JPH1160234A - 低ウラン球状シリカ粉末の製造方法、及びシリカ粉末 - Google Patents
低ウラン球状シリカ粉末の製造方法、及びシリカ粉末Info
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Abstract
材としての低ウラン球状シリカ粉末の製造方法及びその
粉末に関するものである。ウラン含有量の少ない充填材
を得るために、従来は高純度の原料を用いるとか、特殊
な操作が必要であった。 【解決手段】5μm以下の微粉粒子を少なくとも5%以
上含み、ウラン70ppb以下含有するシリカ質粉末を
火炎中に溶射し、球状化処理後に、微粉を除去する事を
特徴とする低ウラン球状シリカ粉末の製造方法。平均粒
径5〜90μm、ウラン含量1ppb以下、真円度0.
80〜1.00であることを特徴とする球状シリカ粉
末。
Description
に好適な充填材としての低ウランの球状シリカ粉末の製
造方法及び低ウラン球状シリカ粉末に関する。
化、高密度化に伴って、データを電荷として蓄積するタ
イプが利用されている。蓄積データが半導体封止材から
放出されるα線により、電荷の向きが反転するソフトエ
ラーを無視できない状況になっている。
ミド樹脂、シリコーン樹脂等を塗布して素子をα線から
保護する方法も提案されているが、この方法は素子表面
にこれらの樹脂を均一に塗布することが困難であり、ま
たこれらの樹脂と、素子及び封止材樹脂組成物との熱膨
張の差からトラブル発生の危険性があり、更にはこの樹
脂塗布という工程の付加によって、生産性、経済性の面
からも有利ではない。
減のためには、α線放出量の少ない半導体封止材を使用
する必要があり、とりわけ半導体封止材の80〜90重
量%を占めているシリカ粉末やアルミナ粉末のウラン含
有量を低減する必要がある。低ウランシリカ粉末の合成
法としては、ケイ酸アルカリを中和、ゲル乾燥、粉砕後
火炎溶融する方法、アルコキシシランを火炎分解する方
法、四塩化ケイ素等の揮発性ケイ素化合物を気相加水分
解する方法等が知られているが、製造工程が複雑なため
に高価である。これに対して、低ウラン水晶を粉砕しそ
れを溶融して製造するという製造法は、前記の合成法よ
りは安価となるが、低ウラン水晶は産出量が少ないとい
う問題点がある。
60−81011号公報では1,300℃以上に加熱処
理してウランを低減する方法、また特開昭62−132
707号公報には1000℃以上で酸素分圧0.5〜
0.9kg/cm2とすることにより、ウランを低減する
方法が開示されている。これらの方法を用いるとウラン
含有量の比較的多い安価な天然珪石を原料として用いる
ことができ、非常に有用である。
熱する方法では、ウラン除去に長時間を有し、大量生産
が困難であり、酸素分圧を制御する方法においては、加
熱処理の方法に手間がかかるといった問題点がある。本
発明は上記事情に鑑みてなされたもので、通常の天然珪
石を出発原料とする低ウランの球状シリカ粉末、及びそ
の製造方法に関する。
を溶融球状化させると、ウラン含有量は得られた球状粉
の粒径によって大きく異なり、微粉ほどウラン含有量が
多く、粒径が大きくなる程ウラン含有量が少なくなる、
すなわち球状粉の比表面積に比例してウランを含有する
ことが分かった。つまり火炎中に珪石を溶射する事によ
り、ガラス化、球状化と共にウランが球状粉の微粉末側
に濃縮され、この微粉を除去することにより、ウラン含
有量を低減できることを見いだしたものである。
少なくとも5%以上含み、ウラン70ppb以下含有す
るシリカ質粉末を火炎中に溶射し、球状化処理後に、微
粉を除去する事を特徴とする低ウラン球状シリカ粉末の
製造方法である。
1ppb以下、真円度0.80〜1.00であることを
特徴とする球状シリカ粉末である。以下、更に詳しく本
発明について説明する。
末は、珪石、水晶、珪砂或いは溶融シリカ等を振動ミル
等の手段で粉砕し、或いはその後分級することで得られ
る。シリカ質粉末の平均粒径に関しては特に制限はない
が、シリカ質粉末の粒度を小さくするにはコストがかか
り、また粒度をあまりに大きくすると溶融球状化が困難
となるため、平均粒径は5〜70μmが適当な範囲であ
る。また、粒度分布としては微粉成分にウランを濃縮さ
せるため、連続的な粒度分布を持っていることが好まし
く、特に粒子径5μm以下の粒子の含有率は、少なくと
も5%以上が必要であり、10〜50%が望ましい。5
μm以下の粒子が少ないと微粉側へのウランの濃縮が不
十分であり、本発明の効果が達成されないからである。
であることが望ましく,SiO2分で99%以上更に好
ましくは99.5%以上である。またウラン含有量につ
いて、70ppb以下とするのが必要であり、好ましく
は30ppb以下である。70ppbよりウラン含有量
が多いと、火炎溶射中のウランの微粉側への濃縮が不十
分であり、微粉を除去したときの高純度化が達成されに
くい。またウラン純度の下限については特に制限するも
のではないが、1ppb以上が効率的で好ましい。更に
好ましくは2ppb以上である。
径に対して均一である必要はなく、粒径に対して比例す
るように、或いは反比例するように存在していてもかま
わない。例えば珪石を粉砕して得られた珪石粉を、粒径
別にウラン量を測定すると、微粉程ウラン量が多い結果
が得られる場合があるが、これは珪石を粉砕する過程で
ウランの存在部分から破壊されやすく、結果としてウラ
ンを多く含む珪石部分は微粉化し易いからである。本発
明においては、このような珪石を除外するものでなく、
このような微粉に多くウランを含む珪石であっても、本
発明によれば溶融球状化過程において更に微粉側に濃縮
可能であり、球状化処理後に微粉を除去することによ
り、全体として低ウラン化が達成可能である。
では、酸素をキャリアガスとして可燃性ガス−酸素の火
炎中に溶射して球状化する。可燃性ガスとしては、水
素、プロパン、ブタン、アセチレン等の可燃性ガス或い
はこれらの混合ガスを使用することができる。溶射する
にあたっては、シリカ質粉末投入量(kg)/可燃性ガ
ス量(Nm3)を4以下の値に調整する。4以下の数値
は可燃性ガスとしてプロパンガスを使用した場合の数値
である。この数値を4より大きくすると、ウランが充分
に微粉成分に濃縮されない。
ウラン含有量は真円度によって左右され、溶融品の真円
度が0.80未満となるような、溶融球状化条件では、
球状化後の微粉にウランの濃縮が少なく、低ウラン化が
不十分である。真円度はシリカ粉末中に含まれる未溶融
粒子の量が多い程低い値となり、これが影響していると
考えられる。すなわち、原料シリカ粉中のウランは粒子
が一度溶融しないと粒子外に出にくいものだと推定さ
れ、ウランの低減において真円度は0.80以上となる
ように溶射条件を設定することが必要である。
いは冷却後に振動篩、分級機等の手段で分級し、微粉成
分を除去して、低ウランの球状シリカ粉末を得る。冷却
後の篩い、分級においては、湿式法、乾式法のいずれも
必要に応じて利用できる。ここで除去すべき微粉とは、
特定の粒度に限定されるのではなく、溶融球状化後の粉
末の内、粒径の小さい部分を構成する粉体を云う。すな
わち相対的に粒径の小さい球状粉にウランが濃縮される
ため、溶融球状化後に微粉部分を除去する事で低ウラン
の球状粉が得られる。強いて云えば10μm以下、さら
には5μm以下の球状化微粉にウランが濃縮される傾向
にあるので、球状化後の平均粒径が30〜100μmと
粗い場合は5〜20μm程度で微粉を除去し、平均粒径
が10〜30μm程度では5μm程度で、また平均粒径
が10μm以下では1〜3μm程度で微粉を除去するの
が目安といえる。球状化後の微粉の除去量は粒度分布に
よって異なるが、少なくとも5%以上を除去するのが好
ましく、更に好ましくは7〜30%である。除去量が5
%より少ないと、ウランの低減効果が少なく、また除去
量があまりに多いと、ロスが多くコスト的に不利だから
である。
リカ粉末を、シランカップリング剤で表面処理した後、
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、離型剤、着色剤等
と共に混練する事により、半導体封止材として用いて、
ソフトエラーの少ない信頼性に優れた半導体樹脂封止用
組成物を得ることができる。また溶融球状化後に除去し
た微粉は、ウランが高濃度に濃縮されているが、そのウ
ランは表面に多く存在するため、酸処理、表面研磨等に
より容易にウランを低減化できる。
分光蛍光光度計(日立計測器社製測定限界0.01pp
b)を用いた。平均粒径は、試料0.3gを水に分散さ
せ、それをレーザー回折式粒度分布測定装置(シーラス
グラニュロメーター「モデル715」)で測定した。
等にて得られる各粒子の投影像を画像解析することによ
り求める。本発明においては、走査型電子顕微鏡として
日本電子(株)製、JSM−T200型を用い、画像解
析装置として日本アビオニクス(株)製を用いたが、他
社製品を用いても同様の数値が得られる。
投影周囲長と同じ円周を持つ円の面積)」と定義され
る。真円度の測定法としては、先ず顕微鏡写真から対象
物の投影面積(A)と対象物の投影周囲長(PM)を測
定する。周囲長が(PM)の真円の面積を(B)とする
と、真円度はA/Bとして表す。対象物の周囲長(P
M)と同一の周囲長を持つ真円を想定すると、 PM=2πr ... B=πr2 ... であるから、式より r=PM/2π ... 式に式を代入して、 B=π×(PM/2π)2 ... となり、 真円度=A/B=A×4π/(PM)2 ... となる。式に実測値A及びPMを代入して個々の粒子
の真円度を算出できる。粉末の粒度分布を代表するよう
に粒子のサンプリングを行い測定を行う。対象粒子数が
多い程、測定値の信頼性は増すが、測定時間も考慮し、
通常100個程度の粒子の平均値で表す。これらの測定
方法は、本発明の実施に当たっての好ましい例示であっ
て、本願発明が、測定方法によって制限されるものでは
ない。
に示す特性の珪石粉末A、B、C、Dを得た。また原料
Aを気流分級器で、5μmを分級点として分級し、得ら
れた粗粉を原料A1とした。回収した粗粉と微粉の割合
は64/36であった。参考として、この珪石粉末A、
B、C、Dの一部を採取し、小型気流分級器を用いて5
μmで気流分級し、5μm上、下粉末のそれぞれのウラ
ン含有量を測定した。その結果も表1に示す。
ては酸素ガスをキャリアガスとして、プロパンガス−酸
素の火炎中に投入して溶融し球状化した。この際、珪石
粉末原料投入量(kg/hr)/プロパンガス量(Nm
3/hr)は3.0であった。溶融品を冷却後に捕集
し、その後、気流分級機で5μmを分級点として気流分
級し、得られた粗粉の平均粒径、粒径5μm以下の粒子
の重量%、及びウラン含有値を測定した。これらの結果
を表2に記載した。尚、ウラン低減率は、原料中のウラ
ン含有率に対する、球状化後分級粗粉のウラン含有率の
低減を表すものである。比較例に比べ、本発明の実施例
はウランの低減効果が大きく、低ウランの球状粉を得る
ことができる。
比較的高純度のシリカ質粉末から、更に高純度な球状シ
リカ粉を容易に得ることができる。また得られた低ウラ
ン球状粉末を、半導体封止樹脂組成物に用いることで、
α線の少ない、信頼性の高い素子を得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】5μm以下の粒子を少なくとも5%以上含
み、ウラン70ppb以下含有するシリカ質粉末を火炎
中に溶射し、球状化処理後に、微粉を除去する事を特徴
とする低ウラン球状シリカ粉末の製造方法。 - 【請求項2】平均粒径5〜90μm、ウラン含量1pp
b以下、真円度0.80〜1.00であることを特徴と
する球状シリカ粉末。
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JP21480097A JP3784144B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 低ウラン球状シリカ粉末の製造方法 |
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1997
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