中，通过后述的氯处理，即使利用SiO2的纯度低的天然硅石也能够制作高纯度的二氧化硅粉末，因此能够降低原料成本。
作为二氧化硅粉末原料的硅石粉，例如进行如下制造。将硅石水洗后，使用振动磨机、球磨机等粉碎机进行粉碎制作硅石粉。然后，使用振动筛、分级机来调整制作的硅石粉的粒度分布。
通过调整二氧化硅粉末原料的粒径，能够控制本发明的二氧化硅粉末的比表面积和粒径。二氧化硅粉末原料的粒径一般而言平均粒径例如为100μm以下，并且还可以含有大量粉末彼此容易聚集的1μm以下的微粉末。
(工序(B))
在工序(B)中，将二氧化硅粉末原料熔融并球化，制作未分级熔融球状二氧化硅粉末。例如，将二氧化硅粉末原料喷射到火焰中。其结果，使二氧化硅粉末原料熔融，与此同时，由于表面张力而球化。使通过火焰的二氧化硅粉末原料的液滴急冷，成为作为非晶质的球状二氧化硅的未分级熔融球状二氧化硅粉末。作为用来形成火焰的燃料气体，例如使用丙烷、丁烷、丙烯、乙炔、氢等，另外，作为助燃气体，例如使用空气、氧等。火焰温度例如为2000～2400℃。
未分级熔融球状二氧化硅粉末的球形度例如可以通过火焰的热量和二氧化硅粉末原料的喷射量来调节。如果火焰的热量不充分，则熔融球化不充分，未分级熔融球状二氧化硅粉末的球形度变低。如果火焰的热量过高，则未分级熔融球状二氧化硅粉末的制造成本变高。另外，如果二氧化硅粉末原料的喷射量过多，则熔融后粒子彼此熔接，未分级熔融球状二氧化硅粉末的球形度变低。如果二氧化硅粉末原料的喷射量过少，则未分级熔融球状二氧化硅粉末的制造成本变高。
(工序(C))
在工序(C)中，将未分级熔融球状二氧化硅粉末分级而制造不同粒度的熔融球状二氧化硅粉末。例如，当收集使二氧化硅粉末原料通过火焰而得到的未分级熔融球状二氧化硅粉末时，按每个粒子尺寸分级后收集。粗粒可以使用重力沉降室、旋风分离器等收集，细粒可以使用袋滤器、静电除尘器等收集。将经过分级的熔融球状二氧化硅粉末，然后，使用气流式分级机、振动筛、圆筒筛等的分级机进一步按每个粒子尺寸分级。
(工序(D))
在工序(D)中，将不同粒度的熔融球状二氧化硅粉末混合而制作熔融球状二氧化硅粉末的混合物。例如，将不同粒度的熔融球状二氧化硅粉末组合并以最密填充的比例来配合不同粒度的熔融球状二氧化硅粉末。然后，将配合的熔融球状二氧化硅粉末使用V型混合机、双锥混合机、空气混合机等的混合机进行混合。由此，制造填充性良好的熔融球状二氧化硅粉末的混合物。
(工序(E))
在工序(E)中，对熔融球状二氧化硅粉末的混合物进行氯处理。以下，详细说明熔融球状二氧化硅粉末的混合物的氯处理。
工序(E)的氯处理包括在氯存在下加热上述混合物的氯存在下加热工序。由此，使混合物中的杂质氯化成为氯化物，升华。其结果，从混合物中分离杂质，混合物的纯度变高。
氯存在下加热工序中的加热温度只要是能够使杂质在氯存在下氯化成为氯化物，并且二氧化硅尽可能不被氯化的温度即可，没有特别限定。另外，通过将氯存在下加热工序中的加热温度调节为所希望的杂质通过氯化而成为氯化物的温度，从而能够从混合物中去除混合物的杂质中所希望的杂质。从在氯存在下有效地将混合物中的杂质转变为氯化物并使其升华的观点，以及抑制二氧化硅的氯化的观点考虑，氯存在下加热工序中的加热温度优选为400～1200℃，更优选为430～1100℃，进一步优选为450～1050℃。另外，从将混合物中的杂质尽可能地转变为氯化物的观点，以及氯处理的效率的观点考虑，氯存在下加热工序中的加热时间优选为1～120分钟，更优选为1～60分钟，进一步优选为3～45分钟。应予说明，在重复后述的循环的情况下，上述加热时间是各循环的氯存在下加热工序中的加热时间。从使通过杂质的氯化而生成的氯化物升华的观点，以及气氛中的氯量的观点考虑，氯存在下加热工序中的混合物周围的压力优选为0.0001～100kPa，更优选为0.0005～50kPa，进一步优选为0.01～20kPa。由于氯具有腐蚀性，因此优选与氮、氩等非活性气体混合来供给氯。从将混合物中的杂质转变为氯化物的观点考虑，混合物周围的气氛中的氯的含有率优选为30体积％以上，更优选为50体积％以上，进一步优选为80体积％以上。
通过在氯存在下进行加热，在维持二氧化硅粉末的形态的同时，能够去除位于二氧化硅粒子的中心的杂质，从此观点考虑，通过在氯存在下进行加热而去除杂质的二氧化硅粉末的平均粒径优选为0.002～100μm，更优选为0.005～50μm，进一步优选为0.01～20μm。应予说明，二氧化硅粉末的平均粒径是通过激光衍射散射法测定的粒度分布的中位径。
氯处理还可以进一步包括：在氯存在下加热工序之后，在减压下加热混合物的第1减压下加热工序。由此，能够使通过杂质的氯化而生成的氯化物更完全地升华。其结果是，能够进一步提高混合物的纯度。另外，也能够从混合物中去除混合物中残留的氯。应予说明，如果混合物中的氯的含有率高，则在半导体密封材料中使用混合物时，有时会生成HCl而腐蚀引线。从使通过杂质的氯化而生成的氯化物更完全地升华的观点，以及加热所需的成本的观点考虑，第1减压下加热工序中的加热温度优选为600～1250℃，更优选为700～1200℃，进一步优选为800～1150℃。从使通过杂质的氯化而生成的氯化物更完全地升华的观点，以及减压所需成本的观点考虑，第1减压下加热工序中的混合物周围的压力，以绝对压力计，优选为0.0001～100kPa，更优选为0.0005～50kPa，进一步优选为0.01～20kPa。从使通过杂质的氯化而生成的氯化物更完全地升华的观点，以及生产性的观点考虑，在第1减压下加热工序中，在减压的规定的压力下维持的时间，优选为5～180分钟，更优选为10～120分钟，进一步优选为15～60分钟。应予说明，在重复后述的循环的情况下，在上述规定的压力下维持的时间是在各循环的第1减压下加热工序中的规定的压力下维持的时间。
优选重复2次以上由氯存在下加热工序和第1减压下加热工序组成的循环。由此，进一步使大量的杂质从混合物中分离，混合物的纯度进一步变高。从混合物的高纯度化的观点和生产性的观点考虑，由卤素存在下加热工序和第1减压下加热工序组成的循环优选重复2～20次，更优选重复3～15次，进一步优选重复4～9次。
氯处理优选进一步包括在非活性气体存在下加热混合物的非活性气体存在下加热工序。由此，能够进一步完全去除混合物中残留的氯。其结果，混合物的纯度进一步提高。对于非活性气体，例如，可以举出氮气、氩气等。从成本的观点考虑，在这些非活性气体中优选氮气。
非活性气体存在下加热工序中的加热温度优选高于氯存在下加热工序的加热温度。但是，非活性气体存在下加热工序中的加热温度优选比卤素存在下加热工序的加热温度高出200℃以下，更优选高出100℃以下，进一步优选高出50℃以下。
氯处理还可以进一步包括在非活性气体存在下加热工序后，在减压下加热混合物的第2减压下加热工序。由此，能够进一步完全去除混合物中残留的氯。其结果是，混合物的纯度进一步变高。从去除混合物中的氯的观点和加热所需成本的观点考虑，第2减压下加热工序中的加热温度优选为600～1250℃，更优选为700～1200℃，进一步优选为800～1150℃。从去除混合物中的氯的观点和减压所需的成本的观点考虑，第2减压下加热工序中的混合物周围的压力，以绝对压力计，优选为0.0001～100kPa，更优选为0.0005～50kPa，进一步优选为0.01～20kPa。从去除混合物中的氯的观点和生产性的观点考虑，在第2减压下加热工序中，在减压的规定压力下的维持时间优选为5～180分钟，更优选为10～120分钟，进一步优选为15～60分钟。应予说明，当重复后述的循环时，在上述规定压力下维持的时间是各循环的第2减压下加热工序中的规定压力下维持的时间。
优选重复2次以上由非活性气体存在下加热工序和第2减压下加热工序组成的循环。由此，能够进一步完全去除混合物中残留的氯，混合物的纯度能够进一步变高。从混合物的高纯度化的观点和生产性的观点考虑，由非活性气体存在下加热工序和第2减压下加热工序组成的循环优选重复2～20次，更优选重复3～15次，进一步优选重复5～12次。
(工序(F))
在工序(F)中，将混合物产品化。具体而言，对混合物根据需要进行基于硅烷偶联剂的表面处理，以及进行精密去除粗大粒子的分级处理。将经过工序(F)的混合物作为产品出厂。
(半导体密封材料)
本发明的二氧化硅粉末适合使用在半导体密封材料中。半导体密封材料采用包含本发明的二氧化硅粉末和树脂的树脂组合物，例如，进行如下制作。
首先，用辊或挤出机等对树脂组合物进行加热并混炼，将其混炼物拉伸成片状并冷却。然后，将其粉碎，或者将混炼物拉伸成线状并且边冷却边切断，得到作为粉碎物的半导体密封材料。关于该粉碎物，也可以是成型为圆柱状的片状，或颗粒尺寸、形状整齐的细小颗粒状的半导体密封材料。
为了使用上述的半导体密封材料密封半导体，采用传递模塑法、压缩模塑法等常规的成型方法。例如，为了使用半导体密封材料通过传递模塑成型来密封，将片状的半导体密封材料填装到具备安装在传递模塑成型机上的模具的罐中，加热使其熔融后，用柱塞加压，通过进一步加热使其固化密封。另外，在压缩模塑中，将树脂组合物的颗粒直接放置在模具中，将熔融的成型材料缓慢地向基板施加压力而成型。
(树脂组合物)
半导体密封材料中使用的树脂组合物含有如上所述的本发明的二氧化硅粉末和树脂。树脂组合物中的二氧化硅粉末的含有率优选为10～95质量％，更优选为30～90质量％。
作为树脂，可以使用环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不飽和聚酯、氟树脂，聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺等的聚酰胺；聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等的聚酯；聚苯硫醚，芳香族聚酯、聚砜、液晶聚合物、聚醚砜、聚碳酸酯、马来酰亚胺改性树脂、ABS树脂、AAS(丙烯腈－丙烯酸橡胶·苯乙烯)树脂、AES(丙烯腈·乙烯·丙烯·二烯橡胶－苯乙烯)树脂等。
这些树脂中，为了制备半导体密封材料，优选在1个分子中具有2个以上环氧基的环氧树脂。作为环氧树脂，可以举出联苯型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂、将酚类和醛类的酚醛清漆树脂环氧化而成的树脂、双酚A、双酚F和双酚S等缩水甘油醚、邻苯二甲酸或二聚酸等多元酸与环氧氯丙烷反应得到的缩水甘油酯酸环氧树脂、线状脂肪族环氧树脂、脂环式环氧树脂、杂环式环氧树脂、烷基改性多官能环氧树脂、β－萘酚酚醛清漆型环氧树脂、1,6－二羟基萘型环氧树脂、2,7－二羟基萘型环氧树脂、双羟基联苯型环氧树脂、还有为了赋予阻燃性而导入了溴等卤素的环氧树脂等。其中，从耐湿性、耐回流焊性考虑，优选联苯型环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂、双羟基联苯型环氧树脂、萘骨架的环氧树脂等。
当树脂为环氧树脂时，树脂组合物优选含有环氧树脂的固化剂，或环氧树脂的固化剂与环氧树脂的固化促进剂。
作为环氧树脂的固化剂，例如，可以举出各种酚醛系树脂；将选自苯酚、甲酚、二甲苯酚、间苯二酚、氯苯酚、叔丁基苯酚、壬基苯酚、异丙基苯酚、辛基苯酚等的1种或2种以上的混合物与甲醛、多聚甲醛或对二甲苯同时在氧催化剂下反应而得到的酚醛清漆型树脂；聚对羟基苯乙烯树脂；双酚A、双酚S等的双酚化合物；苯三酚、间苯三酚等的三官能酚类；马来酸酐、邻苯二甲酸酐、均苯四酸酐等酸酐；间苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜等芳香族胺等。
为了促进环氧树脂与固化剂的反应，可以使用上述的固化促进剂。作为固化促進剂，例如可以举出三苯基膦、苄基二甲胺、2－甲基咪唑等。
可以将上述各种材料的规定量用混合机、Henschel混合机等混合后，将通过加热辊、捏合机、单轴或双轴挤出机等混炼而成的物质冷却，然后粉碎，由此来制造树脂组合物。
实施例
以下，通过实施例和比较例对本发明进行详细说明。应予说明，本发明并不限于以下的实施例。
对实施例和比较例的二氧化硅粉末进行以下的评价。
(粒径)
使用激光散射衍射式粒度分布测定装置(商品名“CILAS920”，CILAS公司制)或粒度分布测定装置(商品名“LS230”，Beckman·Coulter株式会社制)，测定二氧化硅粉末的累积频率为10％的粒径(d10)、累积频率为50％的粒径(d50)和累积频率为90％的粒径(d90)。应予说明，累积频率为50％的粒径(d50)为平均粒径。
(比表面积)
使用比表面积测定仪(商品名“Macsorb HM model－1208”，MACSORB公司制)，根据BET法测定二氧化硅粉末的比表面积。
(球形度)
使用湿式流动式粒径·形状分析装置(商品名“FPIA-3000”，MalvernPanalytical公司制)进行测定。将试样分散在纯水中后，使液体流入平面拉伸流动单元内，用物镜记录100个以上在单元内移动的非晶质二氧化硅粉末的图像，根据该记录图像和下式(1)计算平均圆形度。式(1)中，HD表示圆当量直径，根据对象粒子的投影面积和真圆的面积比求出。PM表示对象粒子的投影周长。将这样算出的200个二氧化硅粒子的平均值作为平均圆形度。
式(1)：平均圆形度＝π·HD/PM
根据该平均圆形度，通过式：平均球形度＝(平均圆形度)2求出平均球形度。
(U(铀)的含有率)
使用氢氟酸和硝酸实施二氧化硅粉末的加热分解，制作试样溶液。然后，使用电感耦合等离子体质谱仪(日立计测器株式会社制，测定限度：0.01ppb)进行试样溶液的定量分析，测定U(铀)的含有率。
(二氧化硅粉末50g中的磁化性异物的数量)
向1000mL烧杯中加入二氧化硅粉末50g和离子交换水800g制备浆料。利用搅拌装置使该浆料以转速550rpm、5秒间隔反转，同时将覆盖有厚度20μm的橡胶盖的长度150mm、直径25mm、磁力12000高斯的棒磁铁浸渍于其中1分钟，捕捉磁化粒子。将捕捉到磁化粒子的棒磁铁从浆料中取出，取下空烧杯上的橡胶盖，用离子交换水清洗橡胶盖，同时使磁化粒子脱离，将磁化粒子分散在水中。将得到的分散液通过安装有直径25mm的尼龙过滤器(孔径13μm)的抽滤装置来回收尼龙过滤器上的磁化粒子。将回收有磁化粒子的尼龙过滤器设置在显微镜上，在100倍的倍率下，一边移动整个区域一边对尼龙过滤器上回收的磁化粒子中20μm以上的磁化粒子的个数进行计数。
(离子性杂质的含有率)
＜Fe离子的测定方法＞
将浓硝酸、浓盐酸和水调整为容积比1：5：34的王水30mL，与二氧化硅粉末的试样5g加入100mL的烧杯进行加热处理。放置冷却后，进行离心分离，将得到的上清液作为测定液。用空气－乙炔的原子吸光光度计测定该测定液，测定248.3nm的吸光度。
＜Na离子的测定方法＞
将二氧化硅粉末的试样10g与离子交换水70mL加入到PE制容器中振荡1分钟。然后加入干燥器，在95℃下放置20小时后冷却。追加蒸发部分的水来定量。然后，进行离心分离，回收上清液作为测定液。用空气－乙炔的原子吸光光度计测定该测定液，测定589.0nm的吸光度。
＜氯离子的测定方法＞
将二氧化硅粉末的试样10g与离子交换水70mL加入到PE制容器中振荡1分钟。然后加入干燥器，在95℃下放置20小时后冷却。追加蒸发部分的水来定量。然后，进行离心分离，回收上清液作为测定液。用离子色谱法测定该测定液。
应予说明，制备上述Fe离子、Na离子和氯离子各自的标准原液(1000ppm)，再将其稀释制作标准液。根据它们的吸光度与各离子浓度的关系制作校准线。
(铝、铁、钾、钠、钙、镁和钛的含有率)
使用氢氟酸、硝酸进行二氧化硅粉末的加热分解，制作试样溶液。然后，使用电感耦合等离子体质谱分析仪进行试样溶液的定量分析，测定二氧化硅粉末中以Al2O3换算的铝的含有率、以Fe2O3换算的铁的含有率、以K2O换算的钾的含有率、以Na2O换算的钠的含有率、以CaO换算的钙的含有率、以MgO换算的镁的含有率和以TiO2换算的钛的含有率。
对二氧化硅粉末进行以下的氯处理，制作二氧化硅粉末A～G。
氯处理中使用氯气氛批次炉(商品名“Model480”，株式会社NoritakeCo.，Ltd.制)。氯处理的温度和压力的条件的概略如图1所示。另外，氯处理的操作条件如下所示。
(氯处理的操作条件)
(使用的气体)
供给氯气氛批次炉的氯气的纯度：100％
供给氯气氛批次炉的氮气的纯度：99.998％
(氯存在下加热工序)
供给氯气氛批次炉的氯气的流量：5L/min
供给氯气氛批次炉的氮气的流量：20L/min
供给氯气氛批次炉的全部气体中的氯气的含有率：20体积％
加热温度：900℃
1个循环中的氯存在下加热工序中的加热时间：5分钟
压力：91.3kPa
备注：首先将批次炉内减压至0.01kPa，然后供给氯气和氮气。另外，从室温升温至900℃时的升温速度为5℃/min。
(第1减压下加热工序)
加热温度：900℃
压力：0.13kPa
1个循环中的第1减压下加热工序中的在上述压力下维持的时间：2分钟
(由氯存在下加热工序和第1减压下加热工序组成的循环)
循环次数：6次
(非活性气体存在下加热工序)
供给氯气氛批次炉的氮气的流量：20L/min
加热温度：1000℃
1个循环中的非活性气体存在下加热工序中的加热时间：5分钟
压力：91kPa
备注：从第1减压工序转移至非活性气体存在下加热工序时，将批次炉内减压至0.01kPa，除去批次炉内的氯气后供给氮气。
(第2减压下加热工序)
加热温度：1000℃
压力：0.13kPa
1个循环中的第2减压下加热工序中的在上述压力下维持的时间：2分钟
(由非活性气体存在下加热工序和第2减压下加热工序组成的循环)
循环次数：4次
备注：4次循环结束后，将批次炉内减压至0.01kPa，然后将批次炉内的压力设为大气压。
二氧化硅粉末B～二氧化硅粉末G使用表1所示的二氧化硅粉末，除此之外，与二氧化硅粉末A同样地制造。
结果示于表1。
如以上的实施例所示，能够制造一种铀的含有率为0.8质量ppb以下，球形度为0.80以上二氧化硅粉末。

Claims (10)

1.一种二氧化硅粉末，铀的含有率为0.8质量ppb以下，球形度为0.80以上。
2.根据权利要求1所述的二氧化硅粉末，其中，比表面积为2.0m2/g以上。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化硅粉末，其中，在所述二氧化硅粉末的粒度分布中，累积频率为10％的粒径(d10)为0.1～0.5μm，累积频率为50％的粒径(d50)为0.3～12.0μm，累积频率为90％的粒径(d90)为1.5～22.0μm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，铁的含有率以Fe2O3换算为100质量ppm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，铝的含有率以Al2O3换算为500质量ppm以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，钾的含有率以K2O换算为10质量ppm以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，钠的含有率以Na2O换算为15质量ppm以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，钙的含有率以CaO换算为15质量ppm以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，镁的含有率以MgO换算为5质量ppm以下。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的二氧化硅粉末，其中，钛的含有率以TiO2换算为10质量ppm以下。
CN202280023323.5A 2021-03-31 2022-03-22 二氧化硅粉末 Pending CN117083241A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-060913 2021-03-31
JP2021060913 2021-03-31
PCT/JP2022/013251 WO2022210119A1 (ja) 2021-03-31 2022-03-22 二酸化ケイ素粉末

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117083241A true CN117083241A (zh) 2023-11-17

Family

ID=83455249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280023323.5A Pending CN117083241A (zh) 2021-03-31 2022-03-22 二氧化硅粉末

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240158242A1 (zh)
EP (1) EP4299520A4 (zh)
JP (1) JPWO2022210119A1 (zh)
KR (1) KR20230150345A (zh)
CN (1) CN117083241A (zh)
WO (1) WO2022210119A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3400548B2 (ja) * 1993-06-29 2003-04-28 三菱レイヨン株式会社 高純度球状シリカの製造方法
JP3434047B2 (ja) * 1994-10-24 2003-08-04 電気化学工業株式会社 溶融シリカ粉末の製造方法
JP3784144B2 (ja) 1997-08-08 2006-06-07 電気化学工業株式会社 低ウラン球状シリカ粉末の製造方法
JP2014196226A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 株式会社アドマテックス 球状シリカ粒子材料、シリカ粒子材料含有組成物、およびシリカ粒子の製造方法
WO2017188301A1 (ja) * 2016-04-28 2017-11-02 株式会社アドマテックス 結晶シリカ粒子材料及びその製造方法並びに結晶シリカ粒子材料含有スラリー組成物、結晶シリカ粒子材料含有樹脂組成物
WO2018096876A1 (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 株式会社トクヤマ ゾルゲルシリカ粉末、およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022210119A1 (ja) 2022-10-06
JPWO2022210119A1 (zh) 2022-10-06
EP4299520A1 (en) 2024-01-03
US20240158242A1 (en) 2024-05-16
EP4299520A4 (en) 2024-10-02
KR20230150345A (ko) 2023-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101731665B1 (ko) 합성 비정질 실리카 분말 및 그 제조 방법
US8815205B2 (en) Method for producing spherical alumina powder
TWI557073B (zh) 供石英玻璃應用之高純度矽石顆粒
WO2012128005A1 (ja) 合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法
CN112601713B (zh) 分散性优异的二氧化硅粉末及使用其的树脂组合物、以及其制造方法
WO2011083710A1 (ja) 合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法
JP6440551B2 (ja) シリカ粒子の製造方法
JP2001048521A (ja) 微細球状シリカ粉末とその製造方法および用途
CN117120372A (zh) 二氧化硅粉末及其制造方法
KR101780835B1 (ko) 합성 비정질 실리카 분말 및 그 제조 방법
KR101394808B1 (ko) 비정질 실리카질 분말, 그 제조 방법 및 반도체 봉지재
CN117083241A (zh) 二氧化硅粉末
JP6612919B2 (ja) 非晶質シリカ粉末、樹脂組成物、及び半導体封止材
JP5336374B2 (ja) アルミナ粉末の製造方法
CN111566048A (zh) 非晶质二氧化硅粉末及其制造方法、用途
CN113365943B (zh) 二氧化硅粉末、树脂组合物及分散体
KR20240005064A (ko) 응집을 저감시킨 실리카 분말 및 수지 조성물, 그리고 반도체 밀봉재
CN117120366A (zh) 金属氧化物粉末及其制造方法
WO2024071431A1 (ja) 球状アルミナ粒子、その製造方法、および、それを含有する樹脂複合組成物
JP2022150117A (ja) 着磁異物の少ない無機金属酸化物粉末、及びその製造方法
WO2023153356A1 (ja) 球状シリカ粉末
WO2023153357A1 (ja) 球状シリカ粉末
CN117083242A (zh) 球状无机粉末以及液态密封材料
CN117098725A (zh) 无机粉末、无机组合物以及树脂组合物
CN117295690A (zh) 无机氧化物粉末及其制造方法、以及树脂组合物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination