KR20230150345A - 이산화규소 분말 - Google Patents

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다카아키 미나미카와
히로유키 시오츠키
고지 미야자키
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덴카 주식회사
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Abstract

본 발명의 이산화규소 분말은, 우라늄의 함유율이 0.8질량ppb 이하이며, 구형도가 0.80 이상이다. 본 발명에 따르면, 우라늄의 함유율이 낮고, 구형도가 높은 이산화규소 분말을 제공할 수 있다.

Description

이산화규소 분말
본 발명은, 반도체 밀봉재에 사용하기에 적합한 이산화규소 분말에 관한 것이다.
외기 중의 습도, 가스, 불순물로부터 반도체를 보호하기 위해서, 종래부터 반도체는, 수지 및 무기 필러를 포함하는 반도체 밀봉재에 의해 밀봉되어 왔다. 반도체 밀봉재의 열팽창 계수가 반도체의 열팽창 계수에 비해 매우 크면, 반도체 밀봉재에 의해 밀봉된 반도체가 휘어버릴 가능성이 있다. 이 때문에, 반도체 밀봉재의 열팽창 계수를 반도체의 열팽창 계수에 접근시킬 필요가 있다. 수지의 열팽창 계수는 통상 반도체의 열팽창 계수보다도 크기 때문에, 무기 필러에는, 열팽창 계수가 작은 것을 사용할 필요가 있다. 이 때문에, 반도체 밀봉재의 무기 필러로서, 공업 재료 중, 열팽창 계수가 가장 낮은 실리카가 사용되어 왔다.
반도체 밀봉재의 열팽창 계수를 반도체의 열팽창 계수에 접근시키기 위해서, 반도체 밀봉재에 있어서의 실리카의 충전율을 높게 할 필요가 있다. 그러나, 실리카의 충전율을 높게 하면, 반도체 밀봉재의 유동성이 나빠진다. 이 때문에, 반도체 밀봉재에 고충전으로 함유해도 반도체 밀봉재의 유동성이 나빠지지 않도록 하기 위해서, 구형도가 높은 구상 실리카가 반도체 밀봉재의 무기 필러로서 사용되어 왔다.
또한, 마이크로미터 사이즈의 실리카의 제작은, 금속 실리콘이나 알콕시실란 등을 원료로 하는 합성법보다도 천연 규석을 원료로 하는 천연법쪽이 적합하다. 그러나, 천연 규석을 사용하여 제작한 구상 실리카는 미량의 우라늄을 함유하고 있다. 구상 실리카가 우라늄을 함유하고 있으면, 반도체 밀봉재로부터 α선이 방출되게 된다. 이 α선은 반도체의 메모리 에러의 원인이 된다. 이 때문에, 구상 실리카에 있어서의 우라늄의 함유율은 낮은 것이 바람직하다.
구형도가 높고 우라늄의 함유율이 낮은 구상 실리카로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 저우라늄 구상 실리카 분말이 종래 기술로서 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 저우라늄 구상 실리카 분말에서는, 구상 실리카를 제작할 때, 우라늄의 함유율이 높은 미분을 제거함으로써, 구상 실리카 중의 우라늄의 함유율을 0.9ppb까지 저감시키고 있다.
일본 특허 공개 평11-60234호 공보
그러나, 근년 반도체의 회로의 복잡화에 수반하여, 반도체의 메모리 에러의 원인이 되는 α선의 반도체 밀봉재로부터의 방출을 더욱 억제할 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 우라늄의 함유율이 더 낮고, 구형도가 높은 이산화규소 분말이 요망되고 있다.
그래서, 본 발명은, 우라늄의 함유율이 낮고, 구형도가 높은 이산화규소 분말을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 예의 연구를 진행시킨 바, 할로겐 존재 하에서 이산화규소를 가열함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내었다.
본 발명은 상기 지견에 기초하는 것이고, 이하를 요지로 한다.
[1] 우라늄의 함유율이 0.8질량ppb 이하이며, 구형도가 0.80 이상인 이산화규소 분말.
[2] 비표면적이 2.0m2/g 이상인, 상기 [1]에 기재된 이산화규소 분말.
[3] 상기 이산화규소 분말의 입도 분포에 있어서, 빈도의 누적이 10％가 되는 입자경(d10)이 0.1 내지 0.5㎛이며, 빈도의 누적이 50％가 되는 입자경(d50)이 0.3 내지 12.0㎛이며, 빈도의 누적이 90％가 되는 입자경(d90)이 1.5 내지 22.0㎛인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 이산화규소 분말.
[4] 철의 함유율이 Fe2O3으로 환산하여 100질량ppm 이하인, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 이산화규소 분말.
[5] 알루미늄의 함유율이 Al2O3으로 환산하여 500질량ppm 이하인, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 이산화규소 분말.
[6] 칼륨의 함유율이 K2O로 환산하여 10질량ppm 이하인, 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 이산화규소 분말.
[7] 나트륨의 함유율이 Na2O로 환산하여 15질량ppm 이하인, 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 이산화규소 분말.
[8] 칼슘의 함유율이 CaO로 환산하여 15질량ppm 이하인, 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 이산화규소 분말.
[9] 마그네슘의 함유율이 MgO로 환산하여 5질량ppm 이하인, 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 이산화규소 분말.
[10] 티타늄의 함유율이 TiO2로 환산하여 10질량ppm 이하인, 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 이산화규소 분말.
본 발명에 따르면, 우라늄의 함유율이 낮고, 구형도가 높은 이산화규소 분말을 제공할 수 있다.
도 1은, 실시예에 있어서의 염소 처리의 온도 및 압력의 조건의 개략을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 이산화규소 분말을 설명한다. 본 발명의 이산화규소 분말은, 우라늄의 함유율이 0.8질량ppb 이하이며, 구형도가 0.80 이상이다.
(우라늄의 함유율)
본 발명의 이산화규소 분말의 우라늄의 함유율은 0.8질량ppb 이하이다. 이산화규소 분말의 우라늄의 함유율이 0.8질량ppb보다도 크면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체 밀봉재로부터의 α선의 방출이 강해지는 경우가 있다. 이러한 관점에서, 이산화규소 분말의 우라늄의 함유율은, 바람직하게는 0.7질량ppb 이하이며, 보다 바람직하게는 0.6질량ppb 이하이다. 이산화규소 분말의 우라늄의 함유율의 범위의 하한값은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.1질량ppb이다. 또한, 이산화규소 분말의 우라늄의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
(구형도)
본 발명의 이산화규소 분말의 구형도는 0.80 이상이다. 이산화규소 분말의 구형도가 0.80 미만이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체 밀봉재의 유동성이 나빠지는 경우가 있다. 이러한 관점에서, 이산화규소 분말의 구형도는, 바람직하게는 0.82 이상이며, 보다 바람직하게는 0.84 이상이다. 이산화규소 분말의 구형도의 범위의 상한값은 통상 1.00이다. 또한, 이산화규소 분말의 구형도는, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
(비표면적)
본 발명의 이산화규소 분말의 비표면적은, 바람직하게는 2.0m2/g 이상이다. 이산화규소 분말의 비표면적이 2.0m2/g 이상이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 이산화규소 분말을 보다 고충전으로 함유시킬 수 있다. 이러한 관점에서, 본 발명의 이산화규소 분말의 비표면적은, 보다 바람직하게는 4.0m2/g 이상이다. 또한, 본 발명의 이산화규소 분말의 비표면적은, 바람직하게는 20m2/g 이하이다. 이산화규소 분말의 비표면적이 20m2/g 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 이산화규소 분말의 수지에의 혼합이 보다 용이해진다. 이산화규소 분말의 비표면적은, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 또한, 미분과 조분을 혼합하여 비표면적을 상기 범위로 조정해도 된다.
(d10, d50 및 d90)
본 발명의 이산화규소 분말의 입도 분포에 있어서, 빈도의 누적이 10％가 되는 입자경(d10)은, 바람직하게는 0.1 내지 2.0㎛이며, 빈도의 누적이 50％가 되는 입자경(d50)은, 바람직하게는 0.3 내지 12.0㎛이며, 빈도의 누적이 90％가 되는 입자경(d90)은, 바람직하게는 1.5 내지 22.0㎛이다. 이산화규소 분말이 이러한 입자경을 가짐으로써, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 이산화규소 분말의 수지에의 혼합이 보다 용이해짐과 함께, 이산화규소 분말을 보다 고충전으로 함유시킬 수 있다. 이러한 관점에서, 빈도의 누적이 10％가 되는 입자경(d10)은, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.5㎛이며, 빈도의 누적이 50％가 되는 입자경(d50)은, 보다 바람직하게는 0.3 내지 5.0㎛, 0.3 내지 4.0㎛ 또는 0.3 내지 1.0㎛이며, 빈도의 누적이 90％가 되는 입자경(d90)은, 보다 바람직하게는 1.5 내지 6.5㎛ 또는 1.5 내지 3.0㎛이다. 상기 입자경은, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
(평균 입자경)
본 발명의 이산화규소 분말의 평균 입자경은, 바람직하게는 0.3 내지 12.0㎛이다. 이산화규소 분말의 평균 입자경이 0.3㎛ 이상이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 이산화규소 분말의 수지에의 혼합이 보다 용이해진다. 또한, 이산화규소 분말의 평균 입자경이 12.0㎛ 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 이산화규소 분말을 보다 고충전으로 함유시킬 수 있다. 이러한 관점에서, 본 발명의 이산화규소 분말의 평균 입자경은, 보다 바람직하게는 0.3 내지 5.0㎛, 0.3 내지 4.0㎛ 또는 0.3 내지 1.0㎛이다. 이산화규소 분말의 평균 입자경은, 레이저 회절 산란법에 의해 측정된 입도 분포의 메디안 직경(빈도의 누적이 50％가 되는 입자경(d50))이다.
이산화규소 분말의 순도에 대한 유저의 요구 레벨이 점점 높아지고 있고, 자석을 이용한 불순물 제거에서는, 이산화규소 분말의 순도에 대한 유저의 요구에 대응할 수 없다는 문제가 있다. 제거가 어려운 불순물로서, 우라늄, 티타늄, 철 등을 들 수 있다. 본 발명에서는, 이산화규소 분말로부터 불순물인 우라늄, 티타늄 및 철 등을 제거하여 고순도의 이산화규소 분말을 얻을 수 있다.
(철의 함유율)
본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, 철의 함유율은 Fe2O3으로 환산하여, 바람직하게는 100질량ppm 이하이다. 철의 함유율이 Fe2O3으로 환산하여, 100질량ppm 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체, 특히 자동차용의 반도체의 배선간에서 쇼트 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이산화규소 분말의 백도(白度)의 감소도 억제할 수 있다. 이러한 관점에서, 철의 함유율은 Fe2O3으로 환산하여, 보다 바람직하게는 80질량ppm 이하이며, 더욱 바람직하게는 50질량ppm 이하이다. 또한, 철의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. 철의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
(알루미늄의 함유율)
본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, 알루미늄의 함유율은 Al2O3로 환산하여, 바람직하게는 550질량ppm 이하 또는 500질량ppm 이하이다. 알루미늄의 함유율이 Al2O3로 환산하여, 550질량ppm 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체 밀봉재의 유동성 저하를 억제할 수 있다. 이러한 관점에서, 알루미늄의 함유율은 Al2O3로 환산하여, 보다 바람직하게는 400질량ppm 이하이며, 더욱 바람직하게는 350질량ppm 이하이다. 또한, 알루미늄의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. 알루미늄의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
(칼륨의 함유율)
본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, 칼륨의 함유율은 K2O로 환산하여, 바람직하게는 30질량ppm 이하, 20질량ppm 이하 또는 10질량ppm 이하이다. 칼륨의 함유율이 K2O로 환산하여, 30질량ppm 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체 밀봉재의 성형성의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 이산화규소 분말의 백도의 감소도 억제할 수 있다. 또한, 칼륨의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. 칼륨의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
(나트륨의 함유율)
본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, 나트륨의 함유율은 Na2O로 환산하여, 바람직하게는 15질량ppm 이하이다. 나트륨의 함유율이 Na2O로 환산하여, 15질량ppm 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체 밀봉재의 경화가 지연되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 배선의 부식이 발생하거나, 반도체 소자의 성능이 저하되거나 하는 것도 억제할 수 있다. 또한, 나트륨의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. 나트륨의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
(칼슘의 함유율)
본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, 칼슘의 함유율은 CaO로 환산하여, 바람직하게는 20ppm 이하 또는 15질량ppm 이하이다. 칼슘의 함유율이 CaO로 환산하여, 15질량ppm 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체 밀봉재의 성형성의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 이산화규소 분말의 백도의 감소도 억제할 수 있다. 또한, 칼슘의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. 칼슘의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
(마그네슘의 함유율)
본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, 마그네슘의 함유율은 MgO로 환산하여, 바람직하게는 10질량ppm 이하 또는 5질량ppm 이하이다. 마그네슘의 함유율이 MgO로 환산하여, 5질량ppm 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체 밀봉재의 성형성의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 이산화규소 분말의 백도의 감소도 억제할 수 있다. 또한, 마그네슘의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. 마그네슘의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
(티타늄의 함유율)
본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, 티타늄의 함유율은 TiO2로 환산하여, 바람직하게는 10질량ppm 이하이다. 티타늄의 함유율이 TiO2로 환산하여, 10질량ppm 이하이면, 반도체의 배선간에서 쇼트 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 티타늄의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. 티타늄의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
(이산화규소 분말 50g 중의 착자성 이물의 수)
이산화규소 분말의 순도에 대한 유저의 요구 레벨이 점점 높아지고 있고, 자석을 이용한 착자성 이물의 제거에서는, 이산화규소 분말의 순도에 대한 유저의 요구에 대응할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명의 이산화규소 분말 50g 중의 20 내지 45㎛의 입자경의 착자성 이물의 수는, 200개/50g 이하, 150개/50g 이하, 100개/50g 이하, 50개/50g 이하, 25개/50g 이하 또는 10개/50g 이하가 바람직하다. . 이산화규소 분말 50g 중의 20 내지 45㎛의 입자경의 착자성 이물의 수가 600개/50g 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체, 특히 자동차용의 반도체의 배선간에서 쇼트 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이산화규소 분말의 백도의 감소도 억제할 수 있다. 이산화규소 분말 50g 중의 20 내지 45㎛의 입자경의 착자성 이물의 수는, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 이산화규소 분말 50g 중의 45 내지 100㎛의 입자경의 착자성 이물의 수는, 50개/50g 이하, 40개/50g 이하, 30개/50g 이하, 20개/50g 이하, 10개/50g 이하, 5개/50g 이하 또는 2개/50g 이하가 바람직하다. 이산화규소 분말 50g 중의 100 내지 200㎛의 입자경의 착자성 이물의 수는, 10개/50g 이하, 5개/50g 이하, 2개/50g 이하, 1개/50g 이하 또는 0개/50g이 바람직하다. 이산화규소 분말 50g 중의 200 내지 275㎛의 입자경의 착자성 이물의 수는, 1개/50g 이하 또는 0개/50g이 바람직하다.
(이온성 불순물의 함유율)
본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, Fe2+의 함유율은, 바람직하게는 15질량ppm 이하이다. Fe2+의 함유율이 15질량ppm 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체, 특히 자동차용의 반도체의 배선간에서 쇼트 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이산화규소 분말의 백도의 감소도 억제할 수 있다. 또한, Fe2+의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. Fe2+의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, Na+의 함유율은, 바람직하게는 10질량ppm 이하이다. Na+의 함유율이 10질량ppm 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, 반도체 밀봉재의 경화가 지연되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 배선의 부식이 발생하거나, 반도체 소자의 성능이 저하되거나 하는 것도 억제할 수 있다. 또한, Na+의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. Na+의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 이산화규소 분말에 있어서, Cl-의 함유율은, 바람직하게는 1.0질량ppm 이하이다. Cl-의 함유율이 1.0질량ppm 이하이면, 이산화규소 분말을 반도체 밀봉재에 사용했을 때, HCl이 발생하여 리드선을 부식시켜 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, Cl-의 함유율의 하한값은 0질량ppm이다. Cl-의 함유율은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
(이산화규소 분말의 제조 방법)
본 발명의 이산화규소 분말을, 예를 들어 이하의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
이산화규소 분말의 제조 방법은, 이산화규소 분말 원료를 준비하는 공정 (A), 이산화규소 분말 원료를 용융시켜 구상화하여 미분급 용융 구상 이산화규소 분말을 제작하는 공정 (B), 미분급 용융 구상 이산화규소 분말을 분급하여 입도별 용융 구상 이산화규소 분말을 제작하는 공정 (C), 입도별 용융 구상 이산화규소 분말을 블렌드하여 용융 구상 이산화규소 분말의 블렌드품을 제작하는 공정 (D), 용융 구상 이산화규소 분말의 블렌드품을 염소 처리하는 공정 (E), 및 블렌드품을 제품화하는 공정 (F)를 포함한다.
(공정 (A))
공정 (A)에서는, 이산화규소 분말 원료를 준비한다. 이산화규소 분말 원료에는, 예를 들어 천연 규석을 분쇄함으로써 얻어지는 규석분, 규산 알칼리와 무기산의 습식 반응에 의해 합성된 실리카겔, 알콕시실란으로부터 졸겔법으로 얻어진 겔의 분쇄물, 금속 실리콘 입자 등을 들 수 있다. 이들 이산화규소 분말 원료 중에서, 제조 비용이나 원료 분말의 입도 조정의 용이함으로부터, 천연 규석의 분쇄분이 바람직하다. 또한, 규석분을 사용하여 고순도의 이산화규소 분말을 제작하기 위해서는, 통상 SiO2의 순도가 99.5질량％ 이상인 천연 고순도 규석의 규석분이 사용된다. 그러나, 천연 고순도 규석은 희소하므로, 원료 비용이 높아지고, 또한 원료 공급이 불안정해질 가능성이 있다. 이 이산화규소 분말의 제조 방법에서는, 후술하는 염소 처리에 의해, SiO2의 순도가 낮은 천연 규석을 사용해도 고순도의 이산화규소 분말을 제조할 수 있으므로, 원료 비용을 저감시킬 수 있다.
이산화규소 분말 원료가 되는 규석분은, 예를 들어 이하와 같이 하여 제조된다. 규석을 수세 후, 진동 밀, 볼 밀 등의 분쇄기를 사용하여 분쇄하여 규석분을 제작한다. 그리고, 진동체나 분급기를 사용하여, 제작한 규석분의 입도 분포가 조정된다.
이산화규소 분말 원료의 입경을 조정함으로써, 본 발명의 이산화규소 분말의 비표면적 및 입경을 제어할 수 있다. 이산화규소 분말 원료의 입경은, 일반적으로는 평균 입경이 예를 들어 100㎛ 이하이며, 또한 분말끼리가 응집되기 쉬운 1㎛ 이하의 미분말을 많이 함유한 것이어도 된다.
(공정 (B))
공정 (B)에서는, 이산화규소 분말 원료를 용융시켜 구상화하여 미분급 용융 구상 이산화규소 분말을 제작한다. 예를 들어, 이산화규소 분말 원료를 화염 중에 분사한다. 그 결과, 이산화규소 분말 원료는 용융되고, 그것과 동시에, 표면 장력에 의해 구상화된다. 화염을 통과한 이산화규소 분말 원료의 액적은 급랭되어, 비정질의 구상 이산화규소인 미분급 용융 구상 이산화규소 분말이 된다. 화염을 형성하기 위한 연료 가스로서는, 예를 들어 프로판, 부탄, 프로필렌, 아세틸렌, 수소 등이 사용되고, 또한 조연소 가스로서는, 예를 들어 공기, 산소 등이 사용된다. 화염 온도는, 예를 들어 2000 내지 2400℃이다.
미분급 용융 구상 이산화규소 분말의 구형도는, 예를 들어 화염의 열량 및 이산화규소 분말 원료의 분사량에 의해 조절할 수 있다. 화염의 열량이 불충분하면, 용융 구상화가 불충분해지고, 미분급 용융 구상 이산화규소 분말의 구형도가 낮아진다. 화염의 열량이 너무 높으면, 미분급 용융 구상 이산화규소 분말의 제조 비용이 높아진다. 또한, 이산화규소 분말 원료의 분사량이 너무 많으면, 용융 후에 입자끼리가 융착되어, 미분급 용융 구상 이산화규소 분말의 구형도가 낮아진다. 이산화규소 분말 원료의 분사량이 너무 적으면, 미분급 용융 구상 이산화규소 분말의 제조 비용이 높아진다.
(공정 (C))
공정 (C)에서는, 미분급 용융 구상 이산화규소 분말을 분급하여 입도별 용융 구상 이산화규소 분말을 제작한다. 예를 들어, 이산화규소 분말 원료가 화염을 통과하여 얻어진 미분급 용융 구상 이산화규소 분말을 포집할 때, 입자 사이즈별로 분급하고 나서 포집한다. 조립은 중력 침강실, 사이클론 등을 사용하여 포집되어도 되고, 세립은 버그 필터, 전기 집진기 등을 사용하여 포집되어도 된다. 분급된 용융 구상 이산화규소 분말은, 그 후, 기류식 분급기, 진동체, 원통체 등의 분급기를 사용하여, 추가로 입자 사이즈별로 분급되어도 된다.
(공정 (D))
공정 (D)에서는, 입도별 용융 구상 이산화규소 분말을 블렌드하여 용융 구상 이산화규소 분말의 블렌드품을 제작한다. 예를 들어, 입도별 용융 구상 이산화규소 분말이 조합되어 최밀 충전하는 비율로 입도별 용융 구상 이산화규소 분말이 배합된다. 그리고, 배합된 용융 구상 이산화규소 분말은, V형 블렌더, 더블콘 블렌더, 에어 블렌더 등의 혼합기를 사용하여 혼합된다. 이에 의해, 충전성이 양호한 용융 구상 이산화규소 분말의 블렌드품이 제조된다.
(공정 (E))
공정 (E)에서는, 용융 구상 이산화규소 분말의 블렌드품을 염소 처리한다. 이하, 용융 구상 이산화규소 분말의 블렌드품의 염소 처리를 상세하게 설명한다.
공정 (E)의 염소화 처리는, 염소 존재 하에서 상기 블렌드품을 가열하는 염소 존재 하 가열 공정을 포함한다. 이에 의해, 블렌드품 중의 불순물은 염소화되어 염화물이 되고, 승화된다. 그 결과, 블렌드품으로 불순물은 분리되어, 블렌드품의 순도가 높아진다.
염소 존재 하 가열 공정에서의 가열 온도는, 불순물이 염소 존재 하에서 염소화되어 염화물이 됨과 함께, 이산화규소가 가능한 한 염소화되지 않는 온도라면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 염소 존재 하 가열 공정에서의 가열 온도를, 원하는 불순물이 염소화에 의해 염화물이 되는 온도로 조절함으로써, 블렌드품의 불순물 중에서 원하는 불순물을 블렌드품으로 제거할 수 있다. 염소 존재 하에서 블렌드품 중의 불순물을 효율적으로 염화물로 변화시킴과 함께 승화시킨다는 관점, 및 이산화규소의 염소화를 억제하는 관점에서, 염소 존재 하 가열 공정에서의 가열 온도는, 바람직하게는 400 내지 1200℃이고, 보다 바람직하게는 430 내지 1100℃이고, 더욱 바람직하게는 450 내지 1050℃이다. 또한, 블렌드품 중의 불순물을 가능한 한 염화물로 변화시킨다는 관점, 및 염소화 처리의 효율 관점에서, 염소 존재 하 가열 공정에서의 가열 시간은, 바람직하게는 1 내지 120분이며, 보다 바람직하게는 1 내지 60분이며, 더욱 바람직하게는 3 내지 45분이다. 또한, 후술하는 사이클을 반복하는 경우에는, 상기 가열 시간은 각 사이클의 염소 존재 하 가열 공정에서의 가열 시간이다. 불순물의 염소화에 의해 생성된 염화물을 승화시킨다는 관점, 및 분위기 중의 염소량의 관점에서, 염소 존재 하 가열 공정에서의 블렌드품의 주위의 압력은, 바람직하게는 0.0001 내지 100kPa이며, 보다 바람직하게는 0.0005 내지 50kPa이며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 20kPa이다. 염소는 부식성을 가지므로, 질소, 아르곤 등의 불활성 가스와 혼합하여 염소를 공급하는 것이 바람직하다. 블렌드품 중의 불순물을 염화물로 변화시킨다는 관점에서, 블렌드품의 주위의 분위기 중 염소의 함유율은, 바람직하게는 30체적％ 이상이며, 보다 바람직하게는 50체적％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 80체적％ 이상이다.
염소 존재 하에서 가열함으로써, 이산화규소 분말의 형태를 유지하면서, 이산화규소 입자의 중심에 있는 불순물까지 제거할 수 있다는 관점에서, 염소 존재 하에서 가열함으로써 불순물을 제거하는 이산화규소 분말의 평균 입자경은, 0.002 내지 100㎛인 것이 바람직하고, 0.005 내지 50㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.01 내지 20㎛인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이산화규소 분말의 평균 입자경은, 레이저 회절 산란법에 의해 측정된 입도 분포의 메디안 직경이다.
염소 처리는, 염소 존재 하 가열 공정 후에 감압 하에서 블렌드품을 가열하는 제1 감압 하 가열 공정을 더 포함해도 된다. 이에 의해, 불순물의 염소화에 의해 생성된 염화물을, 보다 완전히 승화시킬 수 있다. 그 결과, 블렌드품의 순도를 더욱 높일 수 있다. 또한, 블렌드품 중에 잔존하는 염소도 블렌드품으로부터 제거할 수 있다. 또한, 블렌드품 중의 염소의 함유율이 높으면, 블렌드품을 반도체 밀봉재에 사용한 경우, HCl이 발생하여 리드선을 부식시켜 버리는 경우가 있다. 불순물의 염소화에 의해 생성된 염화물을, 보다 완전히 승화시킨다는 관점, 및 가열에 소요되는 비용의 관점에서, 제1 감압 하 가열 공정에서의 가열 온도는, 바람직하게는 600 내지 1250℃이고, 보다 바람직하게는 700 내지 1200℃이고, 더욱 바람직하게는 800 내지 1150℃이다. 불순물의 염소화에 의해 생성된 염화물을, 보다 완전히 승화시킨다는 관점, 및 감압에 소요되는 비용의 관점에서, 제1 감압 하 가열 공정에서의 블렌드품의 주위의 압력은, 절대압으로, 바람직하게는 0.0001 내지 100kPa이며, 보다 바람직하게는 0.0005 내지 50kPa이며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 20kPa이다. 불순물의 염소화에 의해 생성된 염화물을, 보다 완전히 승화시킨다는 관점, 및 생산성의 관점에서, 제1 감압 하 가열 공정에 있어서, 감압한 소정의 압력으로 유지하는 시간은, 바람직하게는 5 내지 180분이며, 보다 바람직하게는 10 내지 120분이며, 더욱 바람직하게는 15 내지 60분이다. 또한, 후술하는 사이클을 반복하는 경우에는, 상기 소정의 압력으로 유지하는 시간은, 각 사이클의 제1 감압 하 가열 공정에서의 소정의 압력으로 유지하는 시간이다.
염소 존재 하 가열 공정 및 제1 감압 하 가열 공정을 포함하는 사이클을 2회 이상 반복하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 더욱 많은 불순물이 블렌드품으로부터 분리되어, 블렌드품의 순도가 더욱 높아진다. 블렌드품의 고순도화의 관점, 및 생산성의 관점에서, 할로겐 존재 하 가열 공정 및 제1 감압 하 가열 공정을 포함하는 사이클은, 2 내지 20회 반복하는 것이 바람직하고, 3 내지 15회 반복하는 것이 보다 바람직하고, 4 내지 9회 반복하는 것이 더욱 바람직하다.
염소 처리는, 불활성 가스 존재 하에서 블렌드품을 가열하는 불활성 가스 존재 하 가열 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 블렌드품에 잔존하고 있는 염소를 더욱 완전히 제거할 수 있다. 그 결과, 블렌드품의 순도가 더욱 높아진다. 불활성 가스에는, 예를 들어 질소 가스, 아르곤 가스 등을 들 수 있다. 비용의 관점에서, 이들 불활성 가스 중에서 질소 가스가 바람직하다.
불활성 가스 존재 하 가열 공정에서의 가열 온도는, 염소 존재 하 가열 공정의 가열 온도보다도 높은 것이 바람직하다. 그러나, 불활성 가스 존재 하 가열 공정에서의 가열 온도는, 할로겐 존재 하 가열 공정의 가열 온도에 비해, 200℃ 이하만큼 높은 것이 바람직하고, 100℃ 이하만큼 높은 것이 보다 바람직하고, 50℃ 이하만큼 높은 것이 더욱 바람직하다.
염소 처리는, 불활성 가스 존재 하 가열 공정 후에 감압 하에서 블렌드품을 가열하는 제2 감압 하 가열 공정을 더 포함해도 된다. 이에 의해, 블렌드품에 잔존하고 있는 염소를 더욱 완전히 제거할 수 있다. 그 결과, 블렌드품의 순도가 더욱 높아진다. 블렌드품에서의 염소의 제거의 관점, 및 가열에 소요되는 비용의 관점에서, 제2 감압 하 가열 공정에서의 가열 온도는, 바람직하게는 600 내지 1250℃이고, 보다 바람직하게는 700 내지 1200℃이고, 더욱 바람직하게는 800 내지 1150℃이다. 블렌드품에서의 염소의 제거의 관점, 및 감압에 소요되는 비용의 관점에서, 제2 감압 하 가열 공정에서의 블렌드품의 주위의 압력은, 절대압으로, 바람직하게는 0.0001 내지 100kPa이며, 보다 바람직하게는 0.0005 내지 50kPa이며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 20kPa이다. 블렌드품에서의 염소의 제거의 관점, 및 생산성의 관점에서, 제2 감압 하 가열 공정에 있어서, 감압한 소정의 압력으로 유지하는 시간은, 바람직하게는 5 내지 180분이며, 보다 바람직하게는 10 내지 120분이며, 더욱 바람직하게는 15 내지 60분이다. 또한, 후술하는 사이클을 반복하는 경우에는, 상기 소정의 압력으로 유지하는 시간은, 각 사이클의 제2 감압 하 가열 공정에서의 소정의 압력으로 유지하는 시간이다.
불활성 가스 존재 하 가열 공정 및 제2 감압 하 가열 공정을 포함하는 사이클을 2회 이상 반복하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 블렌드품에 잔존하고 있는 염소를 더욱 완전히 제거할 수 있고, 블렌드품의 순도를 더욱 높일 수 있다. 블렌드품의 고순도화의 관점, 및 생산성의 관점에서, 불활성 가스 존재 하 가열 공정 및 제2 감압 하 가열 공정을 포함하는 사이클은, 2 내지 20회 반복하는 것이 바람직하고, 3 내지 15회 반복하는 것이 보다 바람직하고, 5 내지 12회 반복하는 것이 더욱 바람직하다.
(공정 (F))
공정 (F)에서는, 블렌드품을 제품화한다. 구체적으로는, 블렌드품에 대하여 원한다면 실란 커플링제에 의한 표면 처리를 행하거나, 조대 입자를 정밀하게 제거하는 분급 처리를 행하거나 한다. 공정 (F)를 거친 블렌드품은 제품으로서 출하된다.
(반도체 밀봉재)
본 발명의 이산화규소 분말은 반도체 밀봉재에 적합하게 사용된다. 반도체 밀봉재는, 본 발명의 이산화규소 분말 및 수지를 포함하는 수지 조성물을 사용하여, 예를 들어 이하와 같이 하여 제작된다.
먼저, 수지 조성물을 롤 또는 압출기 등으로 가열하면서 혼련하고, 그 혼련물을 시트상으로 펴서 냉각시킨다. 그 후, 분쇄하거나, 혼련물을 선상으로 압출하여 냉각시키면서 절단하거나 하여, 분쇄물로서의 반도체 밀봉재가 얻어진다. 이 분쇄물에 대해서는, 원기둥상으로 성형한 태블릿상이나 입자 사이즈, 형상을 고르게 한 잔 입상의 반도체 밀봉재로 해도 된다.
상술한 반도체 밀봉재를 사용하여 반도체를 밀봉하기 위해서는, 트랜스퍼 몰드법, 컴프레션 몰드법 등의 상투적인 성형 수단이 채용된다. 예를 들어, 반도체 밀봉재를 사용하여 트랜스퍼 성형에 의해 밀봉하기 위해서는, 태블릿상의 반도체 밀봉재를 트랜스퍼 성형기에 설치된 금형에 구비한 포트에 장전하고, 가열하여 용융시킨 후, 플런저로 가압, 또한 가열함으로써 이것을 경화시켜 밀봉한다. 또한, 컴프레션 몰드에서는, 금형에 직접 수지 조성물의 입자를 올려놓고, 용융된 성형 재료를 천천히 기판에 압력을 가하여 성형한다.
(수지 조성물)
반도체 밀봉재에 사용되는 수지 조성물은, 상술한 바와 같이 본 발명의 이산화규소 분말 및 수지를 포함한다. 수지 조성물 중의 이산화규소 분말의 함유율은 10 내지 95질량％인 것이 바람직하고, 30 내지 90질량％인 것이 보다 바람직하다.
수지로서는, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르, 불소 수지, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드 등의 폴리아미드; 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리페닐렌술피드, 방향족 폴리에스테르, 폴리술폰, 액정 폴리머, 폴리에테르술폰, 폴리카르보네이트, 말레이미드 변성 수지, ABS 수지, AAS(아크릴로니트릴 아크릴 고무·스티렌) 수지, AES(아크릴로니트릴·에틸렌·프로필렌·디엔 고무-스티렌) 수지 등을 사용할 수 있다.
이들 수지 중에서, 반도체 밀봉재를 조제하기 위해서는, 1 분자 중에 에폭시기를 2개 이상 갖는 에폭시 수지가 바람직하다. 에폭시 수지로서는, 비페닐형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 오르토크레졸노볼락형 에폭시 수지, 페놀류와 알데히드류의 노볼락 수지를 에폭시화한 것, 비스페놀 A, 비스페놀 F 및 비스페놀 S 등의 글리시딜에테르, 프탈산이나 다이머산 등의 다염기산과 에포클로로히드린의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜에스테르산에폭시 수지, 선상 지방족 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 복소환식 에폭시 수지, 알킬 변성 다관능 에폭시 수지, β-나프톨노볼락형 에폭시 수지, 1,6-디히드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 2,7-디히드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 비스히드록시비페닐형 에폭시 수지, 나아가 난연성을 부여하기 위해 브롬 등의 할로겐을 도입한 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 내습성이나 내땜납 리플로우성의 점에서는, 비페닐형 에폭시 수지, 오르토크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스히드록시비페닐형 에폭시 수지, 나프탈렌 골격의 에폭시 수지 등이 적합하다.
수지가 에폭시 수지의 경우, 수지 조성물은, 에폭시 수지의 경화제, 또는 에폭시 수지의 경화제와 에폭시 수지의 경화 촉진제를 포함하는 것이 바람직하다.
에폭시 수지의 경화제로서는, 예를 들어 각종 페놀계 수지; 페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르시놀, 클로로페놀, t-부틸페놀, 노닐페놀, 이소프로필페놀, 옥틸페놀 등의 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포름알데히드, 파라포름알데히드 또는 파라크실렌과 함께 산화 촉매 하에서 반응시켜 얻어지는 노볼락형 수지; 폴리파라히드록시스티렌 수지; 비스페놀 A나 비스페놀 S 등의 비스페놀 화합물; 피로갈롤이나 플로로글루시놀 등의 3관능 페놀류; 무수말레산, 무수프탈산이나 무수피로멜리트산 등의 산무수물; 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐술폰 등의 방향족 아민; 등을 들 수 있다.
에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진시키기 위해서, 상기한 경화 촉진제를 사용할 수 있다. 경화 촉진제로서는, 예를 들어 트리페닐포스핀, 벤질디메틸아민, 2-메틸이미다졸 등을 들 수 있다.
수지 조성물은, 상기 각 재료의 소정량을 블렌더나 헨쉘 믹서 등에 의해 블렌드한 후, 가열 롤, 니더, 1축 또는 2축 압출기 등에 의해 혼련한 것을 냉각 후, 분쇄함으로써 제조할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 대해서, 실시예 및 비교예에 의해 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예의 이산화규소 분말에 대해서, 이하의 평가를 행하였다.
(입자경)
레이저 산란 회절식 입도 분포 측정 장치(상품명 「CILAS920」, CILAS사제) 또는 입도 분포 측정 장치(상품명 「LS230」, 베크만·콜터 가부시키가이샤제)를 사용하여, 이산화규소 분말의 빈도의 누적이 10％가 되는 입자경(d10), 빈도의 누적이 50％가 되는 입자경(d50), 및 빈도의 누적이 90％가 되는 입자경(d90)을 측정하였다. 또한, 빈도의 누적이 50％가 되는 입자경(d50)이 평균 입자경이다.
(비표면적)
비표면적 측정기(상품명 「Macsorb HM model-1208」, MACSORB사제)를 사용하여, BET법에 의해 이산화규소 분말의 비표면적을 측정하였다.
(구형도)
습식 플로식 입자경·형상 분석 장치(상품명 「FPIA-3000」, Malvern Panalytical사제)를 사용하여 측정을 행하였다. 시료를 순수에 분산시킨 후, 액체를 평면 신장 유동셀 내에 흘리고, 셀 내를 이동하는 비정질 실리카 분말을 100개 이상, 대물 렌즈로 화상으로서 기록하고, 이 기록 화상 및 다음 식 (1)로부터 평균 원형도를 산출하였다. 식 (1) 중, HD는 원 상당 직경을 나타내고, 대상 입자의 투영 면적과 진원의 면적비로부터 구한다. PM은 대상 입자의 투영 주위 길이를 나타낸다. 이와 같이 하여 산출된 이산화규소 입자 200개의 평균값을 평균 원형도라 하였다.
식 (1): 평균 원형도=π·HD/PM
이 평균 원형도로부터, 식: 평균 구형도=(평균 원형도)2에 의해 평균 구형도 구하였다
(U(우라늄)의 함유율)
불화수소산 및 질산을 사용하여 이산화규소 분말의 가열 분해를 실시하여 시료 용액을 제작하였다. 그리고, 유도 결합 플라스마 질량 분석 장치(히타치 게이소쿠키 가부시키가이샤제, 측정 한계: 0.01ppb)를 사용하여 시료 용액의 정량 분석을 행하여, U(우라늄)의 함유율을 측정하였다.
(이산화규소 분말 50g 중의 착자성 이물의 수)
1000mL 비이커에 이산화규소 분말 50g과 이온 교환수 800g을 첨가하여 슬러리를 조제하였다. 이 슬러리를 교반 장치에 의해, 회전수 550rpm, 5초 간격으로 반전시키면서, 거기에 두께 20㎛의 고무제 커버를 씌운 길이 150mm, 직경 25mm, 자력 12000가우스의 막대 자석을 1분간 침지시켜, 착자성 입자를 포획하였다. 착자성 입자를 포획한 막대 자석을 슬러리로부터 취출하고, 빈 비이커 상에서 고무제 커버를 벗기고 이온 교환수로 고무제 커버를 세정하면서 착자성 입자를 탈리시켜, 착자성 입자를 물 중에 분산시켰다. 얻어진 분산액을 직경 25mm의 나일론 필터(눈 크기 13㎛)를 장착한 흡인 여과 장치에 뿌리는 것에 의해 나일론 필터 상에 착자성 입자를 회수하였다. 착자성 입자를 회수한 나일론 필터를 마이크로스코프에 세팅하고, 100배의 배율로 필터 전체 영역을 이동시키면서 나일론 필터 상에 회수시킨 착자성 입자 중, 20㎛ 이상의 착자성 입자의 개수를 계측하였다.
(이온성 불순물의 함유율)
<Fe 이온의 측정 방법>
농질산과 농염산과 물을 용적비로 1:5:34가 되도록 조정한 왕수 30mL와, 이산화규소 분말의 시료 5g을, 100mL의 비이커에 넣어 가열 처리하였다. 방랭 후, 원심 분리를 행하여, 얻어진 상청액을 측정액으로 하였다. 이 측정액을, 공기-아세틸렌의 원자 흡광 광도계로 측정하여, 248.3nm의 흡광도를 측정하였다.
<Na 이온의 측정 방법>
이산화규소 분말의 시료 10g과 이온 교환수 70mL를 PE제 용기에 넣어 1분간 진탕하였다. 그 후 건조기에 넣어, 95℃에서 20시간 방치 후, 냉각시켰다. 증발한 분의 물을 첨가하여 정량으로 하였다. 그 후, 원심 분리를 행하여, 상청액을 회수하여 측정액으로 하였다. 이 측정액을, 공기-아세틸렌의 원자 흡광 광도계로 측정하여, 589.0nm의 흡광도를 측정하였다.
<염소 이온의 측정 방법>
이산화규소 분말의 시료 10g과 이온 교환수 70mL를 PE제 용기에 넣어 1분간 진탕하였다. 그 후 건조기에 넣어, 95℃에서 20시간 방치 후, 냉각시켰다. 증발한 분의 물을 첨가하여 정량으로 하였다. 그 후, 원심 분리를 행하여, 상청액을 회수하여 측정액으로 하였다. 이 측정액을 이온 크로마토그래프로 측정하였다.
또한, 상기 Fe 이온, Na 이온 및 염소 이온은, 각각의 표준 원액(1,000ppm)을 조제하고, 이것을 희석하여 표준액을 제작하였다. 그들 흡광도와 각 이온 농도의 관계로부터 검량선을 작성하였다.
(알루미늄, 철, 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘 및 티타늄의 함유율)
불화수소산, 질산을 사용하여 이산화규소 분말의 가열 분해를 행하여, 시료 용액을 제작하였다. 그리고, 유도 결합 플라스마 질량 분석 장치를 사용하여 시료 용액의 정량 분석을 행하고, 이산화규소 분말 중의 Al2O3으로 환산한 알루미늄의 함유율, Fe2O3으로 환산한 철의 함유율, K2O로 환산한 칼륨의 함유율, Na2O로 환산한 나트륨의 함유율, CaO로 환산한 칼슘의 함유율, MgO로 환산한 마그네슘의 함유율 및 TiO2로 환산한 티타늄의 함유율을 측정하였다.
이산화규소 분말에 대하여 이하의 염소 처리를 행하여, 이산화규소 분말 A 내지 G를 제작하였다.
염소 처리에는, 염소 분위기 뱃치로(상품명 「Model480」, 가부시키가이샤 노리타케 컴퍼니 리미티드제)를 사용하였다. 염소 처리의 온도 및 압력의 조건의 개략을 도 1에 나타낸다. 또한, 염소 처리의 조업 조건을 이하에 나타낸다.
(염소 처리의 조작 조건)
(사용한 가스)
염소 분위기 뱃치로에 공급한 염소 가스의 순도: 100％
염소 분위기 뱃치로에 공급한 질소 가스의 순도: 99.998％
(염소 존재 하 가열 공정)
염소 분위기 뱃치로에 공급한 염소 가스의 유량: 5L/min
염소 분위기 뱃치로에 공급한 질소 가스의 유량: 20L/min
염소 분위기 뱃치로에 공급한 전체 가스 중의 염소 가스의 함유율: 20체적％
가열 온도: 900℃
1 사이클 중의 염소 존재 하 가열 공정에서의 가열 시간: 5분
압력: 91.3kPa
비고: 우선 0.01kPa까지 뱃치로 내를 감압하고 나서 염소 가스 및 질소 가스를 공급하였다. 또한, 실온으로부터 900℃까지 승온하였을 때의 승온 속도는 5℃/min이었다.
(제1 감압 하 가열 공정)
가열 온도: 900℃
압력: 0.13kPa
1 사이클 중의 제1 감압 하 가열 공정에서의 상기 압력으로 유지하는 시간: 2분
(염소 존재 하 가열 공정 및 제1 감압 하 가열 공정을 포함하는 사이클)
사이클수: 6회
(불활성 가스 존재 하 가열 공정)
염소 분위기 뱃치로에 공급한 질소 가스의 유량: 20L/min
가열 온도: 1000℃
1 사이클 중의 불활성 가스 존재 하 가열 공정에서의 가열 시간: 5분
압력: 91kPa
비고: 제1 감압 공정으로부터 불활성 가스 존재 하 가열 공정으로 이행할 때, 0.01kPa까지 뱃치로 내를 감압하여 뱃치로 내의 염소 가스를 제거하고 나서 질소 가스를 공급하였다.
(제2 감압 하 가열 공정)
가열 온도: 1000℃
압력: 0.13kPa
1 사이클 중의 제2 감압 하 가열 공정에서의 상기 압력으로 유지하는 시간: 2분
(불활성 가스 존재 하 가열 공정 및 제2 감압 하 가열 공정을 포함하는 사이클)
사이클수: 4회
비고: 4사이클 종료 후, 0.01kPa까지 뱃치로 내를 감압하고 나서 뱃치로 내의 압력을 대기압으로 하였다.
이산화규소 분말 B 내지 이산화규소 분말 G는, 표 1에 나타내는 이산화규소 분말을 사용한 것 이외에는 이산화규소 분말 A와 마찬가지로 제조하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
이상의 실시예가 나타내는 바와 같이, 우라늄의 함유율이 0.8질량ppb 이하이며, 구형도가 0.80 이상인 이산화규소 분말을 제조할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 우라늄의 함유율이 0.8질량ppb 이하이며,
    구형도가 0.80 이상인 이산화규소 분말.
  2. 제1항에 있어서, 비표면적이 2.0m2/g 이상인 이산화규소 분말.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이산화규소 분말의 입도 분포에 있어서, 빈도의 누적이 10％가 되는 입자경(d10)이 0.1 내지 0.5㎛이며, 빈도의 누적이 50％가 되는 입자경(d50)이 0.3 내지 12.0㎛이며, 빈도의 누적이 90％가 되는 입자경(d90)이 1.5 내지 22.0㎛인 이산화규소 분말.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 철의 함유율이 Fe2O3으로 환산하여 100질량ppm 이하인 이산화규소 분말.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄의 함유율이 Al2O3으로 환산하여 500질량ppm 이하인 이산화규소 분말.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 칼륨의 함유율이 K2O로 환산하여 10질량ppm 이하인 이산화규소 분말.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 나트륨의 함유율이 Na2O로 환산하여 15질량ppm 이하인 이산화규소 분말.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 칼슘의 함유율이 CaO로 환산하여 15질량ppm 이하인 이산화규소 분말.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 마그네슘의 함유율이 MgO로 환산하여 5질량ppm 이하인 이산화규소 분말.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 티타늄의 함유율이 TiO2로 환산하여 10질량ppm 이하인 이산화규소 분말.
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