KR100483185B1 - Equipment for manufacturing globe-shaped silica particle powder - Google Patents

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KR100483185B1
KR100483185B1 KR10-2002-0066051A KR20020066051A KR100483185B1 KR 100483185 B1 KR100483185 B1 KR 100483185B1 KR 20020066051 A KR20020066051 A KR 20020066051A KR 100483185 B1 KR100483185 B1 KR 100483185B1
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Abstract

본 발명은 실리콘 웨이퍼 연마제, 및 집적회로 패키지 제조용 에폭시 충전물의 충전재로 사용하기 위한 실리카 분말을 구형이고 균일한 분포를 지닌 입자들로 제조하기 위한 구형의 미립자 분말 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spherical particulate powder production apparatus for producing silica powder for use as a filler for silicon wafer abrasives and epoxy fillers for integrated circuit package production into spherical, uniformly distributed particles.

본 발명은 구형의 실리카 분말을 제조하기 위하여, 본 발명에 의한 미립자 분말 제조 장치를 이용하여 초음파 발생기에 의하여 실리카 졸을 액적화하고 반응로의 튜브 내로 이송하여 일정 온도의 반응로에서 이들을 건조시킨다.In order to produce spherical silica powder, a silica sol is dropletized by an ultrasonic generator using the apparatus for preparing particulate powder according to the present invention, and transferred into a tube of a reactor to dry them in a reactor at a constant temperature.

이와 같은 방법에 의하여 수마이크로 미만의 균일한 분포를 가진 실리카 분말을 대량 생산할 수 있다.By this method it is possible to mass produce silica powder with a uniform distribution of less than a few microns.

Description

구형의 실리카 분말 제조 장치{EQUIPMENT FOR MANUFACTURING GLOBE-SHAPED SILICA PARTICLE POWDER}Spherical Silica Powder Manufacturing Equipment {EQUIPMENT FOR MANUFACTURING GLOBE-SHAPED SILICA PARTICLE POWDER}

본 발명은 구형의 미립자 분말 제조 장치에 관한 것으로서, 실리콘 웨이퍼 연마제, 및 집적회로 패키지 제조용 에폭시 충전물의 충전재로 사용하기 위한 실리카 분말을 구형이고 균일한 분포를 지닌 입자들로 제조하기 위한 구형의 실리카 분말 제조 장치에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a spherical particulate powder manufacturing apparatus, wherein a spherical silica powder for producing a silicon wafer abrasive and a silica powder for use as a filler for an epoxy filler for integrated circuit package production into spherical and uniformly distributed particles. It relates to a manufacturing apparatus.

일반적으로 실리카 분말은 실리콘 웨이퍼 연마제, 경도 강화용 충진제 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 특히 고집적화 기술의 급속한 성장으로 이들의 응용에 적합한 고효율의 미립자들이 요구되고 있으며 구형의 서브마이크론 (Submicron) 수준의 입자 생성기술에 관한 연구들이 진행되고 있다.In general, silica powder is used in various fields such as silicon wafer abrasives, fillers for strengthening the hardness. In particular, the rapid growth of high-integration technology requires high-efficiency microparticles suitable for their application, and researches on the generation technology of spherical submicron level particles are being conducted.

이러한 구형의 입자들을 제조할 수 있는 기술에는 여러 가지가 있다. 그 중에서도 액상법의 일종인 공침법이나 졸-겔법 등은 그 공정이 매우 복잡하고 제조된 미분체의 크기 분포는 일정하나 크기의 조절이 용이하지 못하다는 단점이 있다. 또한 실제 산업체에서 요구되는 양산에는 매우 어려움을 겪고 있는 것으로 알려져 있다. 즉, 많은 요구량의 생산에는 적합하지 못하며 마이크로미터(㎛) 이상의 입자제조에는 효율적이지 못하다. 이 외에도 가장 널리 쓰이고 있는 입자제조 방법은 각 원료들을 높은 열에너지로 소성시켜 제조하는 방법이 있는데, 현재 이런 입자들은 입경 및 입자 형성이 용이하지 않아 그 특성이 뒤떨어져 저급용 입자들로 쓰일 뿐이다.There are several techniques for producing such spherical particles. Among them, the coprecipitation method or the sol-gel method, which is a kind of liquid phase method, has a disadvantage in that the process is very complicated and the size distribution of the prepared fine powder is constant, but the size is not easy to control. In addition, it is known that the actual production required by the industry is very difficult. That is, they are not suitable for the production of high demands and are not efficient for producing particles larger than micrometers (µm). In addition, the most widely used method for producing a particle is a method of manufacturing each raw material by firing at high thermal energy. At present, these particles are used as low-grade particles because they are poor in particle size and particle formation.

실리카 (SiO2)는 외부의 변화 및 기계적 충격이나 열팽창에 대한 안정성이 뛰어나 산업적으로 다양하게 이용되고 있다. 이러한 특성으로 인하여 입자의 크기가 마이크로미터 이하이며 넓은 표면적을 가지고 있는 실리카 분말은 충전재로써 뛰어난 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.Silica (SiO 2 ) is widely used industrially because of its excellent resistance to external changes, mechanical shock, and thermal expansion. Due to these properties, silica powder having a particle size of less than micrometer and having a large surface area is known to have excellent properties as a filler.

집적회로 패키지 제조용 에폭시 충전물의 충전재가 갖추어야 할 특성은 열팽창을 최소화하면서 강도를 높일 수 있어야 한다. 또한 이온의 함량이 적어야 하고 상대적으로 높은 열전도도를 갖는 것이 바람직하다. 현재 충전재 전체양의 약 80% 이상이 실리카 분말로 이루어지고 있는 실정인데, 이같은 특성을 만족시키기 위해 실리카 분말의 입자 크기와 분포, 형상을 조절하는 것은 매우 중요하다. 이들 특성은 반도체의 고집적화, 소형화, 박형화를 가능하게 하도록 하는 중요한 역할을 하고 있으며, 특히 봉지공정 중에 유동성을 확보하기 위해서 뿐만 아니라 충전 밀도를 극대화하기 위해 구형을 유지하는 것은 매우 중요하다. 실리카를 제조하기 위해서 여러가지 방법들이 연구되어 왔으며 각각 제조된 실리카의 적용 범위 또한 다르다. 최근에는 보다 넓은 표면적과 충전 밀도를 높일 수 있는 구형 실리카를 낮은 가격으로 합성할 필요가 있다.The properties of the fillers of epoxy fillers for the manufacture of integrated circuit packages must be able to increase their strength while minimizing thermal expansion. It is also desirable that the content of ions be low and that they have a relatively high thermal conductivity. Currently, about 80% or more of the total amount of the filler is made of silica powder. To satisfy these characteristics, it is very important to control the particle size, distribution, and shape of the silica powder. These characteristics play an important role in enabling high integration, miniaturization and thinning of the semiconductor, and it is particularly important to maintain the spherical shape not only to secure the fluidity but also to maximize the packing density during the encapsulation process. Various methods have been studied for the preparation of silica, and the range of application of the prepared silica is also different. Recently, there is a need to synthesize spherical silica at a lower cost, which can increase the larger surface area and packing density.

또한, 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여 배선 기술이 더욱더 미세화되고 또한 다층화의 방향으로 나아가고 있다. 배선의 미세화와 진전에 따라 층간의 단차는 커짐에 따라 그 위에 형성되는 배선의 가공 정밀도나 신뢰성을 저하시키는 경향이 있다. 상기의 문제점을 해결하기 위하여 화학 기계 연마 (이하, CMP 연마) 법이 주목되고 있고, 이와 같은 CMP 연마에서 사용되는 연마제의 원료로 실리카가 주목을 받고 있다. 그런데, 종래 양호하게 사용되고 있는 퓸 실리카를 연마용 입자에 사용한 연마제는 순도는 우수하지만, 스크래치가 많은 등의 문제점이 있었는데, 구형의 실리카를 입경을 미세하고 고르게 하는 경우에는 위와 같은 문제점을 해소할 수 있기 때문에 이러한 실리카 분말을 대량 생산할 수 있는 방법이 요구되고 있다.In addition, with high integration of semiconductor devices, the wiring technology is further miniaturized and moving in the direction of multilayering. As the level between the layers increases as the wiring becomes smaller and progresses, the processing accuracy and reliability of the wiring formed thereon tend to be lowered. In order to solve the above problems, a chemical mechanical polishing (hereinafter, referred to as CMP polishing) method is attracting attention, and silica is attracting attention as a raw material of the abrasive used in such CMP polishing. By the way, the abrasive used in the conventionally used fume silica for the abrasive particles is excellent in purity, but there was a problem such as a lot of scratches, if the spherical silica fine and even particle size can solve the above problems. Therefore, there is a demand for a method for mass production of such silica powder.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 적합하게 용해된 원료염의 조절과 초음파 분무의 액적발생장치와 건조장치를 이용하여 제조 공정을 최적화함으로써 집적회로 패키지 제조용 에폭시 충전물의 충전재나 실리콘 웨이퍼 연마제 등으로 사용하기에 적합한 실리카 (SiO2) 를 수 마이크로미터 미만의 구형의 실리카 분말로 대량으로 합성하기 위한 구형의 실리카 제조 방법 및 장치를 제공하려는 것이다.An object of the present invention for solving such a problem is to optimize the manufacturing process by controlling the suitably dissolved raw material salt and by using the droplet generator and drying apparatus of ultrasonic spraying, the filler of the epoxy filler for the integrated circuit package or silicon wafer abrasive It is an object of the present invention to provide a spherical silica production method and apparatus for synthesizing a large amount of silica (SiO 2 ) suitable for use as a spherical silica powder of several micrometers or less.

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상기 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 구형의 미립자 분말 제조 장치는 초음파를 이용하여 콜로이달 실리카를 주원료로 하는 실리카 졸을 소정 크기의 액적으로 형성시키는 초음파 발생기, 상기 초음파 발생기 일측에 설치되어 상승기류를 발생시켜 상기 액적을 튜브를 통해 수직형의 반응로로 투입되도록 하는 발열체,상기 튜브를 통하여 공급된 액적을 일정한 온도로 가열하여 구형의 실리카 분말을 형성시키는 수직형의 반응로, 입자가 포집되는 여과포가 구비되어 있는 포집기 및 반응로를 통과한 실리카 분말이 포집기에 포집되도록 포집기 주변에 설치되는 흡입기를 포함하여 이루어지고, 반응로의 내부 온도는 100℃ 내지 300℃ 인 것이 바람직하다. 반응로의 온도가 100℃ 미만인 경우에는 액적 내의 수분이 완전하게 건조되지 않기 때문에 실리카 분말을 포집하는 경우에 응집이 발생하게 되며, 또한 반응로의 온도가 300℃를 초과하는 경우에는 평균입경이 수 마이크로미터 이상으로 급격하게 커지며, 입도 분포가 넓어지고 응집된 형상의 입자가 얻어지게 된다.The spherical particulate powder manufacturing apparatus according to the present invention for solving the above object is an ultrasonic generator for forming a silica sol containing colloidal silica as a main material as droplets of a predetermined size using ultrasonic waves, and installed on one side of the ultrasonic generator to increase the airflow A heating element for generating the droplets to be introduced into the vertical reactor through the tube, and a vertical reactor for heating the droplets supplied through the tube to a constant temperature to form spherical silica powder, in which particles are collected. It comprises a collector equipped with a filter cloth and an inhaler installed around the collector so that the silica powder passing through the reactor is collected in the collector, the internal temperature of the reactor is preferably 100 ℃ to 300 ℃. If the temperature of the reactor is less than 100 ° C., the moisture in the droplets is not completely dried. Therefore, agglomeration occurs when the silica powder is collected, and if the temperature of the reactor exceeds 300 ° C., the average particle diameter is several. It is rapidly larger than the micrometer, the particle size distribution is widened, and agglomerated particles are obtained.

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또한, 상기 장치는 반응로 주위에 설치되어 반응로에서 기화되었던 액적 내의 수분을 응축시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.In addition, the apparatus may further include a cooling unit installed around the reactor to condense moisture in the droplets that were vaporized in the reactor.

또한, 상기 장치의 튜브는 초음파 발생기에서 나온 상기 액적이 180°회전하여 반응로에 투입되도록 형성될 수 있다.In addition, the tube of the device may be formed so that the droplets from the ultrasonic generator is rotated 180 ° to be introduced into the reactor.

이하, 본 발명에 따른 구형의 미립자 분말 제조 방법 및 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the spherical fine particle powder manufacturing method and apparatus which concern on this invention are demonstrated in detail with reference to drawings.

도 1 은 본 발명에서 사용된 초음파에 의한 구형의 미립자 분말 제조 장치에 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view schematically showing an example in an apparatus for producing spherical particulate powder by ultrasonic waves used in the present invention.

본 발명에 의한 구형의 미립자 분말 제조 장치는 초음파를 이용하여 실리카 졸을 소정크기의 액적으로 형성시키는 초음파 발생기(12), 초음파 발생기(12)에서 발생된 액적을 튜브를 통해 반응로로 이송하기 위하여 초음파 발생기 주위에 설치된 발열체(16), 초음파 발생기(12)와 반응로(20)를 연결하여 초음파 발생기(12)에서 발생된 액적을 반응로(20)까지 연결시키기 위한 튜브(18), 튜브(18)를 통하여 공급된 액적을 일정한 온도로 가열하여 구형의 실리카 분말을 형성시키는 반응로(20), 반응로(20)를 통과한 실리카 분말이 포집기(26)로 잘 포집될 수 있도록 포집기(26)에 연결된 흡입기(30), 반응로(20)에서 기화되었던 액적 내의 수분이 응축된 후 모일 수 있도록 반응로(20) 중심에 있는 튜브(18)의 바로 밑에 설치된 플라스크(32)를 포함하여 이루어진다.In the spherical particulate powder manufacturing apparatus according to the present invention, in order to transfer the droplets generated in the ultrasonic generator 12 and the ultrasonic generator 12 to form a silica sol into droplets of a predetermined size using ultrasonic waves to a reactor through a tube. The tube 18 and the tube for connecting the heating element 16, the ultrasonic generator 12, and the reactor 20 installed around the ultrasonic generator to connect the droplets generated by the ultrasonic generator 12 to the reactor 20. 18 is a reactor (20) for heating the droplets supplied through a constant temperature to form a spherical silica powder, the collector 26 so that the silica powder passed through the reactor 20 can be collected by the collector 26 well. Inhaler 30 connected to the), and comprises a flask 32 installed directly below the tube 18 in the center of the reactor 20 so that the moisture in the droplets that were vaporized in the reactor 20 condensed after .

초음파 분무장치(12)는 세라믹 진동자에서 발생하는 초음파가 용액의 표면에 집중되면 용액의 분출이 일어나면서 용액의 표면에 생기는 모세관 파(capillary wave)로 인하여 용액을 미세한 액적으로 분리시키는 장치이다. 본 발명에서는 가정용 초음파 가습기(출력 42W)를 사용하였고, 초음파 출력특성 1.67MHz에서 액적을 생성하였다.The ultrasonic nebulizer 12 is a device that separates the solution into fine droplets due to capillary waves generated on the surface of the solution when the ultrasonic waves generated from the ceramic vibrator are concentrated on the surface of the solution. In the present invention, a domestic ultrasonic humidifier (output 42W) was used, and droplets were generated at an ultrasonic output characteristic of 1.67 MHz.

출발 물질로는 듀폰사의 콜로이달 실리카 SYTON HT50F 을 사용하였다. 이와 같은 콜로이달 실리카 100g에 증류수 100g을 가하고 1시간 이상 교반하여 콜로이달 졸을 제조하고, 이상과 같이 제조된 콜로이달 졸을 초음파 분무장치에 넣고 초음파 진동자를 이용하여 액적을 제조하였다.DuPont colloidal silica SYTON HT50F was used as the starting material. 100 g of this colloidal silica was added to 100 g of distilled water and stirred for 1 hour or more to prepare a colloidal sol. The colloidal sol prepared as described above was put in an ultrasonic atomizer to prepare droplets using an ultrasonic vibrator.

노즐을 통하여 분무되는 액적의 반응로(20)까지의 이송을 촉진하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 발열체(16)가 초음파 발생기(12) 측부에 설치된다.As shown in FIG. 1, a heating element 16 is installed on the side of the ultrasonic generator 12 to facilitate the transfer of the droplets sprayed through the nozzle to the reaction furnace 20.

튜브(18)는 초음파 발생기(12)와 연결되어 반응로(20)를 거쳐 냉각부(22)까지 연장되며, 초음파 발생기(12)를 통하여 발생된 액적이 상기 튜브(18)를 통하여 반응로(20)까지 이송된다. 도 1에 도시된 바와 같은 구형의 실리카 제조 장치에서와 같은 튜브(18)는 초음파 발생기(1)에서 나온 액적이 180°돌아서 반응로(16)로 들어갈 수 있도록 제작된다. 본 실시예에서는 액적이 180°돌아서 들어가도록 되어 있는 부분에 대해서는 구부러짐이 용이한 재질인 플라스틱을 사용하여 튜브를 제작하고, 직선으로 이루어진 부분은 쿼쯔(quartz)를 이용하여 제작하였다.The tube 18 is connected to the ultrasonic generator 12 and extends through the reactor 20 to the cooling unit 22, and droplets generated through the ultrasonic generator 12 are reacted through the tube 18. Up to 20). Tubes 18, such as in the spherical silica manufacturing apparatus as shown in FIG. 1, are made so that droplets from the ultrasonic generator 1 can be turned 180 ° into the reactor 16. In the present embodiment, the tube is made of plastic, which is easily bent, for the portion where the droplet enters by 180 °, and the portion made of the straight line is made of quartz.

본 실시예에서처럼 초음파 발생기(12)에서 나온 액적이 180°돌아서 반응로 (20)의 쿼쯔 튜브로 들어가도록 한 것은, 초음파 발생기(12)에서 만들어진 액적 중에서 무거운 액적(즉 나중에 분말이 되었을 경우에 큰 입자) 이 튜브로 들어가기 힘들기 때문에 얻어지는 분말의 입도 분포가 균일해질 수 있기 때문이다.As in the present embodiment, the droplets from the ultrasonic generator 12 are rotated 180 degrees to enter the quartz tube of the reactor 20. The heavy droplets (i.e., in the case of a powder later) among the droplets produced by the ultrasonic generator 12 are large. This is because the particle size distribution of the powder obtained can be uniform because particles hardly enter the tube.

전술한 바와 같이 180° 돌아서 이송된 액적은 주위에 반응로(20)가 설치된 쿼쯔 튜브를 통과하게 되며, 따라서 반응로(20)는 수직형으로 설치된다. 본 실시예에서는 반응로(20)로서 전기로를 사용하였다. 본 실시예에서 사용한 수직형 전기로는 중앙부분에 열전쌍(thermocouple)이 위치하며 컨트롤러를 이용하여 반응로 중심부의 온도를 일정하게 유지한다. 또한, 수직로의 특성상 열전쌍의 하부로 갈수록 차츰 온도가 낮아지게 되므로 반응로의 온도라 함은 반응로의 중앙부분 즉, 열전쌍이 위치하는 온도를 지칭한다.As described above, the droplets rotated by 180 ° are passed through the quartz tube in which the reactor 20 is installed around the reactor. Thus, the reactor 20 is installed vertically. In this embodiment, an electric furnace was used as the reactor 20. The vertical electric furnace used in this embodiment has a thermocouple located in the center and maintains a constant temperature in the center of the reactor using a controller. In addition, since the temperature gradually decreases toward the lower portion of the thermocouple due to the characteristics of the vertical furnace, the temperature of the reactor refers to the temperature at which the thermocouple is located, that is, the central portion of the reactor.

반응로(20)의 하단에는 냉각부(22)를 설치할 수 있는데, 일 예로는 공급되는 냉각수가 쿼쯔 튜브를 감싸도록 흘러서 바깥으로 흘러나가는 형태의 냉각부(22)를 설치할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 쿼쯔 튜브내의 수분이 적절하게 응축되도록 한다.Cooling unit 22 may be installed at the lower end of the reactor 20, for example, the cooling unit 22 may be installed in such a way that the cooling water supplied flows out to surround the quartz tube. This configuration allows for proper condensation of water in the quartz tube.

포집기(26)는 실리카 분말(24)을 포집하는 곳으로, 구체적으로 살펴보면, 반응로(20)에서 일정한 온도를 유지하며 가열함에 따라 액적의 기화가 발생하고 따라서 액적은 분말의 형태로 튜브 내의 삼각 깔대기 모양의 초자 내를 통해서 하단으로 떨어지게 되는데 이와 같은 실리카 분말을 포집한다.Collector 26 is a place to collect the silica powder 24, in detail, the vaporization of the droplets occurs as the heating is maintained at a constant temperature in the reactor 20, and thus the droplets in the form of a powder in the triangle It falls into the bottom through the funnel-shaped candle and captures this silica powder.

흡입기(aspirator)(30)는 포집기(26)와 연결되어 설치되는데, 상기와 같은 공정에 의하여 생성되는 실리카 분말 입자는 매우 미세한 분말이기 때문에 자유낙하가 용이하지 않을 수 있으므로, 실리카 분말 입자가 용이하게 하기 위하여 설치된다. 흡입기(30)와 포집기(26) 사이에는 필터를 설치하여 실리카 분말이 흡입기(30) 내로 유입되는 것을 막는다.The aspirator 30 is installed in connection with the collector 26. Since the silica powder particles produced by the above process are very fine powders, free fall may not be easy, and thus the silica powder particles may be easily Is installed to do. A filter is installed between the inhaler 30 and the collector 26 to prevent silica powder from entering the inhaler 30.

플라스크(32)는 반응로(20)에서 기화되었던 냉각부(22)에서의 냉각에 의하여 응축된 후 수분을 모으기 위하여 반응로(20) 중심에 있는 쿼쯔 튜브의 직하에 설치된다.The flask 32 is installed directly under the quartz tube in the center of the reactor 20 to collect moisture after condensation by cooling in the cooling unit 22 that has been vaporized in the reactor 20.

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이와 같은 장치를 통해서 얻어질 수 있는 구체적인 예를 도 3 이하를 참조하여 상세하게 설명한다.Specific examples that can be obtained through such an apparatus will be described in detail with reference to FIG. 3 and below.

먼저, 실리카 분말의 제조를 위하여 출발물질을 이용하여 실리카 졸을 제조하였다(S100). 출발물질로는 듀폰(Du Pont)사 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 사용하였다. 아래의 표 1 에는 각종 콜로이달 실리카의 특성을 나타낸다.First, a silica sol was prepared using a starting material to prepare silica powder (S100). Dupont (colloidal silica) was used as a starting material. Table 1 below shows the characteristics of various colloidal silicas.

또한, pH meter (Hanna instruments model H18424 microcomputer pH meter) 로 측정한 콜로이달 실리카의 pH는 10.5로써 듀폰사에서 밝힌 10.2와 거의 같은 값을 나타내었다. 콜로이달 실리카의 입도를 LASER PARTICLE ANALYZER SYSTEM (OTSUKA Electronic co., LTD model PAR-Ⅲ)을 이용하여 분석하였으며, 약 20nm의 평균입경을 나타내는 것을 알 수 있었다.In addition, the pH of the colloidal silica measured by a pH meter (Hanna instruments model H18424 microcomputer pH meter) was 10.5, which was about the same as 10.2 found by DuPont. The particle size of the colloidal silica was analyzed using the LASER PARTICLE ANALYZER SYSTEM (OTSUKA Electronic Co., LTD model PAR-III), it can be seen that the average particle diameter of about 20nm.

출발물질로서 상기와 같은 콜로이달 실리카 100g에 용매로서 증류수 100g을 가하고 1시간 이상 교반하여 실리카 졸을 제조하였다.Silica sol was prepared by adding 100 g of distilled water as a solvent to 100 g of colloidal silica as a starting material and stirring for 1 hour or more.

이와 같이 제조된 콜로이달 실리카 졸을 도 1에 도시된 바와 같은 초음파 발생기(12)에 넣고 초음파 진동자를 사용하여 액적으로 만들었다(S120).The colloidal silica sol thus prepared was placed in the ultrasonic generator 12 as shown in FIG. 1 and made into droplets using an ultrasonic vibrator (S120).

초음파 발생기(12)에 의하여 생성된 액적들은 초음파 발생기의 측부에 설치된 발열체(16)에 의한 열풍에 의하여 튜브(18)를 돌아서 반응로로 이동된다. 도 1 에 도시된 바와 같은 수직형 반응로에 의한 실리카 분말 제조 장치(10)의 경우에는 초음파 발생기(12)에서 나온 액적이 180° 돌아서 반응로의 튜브로 들어가게 된다.The droplets generated by the ultrasonic generator 12 are moved around the tube 18 by the hot air by the heating element 16 installed on the side of the ultrasonic generator, and moved to the reaction furnace. In the case of the silica powder manufacturing apparatus 10 by the vertical reactor as shown in FIG. 1, droplets from the ultrasonic generator 12 are rotated by 180 ° to enter the tube of the reactor.

반응로의 내부 온도는 일정하게 유지하기 위하여, 본 실시예에서는 전술한 바와 같이 반응로로 전기로를 사용하였다. 도 1 에 도시된 바와 같은 수직형 전기로는 중앙부분에 열전쌍(thermocouple)이 위치하며 컨트롤러를 이용한 전기로 중심부의 온도를 일정하게 유지하였다. 또한, 수직로의 특성상 하부로 갈수록 차츰 온도가 낮아지게 되며, 따라서 반응로의 내부 온도는 전기로의 중앙부분 즉 열전쌍이 위치하는 온도를 지칭한다.In order to keep the internal temperature of the reactor constant, in this embodiment, as described above, an electric furnace was used as the reactor. As shown in FIG. 1, a vertical electric furnace has a thermocouple located at the center thereof, and maintains a constant temperature at the center of the electric furnace using a controller. In addition, due to the characteristics of the vertical furnace is gradually lowered toward the lower temperature, and therefore the internal temperature of the reactor refers to the temperature at which the central portion of the electric furnace, that is, the thermocouple is located.

열풍에 의하여 튜브를 통하여 반응로를 통과하는 액적은 건조되게 되는데, 반응로 내부의 온도는 입자의 형성에 있어서 매우 중요한 영향을 주게 된다. 특히 그 형상이나 입자 내에 포함된 잔존물, 그리고 입자의 크기는 반응로 내부의 온도의 영향을 받는다. 본 실시예의 경우에는 먼저 전기로의 내부온도를 100℃로 일정하게 유지하여 실리카 분말을 건조시켰고, 다음으로 전기로의 내부온도를 300℃로 일정하게 유지하여 실리카 분말을 건조시켰다.The droplets passing through the reactor through the tube are dried by hot air, and the temperature inside the reactor has a very important influence on the formation of particles. In particular, the shape, the residue contained in the particles, and the size of the particles are affected by the temperature inside the reactor. In the present embodiment, first, the internal temperature of the electric furnace was kept constant at 100 ° C. to dry the silica powder, and then the internal temperature of the electric furnace was kept constant at 300 ° C. to dry the silica powder.

반응로에서 완전하게 건조된 후 생성되는 실리카 입자들은 반응로 밖으로 빠져나가게 되는데, 도 1 에 도시된 것과 같은 수직형 실리카 분말 제조 장치의 경우에는 분말이 튜브 내의 삼각 깔대기의 초자내를 통하여 하단으로 떨어지게 되어 포집기에 모이게 된다. 그러나, 건조에 의하여 생성되는 실리카 분말들은 매우 미세하여 자연낙하가 어렵기 때문에 포집기의 외부로 흡입기를 연결하여 압력을 낮추어 분말이 포집기에 원할하게 포집되도록 하였다(S140).Silica particles produced after being completely dried in the reactor are passed out of the reactor, in the case of a vertical silica powder manufacturing apparatus such as shown in Figure 1 so that the powder falls to the bottom through the inside of the triangular funnel in the tube And gather in the collector. However, since the silica powders produced by drying are very fine, it is difficult to fall naturally, so that the pressure is lowered by connecting the inhaler to the outside of the collector so that the powder can be collected in the collector smoothly (S140).

이와 같이, 포집된 실리카 분말은 건조 후에 최종적으로 완성되었다(S150).As such, the collected silica powder was finally completed after drying (S150).

이렇게 하여 얻어진 분말에 대해서는 도 4 및 도 5 에 그 입도 분포 및 분말의 누가 분율을 도시하였다. As for the powder thus obtained, its particle size distribution and the nougat fraction of the powder are shown in Figs.

먼저, 도 4a에서는 반응로의 내부온도를 100℃로 유지하는 경우의 입도분포를 나타내었고, 도 4b에는 분말 입경의 누가분율을 나타내었다. 이 때 얻어진 분자의 입경은 1㎛ 내지 300nm로서 비교적 고른 입경 분포를 나타내었고, 평균입경은 약 520nm이었다.First, FIG. 4A shows a particle size distribution when the internal temperature of the reactor is maintained at 100 ° C., and FIG. 4B shows a nominal fraction of powder particle diameter. The particle size of the obtained molecule showed a relatively even particle size distribution of 1 μm to 300 nm, and an average particle diameter of about 520 nm.

다음으로 도 5a에서는 반응로의 내부온도를 300℃ 로 유지하는 경우의 입도분포를 나타내었고, 도 5a에는 분말 입경의 누가분율을 나타내었다. 이때 얻어진 분말의 입경은 2㎛ 내지 500nm였고, 평균입경은 약 900nm였다.Next, FIG. 5A shows a particle size distribution when the internal temperature of the reactor is maintained at 300 ° C., and FIG. 5A shows a nominal fraction of powder particle diameter. The particle diameter of the powder obtained at this time was 2 micrometers-500 nm, and the average particle diameter was about 900 nm.

본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이 다른 여러가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 또한, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속한다.This invention can be implemented in other various forms, without deviating from the mind or main characteristics. Therefore, the above-described embodiments are merely examples in all respects and should not be interpreted limitedly. In addition, all the deformation | transformation and a change which belong to the equal range of a claim belong to the scope of the present invention.

본 발명에 의하면, 초음파 분무장치와 건조 장치를 이용하여 제조 공정을 최적화함으로써 웨이퍼 연마제, 집적회로 패키지 제조용 에폭시 충전물의 충전재 등에 사용되는 실리카(SiO2)를 수 마이크로미터 미만의 구형의 실리카로 합성하여 생산량이 향상되는 효과가 있으며, 공정이 용이하고 재현성이 뛰어나며 성분이 복잡한 다성분계 입자를 쉽게 또한 대량으로 제조할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by optimizing the manufacturing process by using an ultrasonic spray device and a drying device, silica (SiO 2 ) used in wafer abrasives, fillers for epoxy fillers for integrated circuit packages, etc. may be synthesized into spherical silica of several micrometers or less. There is an effect of improving the yield, it is easy to process, excellent in reproducibility, and the effect of being able to easily and in large quantities to produce a multi-component particles of complex components.

도 1 은 본 발명에서 사용된 초음파에 의한 수직형 반응로를 구비한 구형의 미립자 분말 제조 장치의 일예를 개략적으로 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 schematically shows an example of a spherical particulate powder manufacturing apparatus having a vertical reactor by ultrasonic waves used in the present invention.

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도 3 은 본 발명에 의한 구형의 미립자 제조 방법의 실시예 나타내는 공정도.3 is a flowchart showing an example of a method for producing spherical fine particles according to the present invention.

도 4a 및 도 4b 는 반응로의 내부 온도를 100℃로 유지하였을 때 얻어진 실리카 분말의 입도 분포를 나타낸 도면.4A and 4B show particle size distributions of silica powders obtained when the internal temperature of the reactor is maintained at 100 ° C.

도 5a 및 도 5b 는 반응로의 내부 온도를 300℃로 유지하였을 때 얻어진 실리카 분말의 입도 분포를 나타낸 도면.5A and 5B show particle size distributions of silica powders obtained when the internal temperature of the reactor is maintained at 300 ° C.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

12: 초음파 발생기 16 : 발열체12: ultrasonic generator 16: heating element

18 : 튜브 20 : 반응로18 tube 20 reactor

22 : 냉각부 24 : 실리카 분말22: cooling part 24: silica powder

26 : 포집기 28 : 필터26: Collector 28: Filter

30 : 흡입기 32 : 플라스크30: inhaler 32: flask

Claims (8)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 초음파를 이용하여 콜로이달 실리카를 주원료로 하는 실리카 졸을 소정 크기의 액적으로 형성시키는 초음파 발생기;An ultrasonic generator which uses ultrasonic waves to form a silica sol containing colloidal silica as a main material as droplets of a predetermined size; 상기 초음파 발생기 일측에 설치되어 상승기류를 발생시켜 상기 액적을 튜브를 통해 수직형의 반응로로 투입되도록 하는 발열체;A heating element installed at one side of the ultrasonic generator to generate an upward airflow so that the droplets are introduced into a vertical reactor through a tube; 상기 튜브를 통하여 공급된 액적을 일정한 온도로 가열하여 구형의 실리카 분말을 형성시키는 수직형의 반응로;A vertical reactor for heating the droplets supplied through the tube to a constant temperature to form spherical silica powders; 상기 입자가 포집되는 여과포가 구비되어 있는 포집기; 및Collector is provided with a filter cloth for collecting the particles; And 상기 반응로를 통과한 상기 실리카 분말이 상기 포집기에 포집되도록 상기 포집기 주변에 설치되는 흡입기를 포함하고,And an inhaler installed around the collector so that the silica powder passing through the reactor is collected in the collector. 상기 반응로의 내부 온도는 100℃ 내지 300℃ 인 것을 특징으로 하는 구형의 실리카 분말 제조 장치.Spherical silica powder production apparatus, characterized in that the internal temperature of the reactor is 100 ℃ to 300 ℃. 삭제delete 삭제delete 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 반응로에서 기화되었던 액적 내의 수분을 응축시키는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구형의 실리카 분말 제조 장치.Spherical silica powder production apparatus characterized in that it further comprises a cooling unit for condensing moisture in the droplets that were vaporized in the reactor. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 튜브는 상기 초음파 발생기에서 나온 상기 액적이 180°돌아서 반응로에 투입되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구형의 실리카 분말 제조 장치.The tube is a spherical silica powder production apparatus, characterized in that the droplets from the ultrasonic generator is formed to be rotated 180 ° to be introduced into the reactor.
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