KR0173179B1 - Method of manufacturing lead-aluminosilicate glass by sol-gel method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 표면 보호용으로 사용될 수 있는 리드 알루미노실리케이트계 유리를 졸-겔법에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing lead aluminosilicate glass which can be used for semiconductor surface protection by the sol-gel method.

본 발명의 졸-겔법을 이용한 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제조 방법은, 납계 원료, 알루미늄계 원료 및 탈이온수를 혼합 및 교반하여 혼합수용액을, 규소계 원료를 알콜류에 희석하여 알콕사이드 용액을 각각 만드는 1단계와; 상기 혼합수용액을 교반하면서 알콕사이드 용액을 천천이 부어 혼합하고 암모니아수를 부어 반응시키는 2단계와; 상기 처리물이 균일해질 때 까지 교반하는 3단계와; 상기 처리물을 방치하여 침전시킨 후 윗부분의 맑은 용액을 제거하여 유리겔 용액을 얻는 4단계와; 그리고 상기 유리겔 용액을 건조하고, 산소 분위기 하에서 가열 건조하는 5단계를 구비하여 이루어진다.In the method for producing lead aluminosilicate glass using the sol-gel method of the present invention, a lead-based raw material, an aluminum-based raw material and deionized water are mixed and stirred to dilute a mixed aqueous solution and a silicon-based raw material to alcohols to form an alkoxide solution, respectively. Step 1; Stirring and mixing the alkoxide solution with stirring the mixed aqueous solution, followed by two steps of pouring ammonia water to react; Three steps of stirring until the treatment is uniform; Leaving the treated material to precipitate and then removing the clear solution at the top to obtain a glass gel solution; And it comprises a five steps of drying the glass gel solution, heat drying in an oxygen atmosphere.

이 방법에 의하면 경제적으로 고순도이며 입도가 기존의 상용 유리 분말 보다 미세한 반도체 접합보호용 리드 알루미노실리케이트계 유리를 제조할 수 있다.According to this method, lead aluminosilicate-based glass for semiconductor bonding protection can be produced economically high purity and finer than conventional commercial glass powder.

Description

졸-겔법에 의한 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제조 방법Method for producing lead aluminosilicate glass by sol-gel method

본 발명은 졸-겔법에 의한 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 표면 보호용으로 사용될 수 있는 리드 알루미노실리케이트계 유리를 졸-겔법에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing lead aluminosilicate glass by the sol-gel method, and more particularly to a method for producing lead aluminosilicate glass which can be used for protecting the semiconductor surface by the sol-gel method. .

일반적으로 유리는 원료을 혼합 용융하여 냉각시키는 용융법을 이용하여 제조한다. 그러나 용융법은 원료의 용융 공정을 도가니에서 실시하기 때문에 다량의 불순물이 혼입될 가능성이 크고, 냉각된 유리 덩어리의 분쇄 및 미분쇄 공정에서 고온의 용융 과정과 장시간의 분쇄 공정이 필요하여 공정 비용이 많이 소요된다.Generally, glass is manufactured using the melting method which mix-melts and cools a raw material. However, since the melting process of the raw material is carried out in the crucible, a large amount of impurities are likely to be mixed, and a high cost melting process and a long time grinding process are required in the crushing and pulverizing of the cooled glass lumps. It takes a lot.

따라서 본 발명자들은 용융법에 비해 다음과 같은 장점을 갖고 있는 졸-겔법을 이용하여 리드 알루미네이트계 유리를 제조하고자 하였다.Therefore, the present inventors attempted to produce lead aluminate-based glass by using a sol-gel method which has the following advantages over the melting method.

졸-겔법은 용융법에 비해 다음과 같은 장점을 갖고 있다.The sol-gel method has the following advantages over the melting method.

첫째, 불순물 혼입이 최소화되어 고순도 유리를 제조할 수 있다.First, incorporation of impurities can be minimized to produce high purity glass.

둘째, 유리의 미세 분말을 쉽게 만들 수 있다. 졸-겔 반응에 의하여 생성된 유리겔을 건조 열처리하면 미세한 입자들이 뭉친 괴상이 되고, 이를 단시간의 분쇄 공정에 의해 미세한 분말화 할 수 있다.Second, the fine powder of the glass can be easily made. Dry heat treatment of the glass gel produced by the sol-gel reaction results in agglomeration of fine particles, which can be finely powdered by a short grinding process.

셋째, 공정이 단순하다.Third, the process is simple.

본 발명에서 다루고자 하는 반도체 접합보호용 유리의 주요 금속 원소는 Pb, Al 및 Si 로서, 현재 세계적으로 일본, 미국, 독일 등에서 생산하고 있는 패시베이션 유리 즉, 주요 금속 원소가 Pb, Si, B 또는 Zn, Si, B 인 것들과는 다르다.The main metal elements of the glass for semiconductor junction protection to be dealt with in the present invention are Pb, Al, and Si, and passivation glass currently produced in Japan, USA, Germany, etc., that is, the main metal elements are Pb, Si, B, or Zn, It is different from those of Si and B.

결국 본 발명의 목적은 고 신뢰성 및 고순도를 요구하는 반도체 접합 보호용 리드 알루미노실리케이트계 유리를 졸-겔법에 의해 제조하는 기술을 제공하고자 한다.After all, an object of the present invention is to provide a technique for producing a lead aluminosilicate-based glass for semiconductor junction protection by the sol-gel method that requires high reliability and high purity.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 졸-겔법에 의한 리드 알루미늄 실리케이트계 유리의 제조 방법은, 납계 원료, 알루미늄계 원료 및 탈이온수를 혼합 및 교반하여 혼합수용액을, 규소계 원료를 알콜류에 희석하여 알콕사이드 용액을 각각 만드는 1단계와; 상기 혼합수용액을 교반하면서 알콕사이드 용액을 천천이 부어 혼합하고 암모니아수를 부어 반응시키는 2단계와; 상기 처리물이 균일해질 때 까지 교반하는 3단계와; 상기 처리물을 방치하여 침전시킨 후 윗부분의 맑은 용액을 제거하여 유리겔 용액을 얻는 4단계와; 그리고 상기 유리겔 용액을 건조하고, 산소 분위기 하에서 가열 건조하는 5단계를 구비한 데에 그 특징이 있다.The method for producing lead aluminum silicate glass by the sol-gel method for achieving the object of the present invention, by mixing and stirring lead-based raw materials, aluminum-based raw materials and deionized water, dilution of the mixed aqueous solution, silicon-based raw materials in alcohols 1 step of making each alkoxide solution; Stirring and mixing the alkoxide solution with stirring the mixed aqueous solution, followed by two steps of pouring ammonia water to react; Three steps of stirring until the treatment is uniform; Leaving the treated material to precipitate and then removing the clear solution at the top to obtain a glass gel solution; And it is characterized by having the five steps of drying the glass gel solution, heat drying in an oxygen atmosphere.

도 1 은 본 발명에 따른 유리겔의 열중량 분석 그래프.1 is a thermogravimetric analysis graph of the glass gel according to the present invention.

도 2 는 유리겔의 적외선 흡광 분석 그래프.2 is a graph of infrared absorption analysis of glass gel.

도 3 은 유리겔을 750℃에서 반응시킨 후의 미세조직 사진.Figure 3 is a microstructure photograph after the reaction of the glass gel at 750 ℃.

도 4 는 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제타전위(zeta potential)특성 그래프.4 is a graph of zeta potential characteristics of lead aluminosilicate glass.

도 5 는 리드 알루미노실리케이트계 유리 분산 입자의 평균 입도를 나타낸 그래프.5 is a graph showing the average particle size of the lead aluminosilicate-based glass dispersion particles.

도 6 은 소성 온도에 따른 리드 알루미노실리케이트계 유리의 치밀화 정도를 나타낸 그래프.6 is a graph showing the degree of densification of lead aluminosilicate-based glass according to firing temperature.

도 7 은 소성 온도에 따른 리드 알루미노실리케이트계 유리의 흘러내림 특성을 나타낸 그래프.7 is a graph showing the flow-down characteristics of the lead aluminosilicate-based glass according to the firing temperature.

도 8 은 850℃, 1020℃ 열처리 후 리드 알루미노실리케이트계 유리의 X-선 회절 특성 비교 그래프.8 is a graph comparing X-ray diffraction characteristics of lead aluminosilicate-based glass after heat treatment at 850 ° C. and 1020 ° C. FIG.

본 발명에 있어서, 출발 물질로 사용되는 납계, 알루미늄계 및 규소계 원료는 10∼30 : 6∼14 : 55∼67의 중량비로 사용되고, 상기 혼합 수용액은 Pb(NO3)2와 Al(NO3)9H2O를 1 : 1∼1.5의 중량비로 혼합하며, 알콕사이드 용액은 통상 테트라에틸오로소실리케이트(TEOS)를 메탄올에 희석하여 만든다.In the present invention, lead-based, aluminum-based and silicon-based raw materials used as starting materials are used in a weight ratio of 10 to 30: 6 to 14: 55 to 67, and the mixed aqueous solution is Pb (NO 3 ) 2 and Al (NO 3). ) 3 · 9H 2 O is mixed at a weight ratio of 1: 1 to 1.5, and the alkoxide solution is usually prepared by diluting tetraethylorthosilicate (TEOS) in methanol.

또한, 4단계 후 처리물에 암모니아수를 붓고 교반 및 침전하여 윗부분의 맑은 용액을 제거하는 단계를 반복하여 복수회 실시할 수 있으며, 5단계에서는 1차 건조겔을 750±5℃로 가열하여 2∼3시간 유지 반응시켜 본 발명의 리드 알루미노실리케이트계 유리를 제조한다.In addition, after step 4, ammonia water is poured into the treated material, followed by stirring and precipitation to remove the clear solution at the upper part, which may be repeated a plurality of times. In step 5, the first dry gel is heated to 750 ± 5 ° C. to 2˜. The reaction is carried out for 3 hours to prepare lead aluminosilicate glass of the present invention.

본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.

먼저 Pb(NO3)2와 Al(NO3)9H2O를 탈이온수에 용해하여 혼합 수용액을, 에탄올에 TEOS를 넣고 교반하여 알콕사이드 용액을 만든다. 다음 상기 두 용액을 먼저 혼합하고 교반하면서 암모니아수를 천천히 가하면서 가수분해 반응시키고, 가수분해된 용액의 맑은 부분 제거하기, 탈이온수 첨가 및 교반을 수차례 반복하여 최종적으로 용액의 남은 부분을 건조한다. 이와 같이 본 발명에서 제안된 졸-겔법에 의한 유리의 제조 방법을 이용하여 제조한 유리를 분말화 하면 소정의 미세한 유리 분말을 얻을 수 있다.First, Pb (NO 3 ) 2 and Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O are dissolved in deionized water, and the mixed aqueous solution is mixed with TEOS in ethanol to form an alkoxide solution. The two solutions are first mixed and hydrolyzed while slowly adding ammonia water while stirring, removing clear portions of the hydrolyzed solution, adding deionized water and stirring several times to finally dry the remaining portion of the solution. As described above, when the glass produced by using the method for producing glass by the sol-gel method proposed in the present invention is powdered, a predetermined fine glass powder can be obtained.

본 발명의 방법을 사용하여, 유리 조성이 중량비로 SiO245.5%, Al2O310.2%, PbO 44.3%(몰비로는 SiO271.8%, Al2O39.4%, PbO 18.8%)인 것과, 유리 조성을 중량비로 SiO240%, Al2O310%, PbO 50%인 것과, SiO250%, Al2O310%, PbO 40%인 것을 제조하고, 유리 조성이 중량비로 SiO240%, Al2O310%, PbO 50%인 것에 대해 3℃/min으로 승온시키면서 열중량 분석을 실시 하였다.Using the method of the present invention, the glass composition is 45.5% SiO 2 , 10.2% Al 2 O 3 and 44.3% PbO (molar ratio of SiO 2 71.8%, Al 2 O 3 9.4%, PbO 18.8%) by weight. The glass composition was prepared by weight ratio of SiO 2 40%, Al 2 O 3 10%, PbO 50%, SiO 2 50%, Al 2 O 3 10%, PbO 40%, and the glass composition was SiO 2 by weight. Thermogravimetric analysis was performed while heating at 3 ° C / min for 40%, 10% Al 2 O 3 and 50% PbO.

도 1 은 건조된 겔 시편을 이용하여 열중량 분석된 상태를 나타낸 것으로, 100∼160℃ 온도에서 약 82%의 중량 감소가 일어났음을 알 수 있다. 400℃까지 추가적으로 8%의 중량 감소가 발생하였으며, 750℃의 고상 반응 후에는 최초 중량의 10%만이 잔존하였다. PbO와 SiO2양을 바꾼 경우에도 열중량 분석 결과는 기본 조성의 그것과 동일하였다.Figure 1 shows the thermogravimetric analysis using the dried gel specimens, it can be seen that the weight loss of about 82% occurred at a temperature of 100 ~ 160 ℃. An additional 8% weight loss occurred up to 400 ° C, with only 10% of the original weight remaining after the solid phase reaction at 750 ° C. Even when PbO and SiO 2 amounts were changed, the thermogravimetric analysis was the same as that of the basic composition.

온도 상승에 따른 중량 감소의 원인을 알아보기 위하여 120, 200, 400 및 750℃에서 열처리한 시편에 대하여 적외선 흡광분석(FTIR)을 행하였다. 도 2 는 각 온도별로 열처리한 유리 겔 시편에 적외선을 조사하여 각 파장에서의 적외선 투과도를 나타낸 것이다. 주요 흡수대는 2500㎝-1, 1640㎝-1, 1400㎝-1, 9600∼1280㎝-1으로 이들은 각각 수소결합된 H2O, 물분자, C-H, 비대칭형 Si-O-Si에 의하여 나타나는 것이다. 먼저 120℃에서는 3500㎝-1, 1640㎝-1, 1400㎝-1, 9600∼1280㎝-1의 4가지 흡수대가 모두 나타나는데, 이를 상기의 열중량 분석 결과와 연관지어 볼 때 이 온도까지는 졸-겔법에 사용된 에탄올과 물 등의 결합이 거의 그대로 존재함을 확인할 수 있다.In order to investigate the cause of the weight loss due to the temperature rise, infrared absorption spectrometry (FTIR) was performed on the specimens heat-treated at 120, 200, 400 and 750 ° C. Figure 2 shows the infrared transmittance at each wavelength by irradiating infrared rays to the glass gel specimen heat-treated at each temperature. The main absorption band is represented by 2500㎝ -1, 1640㎝ -1, 1400㎝ -1 , 9600~1280㎝ -1 in each of which a hydrogen-bonded H 2 O, a water molecule, CH, asymmetric Si-O-Si . First, in 120 ℃ 3500㎝ -1, 1640㎝ -1, 1400㎝ -1, appears both in 9600~1280㎝ -1 are four absorption bands, by the temperature when viewed in conjunction with this, the thermogravimetric analysis of the sol- It can be seen that the bond between ethanol and water used in the gel method is almost intact.

이러한 경향은 200℃에서도 동일하게 반복되고 있음으로 미루어 중량 감소가 82% 발생하였더라도 에탄올과 물이 완전히 제거되지 않았음을 알 수 있다. 400℃에 이르면 1400㎝-1흡수대는 나타나지 않고 9600∼1280㎝-1흡수대도 상당히 미약해짐으로 미루어 C-H 결합, 즉 알콜 성분이 완전히 제거되었으며 Si-O-Si 결합도 대부분의 무기물의 양상을 띠어감을 확인할 수 있으나 H2O는 여전히 남아있음을 알 수 있다. 750℃에 이르게 되면 특별한 흡수대가 사라져 완전히 무기물이 되었음을 확인할 수 있다. 이로 미루어 졸-겔법으로 제조된 유리 겔의 고상 반응을 750℃에서 행하는 것이 유리 겔내의 유기 성분을 완전히 제거하여 산화물 유리로 만들 수 있으므로 바람직하다.Since this tendency is repeated at 200 ° C., it can be seen that ethanol and water were not completely removed even if the weight loss was 82%. At 400 ℃, the 1400 cm -1 absorption band does not appear and the 9600 to 1280 cm -1 absorption band is also very weak, indicating that the CH bonds, that is, the alcohol components, have been completely removed, and the Si-O-Si bonds have most of the inorganic properties. As can be seen, it can be seen that H 2 O still remains. When it reaches 750 ℃, it can be confirmed that the special absorption zone disappears and is completely inorganic. It is preferable to carry out the solid-phase reaction of the glass gel manufactured by the sol-gel method at 750 degreeC in view of this, since the organic component in a glass gel can be completely removed and it can be made into oxide glass.

750℃에서 고상 반응이 완결된 리드 알루미노실리케이트 유리 분말을 마찰밀(attrition mill)에서 30분간 건식 분쇄한 후 전자현미경으로 관찰하고 그 미세조직을 도 3 에 나타내었다. 미세조직을 보면 졸-겔법으로 제조하여 고온 반응시킨 유리 입자는 평균 입경이 약 5㎛ 이하인 것임을 알 수 있다.The lead aluminosilicate glass powder whose solid phase reaction was completed at 750 ° C. was dry pulverized for 30 minutes in an attrition mill, and then observed under an electron microscope, and the microstructure thereof is shown in FIG. 3. The microstructure shows that the glass particles prepared by the sol-gel method and reacted at a high temperature have an average particle diameter of about 5 μm or less.

더욱이 개별 입자들을 자세히 관찰하면 하나의 입자가 작은 조각들이 무수히 결합된 괴상임을 알 수 있다. 이는 현재 상용되고 있는 유리 분말과 비교하면 입도가 미세함을 알 수 있고 또 작은 조각들로 이루어진 괴상임을 감안할 때 추가적인 분쇄를 통하여 더 미세화가 가능함을 알 수 있다. 따라서 유리 분말의 미세 정도가 반도체 접합보호용 유리 입자를 전착시에 이용 효율 뿐만 아니라 분산액의 경시 안정성을 결정하는 요소이므로 본 발명에서 제조된 유리 분말은 이러한 점에서 유리하다.Furthermore, a closer look at the individual particles reveals that one particle is a mass in which small pieces are bound together. Compared with the glass powder currently commercially available, it can be seen that the particle size is fine and further refinement is possible through additional grinding in consideration of the mass of small pieces. Therefore, the glass powder produced in the present invention is advantageous in this regard because the fineness of the glass powder is a factor that determines not only the efficiency of use of the glass particles for semiconductor bonding protection but also the aging stability of the dispersion.

본 발명에서 제조된 유리를 반도체 접합보호용에 이용하기 위해서 주요한 요소가 되는 제타 전위 특성을 상용유리와 비교하여 알아보기 위해, 상용의 유리 분말을 에탈올에 분산하고 전해질을 가하여 마찰밀에서 시간을 변화시키며 밀링한 후 제타 전위와 분산액의 입도를 측정하고 비교하였다. 고상 반응된 유리로부터 HNO3를 전해질로 가하여 현탁액을 얻은 다음 마찰밀에서의 밀링 시간을 10, 30, 60, 120 및 300분으로 변화시켰다. 분산을 끝낸 후 분산액을 10분간 침전시킨 후에 제타마스타(Zeta master) 장치를 이용하여 제타 전위와 분산액의 입도 분포를 조사하였으며, 이는 도 4 에 나타냈다.In order to examine the zeta potential characteristics, which are the main factors for using the glass produced in the present invention for semiconductor bonding protection, as compared with commercial glass, commercial glass powder is dispersed in ethanol and an electrolyte is added to change the time in the friction mill. After milling, the zeta potential and particle size of the dispersion were measured and compared. HNO 3 was added to the electrolyte from the solid-phase reacted glass to obtain a suspension, and then the milling times in the friction mill were changed to 10, 30, 60, 120 and 300 minutes. After the dispersion was finished, the dispersion was precipitated for 10 minutes, and then the zeta potential and the particle size distribution of the dispersion were investigated using a Zeta master apparatus, which is shown in FIG. 4.

도 4 에서 확인 되듯이, 리드 알루미노실리케이트계 유리의 밀링 시간에 따른 제타 전위는 전체적으로 HNO3를 전해질로 가하여 양전하로 대전되었음을 알 수 있고, 10분간 밀링하였을 경우 제타 전위가 약 40㎷였으나, 30분, 60분 및 120분으로 밀링 시간을 늘였을 경우의 제타 전위는 47-4㎷로 상승하였으나 300분으로 현저히 늘였을 경우에는 오히려 약 42mV로 저하되었음을 알 수 있다. 이로서 본 발명에서 제조된 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제타 포텐셜이 매우 높아 대전 능력이 뛰어남을 알 수 있어 반도체 접합보호용 유리로서 전착효율을 극대화 할 수 있다.As shown in FIG. 4, the zeta potential according to the milling time of the lead aluminosilicate-based glass was found to be positively charged by adding HNO 3 to the electrolyte as a whole, and the zeta potential was about 40 mA after 10 minutes of milling. When the milling time was increased to minutes, 60 minutes, and 120 minutes, the zeta potential increased to 47-4 ㎷, but when it was increased to 300 minutes, the zeta potential decreased to about 42 mV. As a result, the zeta potential of the lead aluminosilicate-based glass manufactured in the present invention is very high, and thus, it can be seen that the charging ability is excellent, thereby maximizing electrodeposition efficiency as the semiconductor bonding protection glass.

도 5 는 리드 알루미노실리케이트 유리를 밀링한 후에 10분간 침강시킨 후 분산 용액의 입도 분포를 조사한 결과를 나타낸 그래프이다. 30∼60분간 밀링한 경우에는 10분간 행한 경우보다 분산액 중의 입자는 더욱 미세해졌음을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing the results of investigating the particle size distribution of the dispersion solution after settling for 10 minutes after milling the lead aluminosilicate glass. In the case of milling for 30 to 60 minutes, it can be seen that the particles in the dispersion became finer than those for 10 minutes.

다음으로 반도체 접합보호용으로 적용되어 공정을 수행하기 위한 조건으로 고온에서의 소성 과정 동안에 일어나는 리드 알루미노실리케이트계 유리의 치밀화 거동 및 점성 유동 현상을 조사하였다. 이를 위하여 약 1.5g의 유리 분말을 원판 모양으로 성형하고 산소 분위기에서 소결하였다. 성형된 시편은 직경 12.5mm, 높이 5.4mm였으며 각각 실리콘 단결정판 위에 얹어 850, 920, 975, 1025 및 1075℃에서 각각 15분간 유지하였다. 승온 속도는 5℃/min로 하고 냉각은 전기로의 전원을 끈 채로 로냉하였으며, 산소를 분당 5ℓ씩 흘렸 보냈다.Next, densification behavior and viscous flow phenomena of lead aluminosilicate-based glass applied during the firing process at a high temperature were applied as conditions for carrying out the process to protect the semiconductor junction. To this end, about 1.5 g of glass powder was molded into discs and sintered in an oxygen atmosphere. The molded specimens were 12.5 mm in diameter and 5.4 mm in height, and were placed on a silicon single crystal plate and maintained at 850, 920, 975, 1025 and 1075 ° C. for 15 minutes. The temperature increase rate was 5 ° C / min, the cooling was cooled by turning off the power of the electric furnace, and oxygen was flowed by 5 L per minute.

도 6 은 리드 알루미노실리케이트계 유리의 소성 온도에 따른 치밀화 거동을 보여주는 것으로, 이 결과에 따르면 850℃ 이상의 온도에서는 온도가 높아질수록 소결 밀도는 오히려 낮아짐을 알 수 있다.6 shows the densification behavior of the lead aluminosilicate-based glass according to the sintering temperature. According to the results, it can be seen that the sinter density is lower at higher temperatures than 850 ° C.

도 7 은 소성 온도 변화에 따라 유리의 흘러내림 특성을 표시하는 편평도(밑변/높이)를 비교한 것이다. 이 결과에 따르면 온도가 상승함에 따라 유리는 잘 흘러내림을 알 수 있고 이와 같은 결과는 현재 상용 유리의 특성과도 동일 내지는 유사하다.FIG. 7 compares the flatness (base / height) indicating the flow-down characteristics of glass according to the calcination temperature. According to this result, it can be seen that as the temperature rises, the glass flows down well. Such a result is the same as or similar to that of the current commercial glass.

리드 알루미노실리케이트계 유리를 고온에서의 결정화 여부를 조사하기 위하여 상용 유리와 마찬가지로 성형된 유리 시편을 실리콘판 위에 놓고 각각의 온도에서 열처리한 다음, X선 회절시켰다. X선 회절이 일어난 부분은 유리-실리콘 계면에 가장 근접한 부분으로 고온 소성 중에 유리-실리콘 계면에서 일어날 수 있는 결정화 거동을 보여줄 것으로 기대되었다. 리드 알루미노실리케이트계 유리는 상용 유리와 달리 850∼1075℃의 전 온도 영역에서 어떠한 결정화도 일어나지 않은 것으로 판명되었다.In order to investigate the crystallization of the lead aluminosilicate-based glass at high temperature, molded glass specimens were placed on a silicon plate as in commercial glass, and heat-treated at each temperature, and then subjected to X-ray diffraction. The area where X-ray diffraction occurred was the closest to the glass-silicon interface and was expected to show the crystallization behavior that may occur at the glass-silicon interface during high temperature firing. The lead aluminosilicate glass was found to have no crystallization in the entire temperature range of 850 to 1075 ° C. unlike commercial glass.

도 8 은 850 및 1075℃에서 열처리 후에 리드 알루미노실리케이트계 유리를 X선 회절시킨 결과를 보여주고 있다. 다른 온도에서도 이와 동일한 결과를 보이고 있다. 이와 같은 결과는 Pb계 패시베이션 유리가 결정화되지 않는다는 일반적인 결과와 일치하는 것으로 적어도 리드 알루미늄 실리케이트계 유리로 패시베이션할 경우 소성 단계에서 온도에 따른 결정화 여부에 제약이 되지않음을 암시하는 것이다.FIG. 8 shows the results of X-ray diffraction of lead aluminosilicate glass after heat treatment at 850 and 1075 ° C. FIG. The same result is shown at other temperatures. This result is consistent with the general result that Pb-based passivation glass is not crystallized, suggesting that at least the passivation with lead aluminum silicate-based glass is not limited to crystallization with temperature in the firing step.

이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하면 반도체 접합보호용 리드 알루미노실리케이트계 유리는 기존에 사용하고 있는 반도체 접합보호용 유리로서의 효과를 충분히 가지면서 졸-겔법을 이용함으로서 유리의 분말을 더욱 미세화 할 수 있음은 물론 제조 비용도 절감할 수 있는 효과를 갖는다.As can be seen from the above results, according to the method of the present invention, the lead aluminosilicate-based glass for semiconductor junction protection has a glass powder by using the sol-gel method while sufficiently having an effect as a conventional semiconductor junction protection glass. It can be further miniaturized and has the effect of reducing the manufacturing cost.

Claims (6)

납계 원료, 알루미늄계 원료 및 탈이온수를 혼합 및 교반하여 혼합수용액을, 규소계 원료를 알콜류에 희석하여 알콕사이드 용액을 각각 만드는 1단계와; 상기 혼합수용액을 교반하면서 알콕사이드 용액을 천천이 부어 혼합하고 암모니아수를 부어 반응시키는 2단계와; 상기 처리물이 균일해질 때 까지 교반하는 3단계와; 상기 처리물을 방치하여 침전시킨 후 윗부분의 맑은 용액을 제거하여 유리겔 용액을 얻는 4단계와; 그리고 상기 유리겔 용액을 건조하고 산소 분위기 하에서 가열 건조하는 5단계를 구비하여 이루어진 졸-겔법을 이용한 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제조 방법.Mixing and stirring lead-based raw materials, aluminum-based raw materials, and deionized water to dilute the mixed aqueous solution, and dilute the silicon-based raw materials with alcohols to form an alkoxide solution, respectively; Stirring and mixing the alkoxide solution with stirring the mixed aqueous solution, followed by two steps of pouring ammonia water to react; Three steps of stirring until the treatment is uniform; Leaving the treated material to precipitate and then removing the clear solution at the top to obtain a glass gel solution; And a step of drying the glass gel solution and heating and drying it under an oxygen atmosphere to prepare lead aluminosilicate glass using the sol-gel method. 제 1 항에 있어서, 4단계 후 처리물에 암모니아수를 붓고 교반 및 침전하여 윗부분의 맑은 용액을 제거하는 단계를 반복하여 복수회 더 실시하는 것을 특징으로 하는 졸-겔법을 이용한 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제조 방법.The lead aluminosilicate-based glass using the sol-gel method according to claim 1, wherein the ammonia water is poured into the treated material after 4 steps, and the stirring and precipitation are carried out to remove the clear solution of the upper part. Method of preparation. 제 1 항에 있어서, 출발 물질인 납계, 알루미늄계 및 규소계 원료는 10∼30 : 6∼14 : 55∼67의 중량비로 사용된 것임을 특징으로 하는 졸-겔법을 이용한 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제조 방법.The lead-based aluminosilicate-based glass of the sol-gel method according to claim 1, wherein the starting material of lead-based, aluminum-based and silicon-based raw materials is used in a weight ratio of 10 to 30: 6 to 14: 55 to 67. Manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합 수용액은 Pb(NO3)2와 Al(NO3)9H2O를 1 : 1∼1.5의 중량비로 혼합하여 만든 것임을 특징으로 하는 졸-겔법을 이용한 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제조 방법.The lead alumina using the sol-gel method according to claim 1, wherein the mixed aqueous solution is made by mixing Pb (NO 3 ) 2 and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O in a weight ratio of 1: 1 to 1.5. Method for producing nosilicate glass. 제 1 항에 있어서, 알콕사이드 용액은 테트라에틸오로소실리케이트(TEOS)를 메탄올에 희석하여 만든 것임을 특징으로 하는 졸-겔법을 이용한 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제조 방법.The method for producing lead aluminosilicate-based glass according to claim 1, wherein the alkoxide solution is prepared by diluting tetraethylorthosilicate (TEOS) in methanol. 제 1 항에 있어서, 4단계에서 건조겔을 750±5℃로 가열하여 2∼3시간 유지 반응시킴을 특징으로 하는 졸-겔법을 이용한 리드 알루미노실리케이트계 유리의 제조 방법.The method for producing lead aluminosilicate-based glass using the sol-gel method according to claim 1, wherein the drying gel is heated to 750 ± 5 ° C. for 2 to 3 hours in a 4 step.
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