JPS62265129A - シリカガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学用、半導体工業用、電子工業用。

理化学用等に使用されるクラックや割れ等のないシリカ
ガラスの製造方法に関する。

（従来の技術） シリカガラスは耐熱性、耐食性および光学的性質に優れ
ていることから半導体製造に欠かせない重要な材料であ
り、さらＫは光ファイバや工Ｃ製造用７オトマスク基板
、ＴＰＴ基板（薄膜トランジスタ）などに使用され、そ
の用途はますます拡大されている。

従来のシリカガラスの製造法には天然石英を電気炉また
は酸水素炎により溶解する方法、あるいは四塩化ケイ素
を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する方法
があるが、いずれの方法も製造工程に２，０００℃ある
いはそれ以上の高温を必要とするため大量のエネルギー
を消費し、また製造時にそのような高温に耐える材料が
必要であシ、マた高純度のものが得にくいなど経済的２
品質的にいくつかの問題点をもっている。

これに対し、近年ゾル−ゲル法と呼ばれるシリカガラス
を低温で合成する方法が注目されている。

その概要を簡単に述べる。

一般式Ｓｉ（ＯＲ）ｉ（但しＲはアルキル基を示す）で
示されるシリコンアルコキシド及び／又はその重縮合物
（例えば（ＲＯｈＳｉ（Ｏ８ｉ（ＯＲ）２）・Ｏ３ｉ（
ＯＲ）３．０二〇〜８．Ｒはアルキル基）に水（アルカ
リ、酸などの触媒を添加してもよい）を加えて加水分解
し、シリカヒドロシル（以下シリカゾル）とする。この
時、シリコンアルコキシトド水が均一な系となる様に適
当な溶媒（例えばアルコール等）を加えてもよい。この
シリカゾルを静置。

昇温ゲル化剤添加等によりゲル化させる。さらにゲルを
蒸発乾燥することにより乾燥ゲルとする。

この乾燥ゲルを適当なず囲気中で焼結することによりシ
リカガラスを得るものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造てはまた
未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥していく
過程でゲルにクラックや割れが発生し易く、クラックや
割れのないモノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留り良く
製造することが困難となることである。

ゲル化、乾燥収縮過程でのクラックや割れはゲルの内部
構造と乾燥条件に負うことが大きい。従来、シリコンア
ルコキシドを加水分解してゲル化させる場合にアンモニ
アを触媒として用いることが多く行なわれている。しか
しながら、アンモニアを触媒に用いると加水分解速度に
比較して重縮合速度が著しく速いため、得られた乾燥ゲ
ルは粒子の大きい粗な構造をとり２粒子間の結合力が弱
いため直％　２　ｃｍ以上の乾燥ゲルは発表されていな
い。

本発明の目的はゲル乾燥過程においてクラックや割れを
発生することなくモノリシックな大形の乾燥ゲルを得て
、これを焼結することによりシリカガラスを製造する方
法を提供することである。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明者らは、アンモニアに代えて塩基性の強いアミン
を用いることにより、ゲル構造の強度を向上させ、ゲル
のクランクや割れを防止し得ることを見出し本発明を完
成するに至った。

本発明は、一般式Ｓｉ（ＯＲ）４（但しＲはアルキル基
を示す）で示されるシリコンアルコキシトド水／又はそ
の重縮合物を加水分解してシリカゾルとし２次いでゲル
化し乾燥及び焼結するシリカガラスの調造方法において
前記加水分解の触媒としてアミンを月いるシリカガラス
の製造法に関する。

本発明において、シリコンアルコキシド及ヒ／又はその
重縮合物のアルキル基については特に制限はない。シリ
コンアルコキシド及び／又はその重縮合物に水及びアル
コールを加えて加水分解してシリカゾルを生成させる際
に、該水に触媒としてアミンを加える。アミンは、メチ
ルアミン、エチルアミン等の第一アミン、ジメチルアミ
ン、ジエチルアミン等の第ニアミン、トリメチルアミン
。

トリエチルアミン等の第三アミン、エチレンジアミン、
トリメチレンジアミン等をあげることができ、これらの
アミンの使用は単独でも複数でもよい。アミンのシリコ
ンアルコキシド及び／又はその重縮合物に対する濃度は
、シリコンアルコキシド及び／又はその重縮合物の種類
、加水分解の速度等により適宜選定する。用いるアルコ
ールはシリコンアルコキシド及び／又はその重縮合物の
種類によって選べばよく、特に制限はなく、一種類でも
複数でも差し支えない。

シリカガラスは、上記のよってして生成したシリカゾル
をンヤーレ等の容器に移し、室温〜７０℃に保ってゲル
化し９次いで室温以上の温度で乾燥して乾燥ゲルとし、
更に公知の方法で焼結して得られる。

（作用） アンモニアより塩基性の強いアミンを用いると。

ゲル構造の強度が向上し、ゲルのクラックや割れが防止
される。

（実施例） 次に不光明の実施例を説明する。

実施例１ １モルのシリコンテトラメトキシド（Ｓ　ｉ　（ＯＣＨ
３）４）に対し、４．５モルのメチルアルコールを加え
よく混合した。この溶液にＩ　Ｘ　１０−’　ｒｒ１０
１／ｌのエチレンジアミン水溶液４モルを加え、充分に
混合しシリカゾルとした。これを直径９０１１１ＴＩｎ
のテフロンでコーティングしたガラス梨シャーレに入れ
、密封し室温でゲル化した。その後蓋に穴を開け、５０
℃の恒温僧で７日間乾燥し、その後１２０°Ｃの恒温槽
に移して１日乾燥して直径５９．０乾燥ゲルをｆ七そ。

こつして得られた乾燥ゲルのかさ密度は１．２ｇ／ｃｍ
”であり、クランクや割れは全くなかった。

この乾燥ゲルを１．２５０°Ｃまで加熱焼結したところ
直径ａｓａｒｍｘ厚さ４−のクラックや割れのない透明
なシリカガラスが得られた。このシリカガラスを分析の
結果、その特性は市販のシリカガラスと一致した。

実施例２ 実施例１におけるエチレンジアミン水溶夜に代えて０．
０１　ｍａｔ／ｌのジエチルアミン水溶液を４モルとし
た以外は実施例１と同様の操作を行って乾燥ゲルを得た
。この乾燥ゲルにはクランクや割れは全く見られなかっ
た。

実施例３ 実施例１におけるエチレンジアミン水溶液に代えて０．
０１　ｍｏｊ／　ｌのトリエチルアミン水ｆ８０を４モ
ルとした以外は実施例１と同様の操作を行って乾燥ゲル
を得だ。該乾燥ゲルにはクラックや割れは全く認められ
なかった。

（発明の効果） 本発明によれば大形のシリカガラスをゾル−ゲル法によ
りクランクや割れを発生することなく容易に製造が可能
となる。その大きさは基本的には制約がなく、形状も板
状、棒状、管状等のいずれでも製造できる。又２本発明
によりシリカガラスは従来のものよりも安価に製造でき
るだめ、従来から使用されてきたＩＣ製造用フォトマス
ク基材等の分野はもちろん液晶表示用基材等にも応用が
拡大できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一般式Ｓｉ（ＯＲ）＿４（但しＲはアルキル基を示
   す）で示されるシリコンアルコキシド及び／又はその重
   縮合物を加水分解してシリカゾルとし、次いでゲル化し
   乾燥及び焼結するシリカガラスの製造方法において、前
   記加水分解の触媒としてアミンを用いることを特徴とす
   るシリカガラスの製造方法。