TW201825399A - 溶膠凝膠二氧化矽粉末及其製造方法 - Google Patents

溶膠凝膠二氧化矽粉末及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種溶膠凝膠二氧化矽粉末，能實現高流動性，即使添加到電子材料用樹脂組成物中，也不會降低目標產品的生產性和成品率。本發明的溶膠凝膠二氧化矽粉末的特徵在於，由雷射衍射散射法測得的平均粒徑在0.05μm以上2.0μm以下，顯示粒徑分佈寬度的變異係數在40%以下，在輸出40W、照射時間10分鐘之條件下用超音波使溶膠凝膠二氧化矽粉末以5質量%的量分散到水中形成分散液，使用該分散液，藉由採用了孔徑5μm之電成型篩網的濕篩法進行篩分後之篩上殘留量在10ppm以下。

Description

溶膠凝膠二氧化矽粉末及其製造方法
本發明關於一種溶膠凝膠二氧化矽粉末，其適用於半導體封裝材料、液晶密封劑和薄膜等所使用的填充劑。具體是關於一種粗粒量非常少的溶膠凝膠二氧化矽粉末。
在半導體封裝材料和液晶密封劑等電子材料所使用的各種樹脂組成物以及製造薄膜等時使用的各種樹脂組成物中，作為填充劑添加的是二氧化矽粉末。
就其中的半導體封裝材料而言，隨著裝置向小型化、薄型化、高密度封裝化急速發展，元件與基板間的間隙越來越窄，需要半導體封裝材料的熱傳導性更高、熱膨脹性更低、成形性更高，這就需要上述二氧化矽粉末實現高填充化。另一方面，需要填充有二氧化矽粉末的樹脂組成物具有低黏性，對不含粗粒、單分散性優異的二氧化矽粉末的需求日益上漲。
先前技術中，單分散性較高的二氧化矽的製造方法有所謂的溶膠-凝膠法方法，即，將作為原料的四乙氧基矽烷等矽醇鹽供到含有水解催化劑、水和有機溶劑的反應液中，使其水解、縮聚而製造出上述二氧化矽。已知在該方法中，藉由控制發生反應時的反應條件就能夠在一定程度上控制粒徑和粒度分佈。
在專利文獻1中，記載了一種單分散性優異的二氧化矽的製造方法，藉由調節溶膠-凝膠法中的反應條件，來控制粒徑和粒度分佈，而且能抑制黏附粒子和凝聚塊等粗粒的產生。
在藉由上述溶膠-凝膠法得到的溶膠-凝膠法二氧化矽粒子分散液中，二氧化矽粒子作為微細的一次粒子高度地分散開，實質上觀察不到凝聚塊。然而，如果要取出呈乾燥粉末狀態的二氧化矽，則需要進行使溶膠凝膠二氧化矽與該分散液發生固液分離的製程、乾燥製程，根據需要還需要進行煅燒製程等，在上述後製程中二氧化矽粒子牢固地凝聚而生成凝聚塊。一旦牢固地凝聚起來，就難以將該凝聚塊碎解成一次粒子，結果粗粒就會增加。
像這樣，如果二氧化矽粉末中存在粗粒，則添加了該二氧化矽粉末的樹脂組成物在熔融時，該粗粒就會阻礙樹脂順暢地流動而使流動性下降。其結果是，在薄膜等成形品的製造中，會在表面產生熔融樹脂流過的痕跡形成的圖案，即所謂的「流痕(flow mark)」。如果用會產生上述流痕的流動性較低的樹脂組成物作為所述半導體封裝材料或液晶密封劑，對窄間隙的間隙滲透性就會不足，配線間容易產生堵塞。
由此在引用文獻2中記載了下述內容：在藉由溶膠-凝膠法得到的二氧化矽粒子分散液中，添加由特定的化合物形成的沉澱劑，由此在所述後製程中，就不會生成牢固的凝聚塊，而是生成以較弱的力凝聚成的凝聚體，在使樹脂分散時，藉由分散機的剪切等能夠容易地碎解成一次粒子。即，根據該方法，如前所述，如果實施溶膠-凝膠法並進行控制，使二氧化矽具有優異的單分散性，則在後製程中生成的凝聚體藉由簡單的碎解處理就能夠再次碎解成一次粒子，因此二氧化矽粉末中實質上不再含有粗粒。即，藉由通用水平的粒度分佈測量法，具體是藉由雷射衍射散射法來進行測量，就能夠得到一種二氧化矽粉末，其中檢測不到粒徑大於5μm的粗粒。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2013-193950號公報。
專利文獻2：日本特開2012-6823號公報。
然而，即使採用上述實質上不含作為粗粒的凝聚塊的二氧化矽粉末，其作為樹脂的填充劑對所述流動性的改善效果實際上也不夠令人滿意。尤其是用作所述半導體封裝材料和液晶密封劑等電子材料所使用的樹脂組成物的填充劑時，相對於上述近年來半導體裝置向小型化、薄型化、高密度封裝化發展的趨勢，逐年凸顯出對窄間隙的間隙滲透性和狹小化的配線間的堵塞問題，其需要得到進一步的改善。
由上述可知，就溶膠凝膠二氧化矽粉末而言，還存在一個很大的課題，即需要開發出一種溶膠凝膠二氧化矽粉末，能實現高流動性，即使將其添加到所述電子材料用樹脂組成物中，也不會降低目標產品的生產性和成品率。
本發明的發明人為了解決上述課題而進行了潛心研究。結果得知，在溶膠-凝膠法中，如前所述，實施二氧化矽合成並進行控制，使二氧化矽具有優異的單分散性，然後向得到的二氧化矽粒子分散液中添加特定的沉澱劑，得到一種溶膠凝膠二氧化矽粉末，其中作為凝聚塊的粗粒減少到用雷射衍射散射法進行粒度分佈測量時檢測不到的程度，當藉由檢測靈敏度比上述雷射衍射散射法高的濕篩法(使用孔徑5μm之電成型篩網(electroformed screen))對該溶膠凝膠二氧化矽粉末進行測量 時，篩上會殘留顯著量的粗粒。從而發現了下述事實：所述電子材料用樹脂組成物的填充劑需要具有高流動性，該粗粒正是阻礙實現該高流動性的重要因素。
經過進一步的研究，發明人發現該粗粒不是在上述乾燥製程等後製程中形成的凝聚塊，而主要是在藉由溶膠-凝膠法合成二氧化矽時不可避免地生成的粗大的獨立一次粒子，並發現在藉由溶膠-凝膠法合成二氧化矽以後，將得到的二氧化矽粒子分散液進行濕式過濾即可高效率地除去該粗大獨立一次粒子，最終提出一種溶膠凝膠二氧化矽粉末，其解決了上述課題。
即，本發明的溶膠凝膠二氧化矽粉末的特徵在於，由雷射衍射散射法測得的平均粒徑在0.05μm以上2.0μm以下，顯示粒徑分佈範圍的變異係數在40%以下，在輸出40W、照射時間10分鐘之條件下用超音波使溶膠凝膠二氧化矽粉末以5質量%的量分散到水中形成分散液，使用該分散液，藉由採用了孔徑5μm之電成型篩網的濕篩法進行篩分後之篩上殘留量在10ppm以下。
本發明是一種溶膠凝膠二氧化矽粉末，藉由雷射衍射散射法測得的平均粒徑在0.05μm以上2.0μm以下，且用檢測靈敏度比上述雷射衍射散射法高的濕篩法(使用孔徑5μm之電成型篩網)作為粒度分佈測量法測得的篩上殘留量減少到實質上未含有(10ppm以下)。因此，添加了上述溶膠凝膠二氧化矽粉末的樹脂組成物在熔融時的流動性就極其優異。所以能在薄膜等成形品的製造中，抑制流痕的產生。
當用上述溶膠凝膠二氧化矽粉末來對半導體封裝材料和液晶密封劑等電子材料用樹脂組成物進行填充時，其對窄間隙 的間隙滲透性極其優異，同樣地，防止狹小化的配線間的堵塞的性能也極其優異。其結果是，目標電子材料部件的生產性和成品率得到改善，因此本發明的溶膠凝膠二氧化矽粉末非常有用。
本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末是藉由溶膠-凝膠法，即在反應介質中使原料矽醇鹽水解並縮聚而形成矽溶膠，使矽溶膠凝膠化之後，取出生成的固形物並乾燥而得到的二氧化矽粉末。在本實施方式中，根據需要還可以對乾燥後得到的二氧化矽粉末進行煅燒。一般藉由溶膠-凝膠法得到的二氧化矽粒子是球形度在0.9以上的獨立球狀粒子。
本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末藉由雷射衍射散射法測得的平均粒徑在0.05μm以上2.0μm以下較佳，在0.1μm以上1.5μm以下更佳。如果大到超過上述範圍，則不僅在後製程中難以精確地減少凝聚塊，而且大小也不適合用於對電子材料用樹脂組成物進行填充。一般粒徑小且比表面積大的粒子具有容易凝聚的性質，如果平均粒徑小於上述範圍，就會難以抑制凝聚塊的生成，並難以碎解生成的凝聚塊，從而成為粗粒產生的原因。上述粒徑小的粒子在對樹脂等進行填充時，黏度會上升，導致流動性下降。
在輸出40W、照射時間10分鐘之條件下用超音波使本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末以5質量%的量分散到水中形成分散液，使用該分散液，藉由採用了孔徑5μm之電成型篩網的濕篩法進行篩分後之篩上殘留量在10ppm以下，在5ppm以下較佳。由於本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末是藉由後述製造方法等而得到的以較弱的力凝聚成的凝聚體，所以即使每個二 氧化矽粒子凝聚到一起，也能夠透過簡單的碎解處理很好地碎解開。因此，上述二氧化矽粉末之5質量%分散液中，藉由輸出40W、照射時間10分鐘之超音波分散，就能夠將該較弱的凝聚體碎解成一次粒子，在該條件下能夠碎解意味著例如在使二氧化矽粉末分散到樹脂或溶劑中時，能夠藉由分散機的剪切而很好地碎解開。
如果使用此等二氧化矽粉末之5質量%超音波分散液，得到的孔徑5μm之電成型篩網的篩上殘留量多到超過上述範圍，則添加了該二氧化矽粉末的樹脂組成物的流動性就會下降，將該二氧化矽粉末用於半導體封裝材料用途或液晶密封劑用途時，粗粒會導致對樹脂組成物的間隙滲透性變差，也會無法抑制配線間的堵塞。
出於同様的理由，藉由採用了孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法進行篩分之後的篩上殘留量在10ppm以下較佳，在5ppm以下更佳。
在本實施方式中，上述電成型篩網沒有特別限制，具體而例如有飯田製作所製造的電成型篩網。上述電成型篩網由鎳鋼製成，不能使用含有醇類(alcohol)的有機溶劑，因此用水作介質。
需要說明的是，上述篩上殘留量，是對溶膠凝膠二氧化矽粉末20g以上之試樣量進行篩分之後的值。篩分時，所述5質量%超音波分散液既可以一次性調製而成，又可以分多次調製而成。具體而言，既可以量取溶膠凝膠二氧化矽粉末20g放入一個容器，加水使二氧化矽量達到5質量%後，用輸出40W之超音波照射10分鐘，又可以如後所述，分別量取溶膠凝膠二氧化矽粉末5g放入四個容器，加水使每份二氧化矽量達到5質量%後，分 別用輸出40W之超音波照射10分鐘。篩分時，上述5質量%超音波分散液的溫度為20℃至40℃。
粗粒含量的定量法一般有藉由雷射衍射散射法進行的粒度分佈測量和SEM觀察等。在上述SEM觀察中，一次能進入視線內的粒子數量有限，在藉由觀察數ppm數量級的粗粒來進行定量測量時效率較低。為了避免多重散射，在藉由上述雷射衍射散射法進行的粒度分佈測量中使用的作為試樣的二氧化矽量是有限度的。該測量方法如日本特開2008-19157所述，檢測水平至多達到十的負二次方程度，檢測靈敏度較低，因此，例如像本實施方式這樣，對二氧化矽微粒子中之微量的大於5μm的粒子量進行定量測量時該測量方法就不適用。在藉由雷射衍射散射法進行粒度分佈測量時檢測不到粗粒的情況下，藉由採用了所述電成型篩網的濕篩法進行定量測量時也能檢測到粗粒的存在，本發明發現，正是此等粗粒的存在使樹脂組成物的流動性下降，在用於半導體封裝材料和液晶密封劑用途時，此等粗粒的存在成為妨礙成品率提高的重要因素，具體會在實施例中示出。
變異係數是顯示粒徑分佈寬度的一個指標。本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末的變異係數在40%以下，在25%以下較佳，在20%以下更佳。變異係數是用標準偏差除以平均值而得到的值，此處用測量到的粒徑的標準偏差和平均值計算。如果變異係數大到超過上述範圍，則粒度分佈較寬，與具有相同平均粒徑的粉末相比微細粒子增多。如前所述，微細粒子增多，就會使對樹脂等進行填充時的黏度上升。溶膠凝膠二氧化矽的變異係數一般在10%以上。上述變異係數可以藉由雷射衍射散射法進行測量。
本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末的二氧化矽粒子表面的矽醇基量在5個/nm2以下較佳。由於矽醇基量越少就越能夠抑制保管過程中的吸濕性，所以矽醇基量越少越佳，但通常在1個/nm2以上。
本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末的α射線量在0.002c/cm2．h以下較佳。已知，如果α射線量較大，則用該溶膠凝膠二氧化矽粉末對電子材料用樹脂組成物進行填充時，會成為引起記憶單元(memory cell)的累積電荷的反轉等軟錯誤的重要因素。隨著半導體封裝的微細化、高積體化和3D封裝化的發展，來自填充劑的α射線等帶來的影響越來越大，因此需要一種低α射線量的填充劑。
發出該α射線的雜質例如有鈾(U)和釷(Th)等，在本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末中，U含量和Th含量在0.1ppb以下較佳，在0.05ppb以下更佳，在0.02ppb以下尤佳。上述鈾和釷的定量方法可以採用ICP質量分析法來進行測量，檢測下限值為0.01ppb。
而且，在本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末中，Fe含量在10ppm以下，Al含量在10ppm以下，Na含量在5ppm以下，K含量在5ppm以下，氯離子含量在1ppm以下較佳。而且，Ca含量在5ppm以下，Cr含量在5ppm以下，Ni含量在5ppm以下，Ti含量在5ppm以下較佳。本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末中含有的雜質量在上述範圍內較佳，因為能夠減少用該溶膠凝膠二氧化矽粉末對半導體封裝材料進行填充劑時起因於二氧化矽粒子之金屬配線間的短路和金屬配線等的腐蝕。上述雜質的定量方法如下：氯離子是用離子層析法測量出的值，氯離子以外的元素是用ICP發光分析法測量出的值。
上述雜質中，鈾(U)、釷(Th)來自原料，Fe、Al、Cr、Ni、Ti不僅來自原料，還來自反應容器、配管、碎解器等的磨耗顆粒。需要說明的是，Na、K、Ca、氯離子還來自所處氣體環境。
本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末不含粗粒，對樹脂進行填充時流動性優異，因此用於對電子材料用樹脂組成物進行填充時，尤其適用於半導體封裝材料用途和液晶密封劑用途。而且，樹脂組成物熔融時的流動性優異、成形品上難以產生流痕之性狀使該溶膠凝膠二氧化矽粉末適用於如薄膜用途等各種成形品用途。
添加溶膠凝膠二氧化矽粉末的樹脂的種類沒有特別限定。樹脂的種類可以根據所期望的用途適當地選擇，例如有環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽樹脂和烯烴類樹脂等。
例如，如果用於半導體封裝材料用途和液晶密封劑用途，則環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽樹脂等較佳。如果用於薄膜用途，則烯烴類樹脂(聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等)較佳。
溶膠凝膠二氧化矽粉末在樹脂組成物中的填充量根據其用途和目的適當地調節即可。具體而言，如果用於半導體封裝材料用途，則相對於樹脂100質量份添加的範圍是65質量份至900質量份，如果用於液晶密封劑用途，則相對於樹脂100質量份添加的範圍是1質量份至40質量份，如果用於薄膜用途，則相對於樹脂100質量份添加的範圍是0.01質量份至1質量份。還可以含有本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末以外的填充劑。
而且，本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末因為不含粗粒，所以非常適合用作電子顯像用填充劑。
<<溶膠凝膠二氧化矽粉末的製造方法>>
本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末只要是藉由溶膠-凝 膠法並在滿足所述規定要件的情況下製造出的即可，其製造方法不受特定的方法限制，可以是任何方法。此處，溶膠-凝膠法意指下述方法：由含有催化劑的水和有機溶劑形成反應介質，使矽醇鹽在反應介質中水解並縮聚而形成矽溶膠，使矽溶膠凝膠化之後，取出生成的固形物並乾燥而得到二氧化矽粉末。在本實施方式中，根據需要還可以對乾燥後得到的二氧化矽粉末進行煅燒。
本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末的較佳的製造方法即下述方法：藉由溶膠-凝膠法製造出用雷射衍射散射法測得的平均粒徑在0.05μm以上2.0μm以下之二氧化矽粒子分散液，藉由孔徑5μm以下之濾材對二氧化矽粒子分散液進行濕式過濾之後，添加從由二氧化碳、碳酸銨、碳酸氫銨和氨基甲酸銨組成的組中選出的至少一種化合物形成的沉澱劑，使所述二氧化矽粒子沉澱，使該二氧化矽粒子從沉澱液中固液分離並乾燥。下面對該製造方法進行說明。
<矽醇鹽>
在本實施方式的製造方法中使用的矽醇鹽只要是能用於製造由溶膠-凝膠法的反應而得到的二氧化矽粒子的化合物便沒有特別限制。
在本實施方式中，矽醇鹽(烷氧基矽烷)例如有甲基三甲基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四丁氧基矽烷等。其中，甲基三甲基矽烷、四甲氧基矽烷和四乙氧基矽烷更佳，因為它們在工業上容易入手且易於處理。上述矽醇鹽可以僅使用一種，也可以併用兩種以上。
而且，為了得到上述減少了雜質的溶膠凝膠二氧化矽粉 末，使用純度較高的該矽醇鹽較佳。具體而言，如果要用四甲氧基矽烷作為原料矽醇鹽而得到U含量和Th含量在0.1ppb以下的溶膠凝膠二氧化矽粉末，則採用U含量、Th含量均在0.2ppb以下的四甲氧基矽烷較佳。
為了得到高純度的矽醇鹽，可以預先藉由蒸餾精製原料。
如果矽醇鹽在常溫常壓下為液體，則既可以直接使用，又可以用後述有機溶劑稀釋後使用。如果矽醇鹽在常溫常壓下為固體，則可以使矽醇鹽溶解或分散到有機溶劑中後使用。
<鹼性催化劑>
在藉由溶膠-凝膠法製造二氧化矽粒子時，使用適當的催化劑較佳。在溶膠-凝膠法中，有時也使用酸性催化劑，但從容易得到粒徑一致的球狀粒子的觀點出發，本實施方式中使用鹼性催化劑。不過，在溶膠-凝膠法中，也經常先在酸性催化劑下進行預水解之後再使粒子成長，在本實施方式中並不排除上述預水解時使用酸性催化劑的情況，只要粒子成長時使用鹼性催化劑即可。
只要是藉由溶膠-凝膠法的反應製造二氧化矽粒子時使用的公知鹼性催化劑，就非常適合用作本實施方式中使用的鹼性催化劑。
此等鹼性催化劑例如有胺化合物、鹼金屬的氫氧化物等。尤其是，從能夠得到含有構成目標二氧化矽粒子的金屬元素以外之金屬的雜質量較少、高純度的二氧化矽粒子的觀點出發，使用胺化合物較佳。此等胺化合物例如有氨、甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺等。上述胺化合物中，從揮發性高易除去、溶膠-凝膠法的反應速度快等觀點出發，使用氨尤佳。
上述鹼性催化劑可以單獨使用，也可以併用兩種以上。
上述鹼性催化劑可以直接(以市售的形態)使用工業上可入手的鹼性催化劑，還可以將工業上可入手的鹼性催化劑在水或有機溶劑中稀釋後使用，如氨水等。尤其是從容易控制反應的進行速度的觀點出發，將鹼性催化劑在水中稀釋，根據需要調節濃度製成水溶液後使用較佳。從工業上容易入手和容易調節濃度等觀點出發，用水溶液作為鹼性催化劑時，其濃度在1質量%至30質量%的範圍內較佳。
鹼性催化劑的使用比例根據矽醇鹽的水解和縮聚反應的反應速度等適當地決定即可。鹼性催化劑的使用比例如下：相對於所使用的矽醇鹽的質量，反應溶液中的鹼性催化劑的存在量為0.1質量%至60質量%較佳，在0.5質量%至40質量%之範圍內更佳。
<溶劑>
在本實施方式中用於上述矽醇鹽的水解和縮聚反應的溶劑為極性溶劑較佳。此處，極性溶劑是指在常溫常壓下每100g可溶解10g以上水的有機溶劑或水。還可以將複數種水以外的有機溶劑混合後使用，在此情況下，只要該有機溶劑的混合物滿足上述要件即可。
屬於上述水以外的極性溶劑之有機溶劑例如有：甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等醇類；四氫呋喃、二噁烷等醚；二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮等醯胺化合物等。
醇類是溶膠-凝膠法反應時的副生成物，因此，從抑制反應後二氧化矽粒子分散液中混入不必要的雜質、藉由加熱能夠容易地除去等觀點出發，使用上述有機溶劑中的甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等醇類尤佳。
上述有機溶劑和水可以單獨使用，也可以混合兩種以上的 溶劑後使用。
有機溶劑和水的使用比例根據目標二氧化矽粒子的粒徑和溶膠-凝膠法反應後的二氧化矽粒子分散液中的二氧化矽粒子的濃度之期望值適當地決定即可。例如，如果用醇類作為有機溶劑，則藉由溶膠-凝膠法的反應而得到的二氧化矽粒子分散液的質量(100質量%)中醇類的比例為10質量%至90質量%較佳，在15質量%至80質量%之範圍內更佳。
在溶膠-凝膠法的反應中水是必須的(因此如上述，使用的是可溶解水的極性溶劑)。當添加所述鹼性催化劑的水溶液時以及當溶劑的一部分或全部是水時，沒有必要另外向反應液中添加水。但在上述以外的情況下，必須添加溶膠-凝膠反應所需要的水。
水的使用比例根據要製造的二氧化矽粒子的粒徑適當地調節。水的使用比例過少會導致反應速度變慢，而過多會導致需要很長時間乾燥(除去溶劑)，因此水的使用比例要考慮到這兩個要件來進行選擇。水的使用比例如下：相對於藉由溶膠-凝膠法的反應而得到的二氧化矽分散液全量，水的使用比例在2質量%至50質量%之範圍內較佳，在5質量%至40質量%之範圍內更佳。
水可以用作反應溶劑的一部分或全部，也可以在將水以外的反應原料等全部準備好之後再向反應液加水。但為了使溶膠-凝膠法的反應迅速穩定地進行，將水用作溶劑的一部分較佳，即溶劑是水與有機溶劑的混合物。此處所說的作為溶劑的水，也可以是在添加鹼性催化劑等時一起進去的水。
<反應裝置>
本實施方式中使用的反應裝置只要是具有攪拌機的反應 器便沒有特別限制。上述攪拌機的攪拌葉片沒有特別限制，可以使用公知的攪拌葉片，代表性的例子有傾斜漿葉、渦輪式葉片、三葉後掠式葉片(3-sweptback blade)、錨式葉片、FULLZONE葉片、TWINSTIR葉片、MAXBLEND葉片等。
具有此等攪拌機的反應器沒有特別限制，可以使用半球形、平底或圓底的圓筒狀之一般形狀的反應器，還可以是在上述反應器內設置擋板而成的反應器。反應器的材質沒有特別限定，可以是玻璃製、不鏽鋼等金屬製(包括玻璃包覆或樹脂包覆的金屬)，也可以是樹脂製。為了得到上述減少了雜質的雜質的溶膠凝膠二氧化矽粉末，耐摩耗性優異的材質較佳。
本實施方式中使用的反應器的攪拌效率沒有特別限制，但反應器的攪拌效率的指標之無因次混合時間n θ m(其中，n為攪拌葉片轉速(1/s)，θ m為混合時間(s))在100以下較佳。如果無因次混合時間n θ m在上述範圍內，就能夠使反應時的反應液保持均勻，從而能夠得到粒徑更一致、粒度分佈更窄的溶膠凝膠二氧化矽粉末。
在後述的工業應用中，可處理50L以上之反應液的反應器的攪拌效率一般多屬於上述反應器的攪拌效率的範圍。
上述無因次混合時間n θ m意為攪拌葉片轉速n(1/s)與混合時間θ m(s)的乘積，如果攪拌雷諾數保持不變，則不管反應器的規模大小上述無因次混合時間都僅有這一個定義，這是顯示攪拌效率之非常有用的指標。θ m一般表示示蹤劑混合均勻所需的時間，該混合時間θ m受到反應器的形狀、有無設置擋板以及擋板配置情況、攪拌葉片的種類和轉速、要混合之液體的黏彈性特性等的影響。
如果無因次混合時間n θ m小於55，則反應器的攪拌效率較 高，反應液的攪拌能充分進行，難以生成黏附粒子和凝聚塊。如果n θ m為55至100，則藉由向反應液中以30mm/s至1000mm/s之噴出線速度供給矽醇鹽溶液，就能夠抑制黏附粒子和凝聚塊的生成。而如果無因次混合時間n θ m超過100，反應器的攪拌效率就變得極低，混合不充分，反應液不均勻，容易生成很多黏附粒子和凝聚塊。
<反應條件>
如前所述，本實施方式中的水解和縮聚反應(溶膠-凝膠法的反應)通常在存在鹼性催化劑的情況下進行。反應條件可以採用公知的條件，矽醇鹽與鹼性催化劑的接觸方法也沒有特別限制，為了得到具有所期望的粒徑粒度分佈的二氧化矽粉末，考慮到反應裝置的結構和反應規模，適當地選擇並決定即可。
溶膠-凝膠法的反應方法之一例具體如下。
例如可以在反應容器中準備好水、水以外的極性溶劑(有機溶劑)和鹼性催化劑之後，向其中同時添加矽醇鹽(或矽醇鹽的有機溶劑溶液)與鹼性催化劑的水溶液。該方法反應效率良好，能夠高效率且再現性良好地製造出粒徑一致的球狀二氧化矽粒子，因此較佳。此時，還可以例如先添加矽醇鹽中的一部分之後，再同時添加剩餘的矽醇鹽與鹼性催化劑。如果併用兩種以上矽醇鹽，則既可以混合後同時添加，又可以分別按順序添加。
矽醇鹽與鹼性催化劑藉由液中滴加的方式添加到反應液中較佳。此處的液中滴加意為，將上述原料滴加到反應液中時，滴加口的頂端浸入反應液中。而且，滴加口頂端的位置在攪拌葉片附近等較佳，即位於攪拌能充分進行且滴加物能迅速擴散到反應液中的位置。
要製造粒徑分佈寬度較窄的粒子，矽醇鹽與鹼性催化劑的添加時間(從添加開始到添加結束的時間)是非常重要的因素。該添加時間過短會使粒徑分佈寬度有變寬的傾向，而過長則粒子會無法穩定成長。因此，為了得到粒度分佈寬度較窄、粒徑一致的二氧化矽粒子，需要選擇並採用適合粒子成長的添加時間。尤其是要製造單分散性良好的溶膠-凝膠二氧化矽粒子時，以30mm/s至1000mm/s之噴出線速度供給矽醇鹽等原料較佳。從上述觀點出發，上述添加時間相對於所期望的粒子直徑每100nm在0.2小時至8小時之範圍內較佳。
反應溫度只要是根據所使用的原料物質的種類，保證溶膠-凝膠法的反應能迅速進行的溫度便沒有特別限制，根據目標二氧化矽粒子的粒徑適當地選擇即可。如果要得到平均粒徑為0.05μm至2μm的二氧化矽粒子，則反應溫度在-10℃至60℃之範圍內適當地選擇即可。
為了使溶膠-凝膠法的反應可靠地進行，還可以在滴加矽醇鹽和鹼性催化劑之後進行熟成(在進行下個製程之前放置一段時間)。在此情況下，熟成溫度與反應溫度為同等程度的溫度較佳，即-10℃至60℃，熟成時間為0.25小時至5小時較佳。
為了得到具有所期望的粒徑的二氧化矽粒子，還可以採用在熟成後再次添加矽醇鹽和鹼性催化劑，來使二氧化矽粒子的粒徑成長等方法。
<二氧化矽粒子的分散液>
藉由上述方法，就能夠得到藉由溶膠-凝膠法製造且由雷射衍射散射法測得的平均粒徑為0.05μm至2.0μm的二氧化矽粒子分散液。該分散液中，二氧化矽粒子以分散在混合溶劑中的狀態存在。該混合溶劑由所使用的極性溶劑與矽醇鹽水解而生 成的醇類形成。
上述分散液中，二氧化矽粒子良好地單分散，實質上不會生成黏附粒子和凝聚塊，但由於局部進行反應過度，而混雜有若干量之粒徑大於5μm的粗大的獨立一次粒子(以下將其簡稱為「粗大獨立一次粒子」)。具體而言，含有的粗大獨立一次粒子相對於二氧化矽粒子為15ppm至1000ppm左右，如前所述，如果上述粗大獨立一次粒子最終殘留到二氧化矽粉末中，則會引起樹脂組成物流動性下降的問題。
如果該二氧化矽分散液中含有的二氧化矽粒子的比例過多，則分散液的黏度變高，從而會難以處理。而如果分散液中的二氧化矽粒子的比例過少，則一次反應得到的二氧化矽粒子之量較少，不經濟。從上述觀點出發，得到的二氧化矽粒子分散液中的二氧化矽粒子的濃度為1質量%至40質量%較佳，尤其是2質量%至25質量%較佳。因此，為了將二氧化矽粒子的濃度調節到上述範圍內，調節極性溶劑，尤其是水以外的極性溶劑的使用量較佳。在藉由溶膠-凝膠法的反應得到的分散液中的二氧化矽粒子的比例過多而處理性出現問題等情況下，在下面要說明的分散液的過濾製程之前或在根據需要而進行的表面處理製程之前，添加極性溶劑來調節濃度較佳。
<過濾製程>
在本實施方式的方法中，對所述溶膠凝膠反應後得到的二氧化矽粒子分散液進行濕式過濾，來除去所述含有的粗大獨立一次粒子。即，如果生成有上述粗大獨立一次粒子以及黏附粒子、凝聚塊，則藉由對該二氧化矽分散液進行所述過濾，它們會與反應殘渣等一起被分離到上述濾材上。
濾材可以採用孔徑在5μm以下之濕式過濾用過濾器，不限 種類，孔徑在3μm以下的較佳。如果孔徑過小，則不僅過濾性下降，被過濾的二氧化矽粒子的平均粒徑也會從所述範圍發生較大的變動，因此，雖然也要考慮到目標粉末的平均粒徑，但孔徑下限通常為1μm。
過濾器的材質沒有特別限定，例如有樹脂製(聚丙烯、PTFE等)和金屬製。從防止金屬雜質混入的觀點出發，使用樹脂製的過濾器較佳。
除去粗大獨立一次粒子的方法也可以是在得到溶膠凝膠二氧化矽粉末之後，作為最終製程進行乾式篩分的方法，但如果藉由乾式篩分除去數μm大小之此等粗粒，就會堵塞網眼而導致效率變差，難以應用到工業上。
也可以再次使溶膠凝膠二氧化矽粉末分散到溶劑中形成分散液後進行濕式過濾，但在此情況下，需要回收二氧化矽粒子並再次經過乾燥製程。在溶膠-凝膠法中，在固液分離製程、乾燥製程或根據需要進行的煅燒製程等中，二氧化矽粒子容易牢固地凝聚而生成凝聚塊，為了抑制該凝聚塊的生成以及容易藉由過濾從分散液中回收固形物，需要再次設置後述的沉澱製程。不管哪一種方法都很繁瑣，如果像這樣增加製程，則不僅來自環境的異物混入的風險升高，而且會對生產性造成影響而導致效率較低。
<表面處理製程>
在製造本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末時，還可以向後述二氧化矽粒子分散液沉澱之前的分散液中，添加從由矽油，矽烷耦合劑和矽氮烷組成的組中選出的至少一種表面處理劑來進行表面處理。
藉由進行表面處理，就能夠高效率地進行後述固液分離製 程。而且，在進行乾燥時能夠抑制牢固的凝聚塊生成，因此得到的二氧化矽粒子不用特別進行碎解處理就能夠用於各種用途。
該表面處理製程不管在分散液的過濾製程之前進行還是之後進行都可以，只要是在沉澱製程之前在溶膠凝膠反應後的分散液中進行即可，但從精確地減少粗大獨立一次粒子的觀點出發，在分散液的過濾製程之前進行較佳。這樣一來，就能夠將該製程中表面處理時生成的凝聚塊和表面處理劑的殘渣在分散液的過濾製程中除去。
上述矽油可以採用二氧化矽粒子的表面處理中通常使用的公知的矽油，沒有特別限制，根據所需要的表面處理二氧化矽粒子的性能等適當地選擇使用即可。
矽油的具體例有二甲基矽油、甲基苯基矽油、甲基含氫矽油、烷基改性矽油、氨基改性矽油、環氧基改性矽油、羧基改性矽油、甲醇改性矽油、甲基丙烯酸酯改性矽油、聚醚改性矽油、氟改性矽油等。
矽油的使用比例沒有特別限制，但過少會導致表面處理不充分，過多會導致後處理繁雜，因此相對於所使用的二氧化矽粒子100質量份，矽油為0.05質量份至80質量份較佳，0.1質量份至60質量份更佳。
上述矽烷耦合劑可以採用表面處理中通常使用的公知的矽烷耦合劑，沒有特別限制，根據所需要的表面處理二氧化矽粒子的性能等適當地選擇使用即可。
矽烷耦合劑的具體例有甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷，己基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、3-(甲基丙 烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基丙烯醯氧)丙基三乙氧基矽烷、3-(丙烯醯氧)三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧丙基三乙氧基矽烷、3-氨基丙基三甲氧基矽烷、3-氨基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基矽烷，N，N-二甲基-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、N，N-二乙基-3-氨基丙基三甲氧基矽烷、4-苯乙烯基三甲氧基矽烷等。
矽烷耦合劑的使用比例沒有特別限制，但過少會導致表面處理不充分，過多會導致後處理繁雜，因此相對於所使用的二氧化矽粒子100質量份，矽烷耦合劑為0.05質量份至80質量份較佳，0.1質量份至40質量份更佳。
上述矽氮烷可以採用表面處理中通常使用的公知的矽氮烷，沒有特別限制。
矽氮烷的具體例有四甲基二矽氮烷、六甲基二矽氮烷、七甲基二矽氮烷等。上述矽氮烷中，從良好的反應性和易處理性等觀點出發，採用六甲基二矽氮烷較佳。
矽氮烷的使用比例沒有特別限制，但過少會導致表面處理不充分，過多會導致後處理繁雜，因此相對於所使用的二氧化矽粒子100質量份，矽氮烷為0.1質量份至150質量份較佳，1質量份至120質量份更佳。
上述表面處理劑可以單獨使用一種，也可以組合使用兩種以上。
在上述表面處理劑中，從得到的表面處理二氧化矽粒子的流動性優異的觀點出發，採用從由矽烷耦合劑和矽氮烷組成的組中選出的至少一種較佳，採用矽氮烷更佳。
表面處理劑的添加方法沒有特別限制。如果表面處理劑在常溫常壓下為低黏度液體，則將其滴加到分散液中即可。如果表面處理劑是高黏度液體或固體，則可以將其添加到適當的有機溶劑中而製成溶液或分散液後，以與低黏度液體的情況相同的方式進行添加。此處使用的有機溶劑例如是與所述極性溶劑相同的溶劑。而且，如果表面處理劑是氣體狀，則將其吹入分散液中，以在分散液中變成微細泡沫狀，由此進行添加。
進行表面處理時的處理溫度只要考慮到所使用的表面處理劑的反應性等來決定即可，但處理溫度過低會導致反應的進行變慢，過高會導致操作繁雜，因此處理溫度為10℃至100℃較佳，20℃至80℃更佳。
進行表面處理時的處理時間沒有特別限制，只要考慮到所使用的表面處理劑的反應性等來決定即可。在同時考慮到使表面處理反應充分進行和縮短製程時間的情況下，處理時間為0.1小時至48小時較佳，0.5小時至24小時更佳。
<沉澱製程>
在本實施方式的方法中，將上述分散液過濾後進行沉澱。
該沉澱製程在分散液中添加有沉澱劑的狀態下進行，該沉澱劑是從由二氧化碳、碳酸銨，碳酸氫銨和氨基甲酸銨組成的組中選出的至少一種化合物形成的。藉由向分散液中添加上述沉澱劑，分散液中就會形成二氧化矽粒子的較弱的凝聚體。由於分散液中存在沉澱劑或其衍生物，該凝聚體得以在分散液中穩定存在，因此能夠藉由過濾容易地回收。
向二氧化矽粒子的分散液中添加金屬鹽來形成二氧化矽粒子的凝聚體之技術是公知的技術，但藉由該方法，例如使用鈉鹽、鉀鹽等時，得到的二氧化矽粒子中可能會混入構成上述 鹽的金屬元素成分，這就需要進行清洗(精製)來除去這些成分，在工業上是不理想的。此外，凝聚性也會變強，藉由簡單的碎解處理無法碎解成一次粒子，於是可能會作為粗粒殘留到溶膠凝膠二氧化矽粉末中。
對此，本實施方式中使用的上述沉澱劑略微加熱就能容易地分解和除去，因此具有能夠容易地製造高純度的二氧化矽粒子之優點。根據本實施方式的方法，能夠使得到的二氧化矽粒子中的如鈉元素所佔比例在100ppm以下，更佳地，能夠使該比例在10ppm以下。
沉澱劑的使用比例和添加方法可以根據所使用的沉澱劑的種類按照下述進行設定。沉澱劑的使用比例要考慮到分散液中的二氧化矽粒子的較弱的凝聚體的形成程度與不恰當地使用大量原料造成浪費之間的平衡來進行設定。下述沉澱劑的使用比例的基準為二氧化矽粒子的質量，該質量是假定所使用的矽醇鹽全部水解和縮聚而形成二氧化矽粒子的情況下的換算值。
如果用二氧化碳作為上述沉澱劑，則二氧化碳的使用比例為：相對於分散液中含有的二氧化矽粒子100質量份，二氧化碳在0.005質量份以上較佳，0.005質量份至300質量份更佳。不對二氧化矽粒子進行表面處理的情況下，則二氧化碳的使用比例為：相對於二氧化矽粒子100質量份，二氧化碳在0.05質量份以上更佳，0.05質量份至300質量份尤佳，0.25質量份至200質量份特別佳。另一方面，對二氧化矽粒子進行表面處理的情況下，則二氧化碳的使用比例為：相對於二氧化矽粒子100質量份，二氧化碳在15質量份以上更佳，15質量份至300質量份尤佳，17質量份至200質量份特別佳。
二氧化碳的添加方法例如有以氣體狀態吹入分散液中的方法、以固體狀態(乾冰)添加的方法等。以固體狀態添加的方法因為操作簡單，所以較佳。
如果用碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨作為上述沉澱劑，則碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨的使用比例為：相對於分散液中含有的二氧化矽粒子100質量份，碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨在0.001質量份以上較佳，在0.001質量份至80質量份更佳。不對二氧化矽粒子進行表面處理的情況下，碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨的使用比例為：相對於二氧化矽粒子100質量份，碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨為0.001質量份至15質量份更佳，0.001質量份至10質量份尤佳。另一方面，對二氧化矽粒子進行表面處理的情況下，碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨的使用比例為：相對於二氧化矽粒子100質量份，碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨在15質量份以上更佳，15質量份至80質量份尤佳，17質量份至60質量份特別佳，20質量份至50質量份極佳。
碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨可以以固體狀態添加，也可以溶解到適當的溶劑中形成溶液後以溶液狀態添加。以溶液狀態添加碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨時所使用的溶劑，只要能夠溶解碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨便沒有特別限制，從溶解能力高以及過濾後容易除去的觀點出發，使用水較佳。碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨溶液的濃度只要在能保證它們溶解的範圍內便沒有特別限制，濃度過低會造成溶液使用量增多，不經濟，因此碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨溶液的濃度為2質量%至15質量%較佳，尤其是5質量%至12質量%較佳。
上述沉澱劑可以僅使用一種，也可以併用兩種以上。
尤其是市售的所謂「碳酸銨」，其為碳酸氫銨與氨基甲酸 銨的混合物，可以直接以此狀態使用或溶解到適當的溶劑中形成溶液後使用。在此情況下，碳酸氫銨與氨基甲酸銨的總使用比例、以溶液狀態添加時所使用的溶劑的種類和溶液的濃度，都與上述採用碳酸銨、碳酸氫銨或氨基甲酸銨的情況中是相同的。
本實施方式中的沉澱劑採用從由碳酸氫銨和氨基甲酸銨組成的組中選出的至少一種較佳，採用碳酸氫銨更佳，尤其是添加碳酸氫銨的水溶液較佳。
添加沉澱劑時，二氧化矽粒子分散液的pH從保證分散液中不會發生不期望沉澱劑發生的分解且本實施方式能夠有效地發揮效果的pH範圍中選擇較佳。從上述觀點出發，分散液的pH在鹼性範圍內較佳，在pH9以上更佳。
添加沉澱劑時，二氧化矽粒子分散液的溫度選擇能讓由於添加沉澱劑而生成的二氧化矽粒子的較弱的凝聚體穩定存在的溫度較佳。從上述觀點出發，分散液的溫度為與溶膠凝膠法反應時的反應溫度相同的-10℃至60℃較佳，10℃至40℃更佳。
較佳地，添加沉澱劑後，進行熟成，即在下個製程的過濾之前放置一段時間。藉由在添加沉澱劑後進行熟成，就能促進所述二氧化矽粒子的較弱的凝聚體的形成，因此較佳。熟成時間越長越好，但過長就會不經濟。而熟成時間過短，二氧化矽粒子的較弱的凝聚體的形成就會不充分。因此，熟成時間為0.5小時至72小時較佳，尤其是1小時至48小時較佳。熟成時的分散液溫度沒有特別限制，可以是與添加沉澱劑時的較佳溫度相同的溫度範圍，只要與添加沉澱劑時的溫度相同就足夠了。
<分離製程>
如上述添加沉澱劑，較佳地，進行熟成而形成分散液。本 實施方式的方法中的下個製程是從如上述得到的分散液中，藉由過濾而回收二氧化矽粒子的分離製程。
藉由上述沉澱劑的添加，二氧化矽粒子形成較弱的凝聚體，能夠藉由過濾使該二氧化矽粒子作為過濾物發生固液分離，從而容易地回收。過濾方法沒有特別限制，例如可以應用減壓過濾、加壓過濾、離心過濾等公知的方法。
過濾時使用的濾紙、過濾器、濾布等(以下將這些統稱為「濾紙等」)只要是工業上可入手的濾紙等便可以使用，沒有特別限制，只要根據分離裝置(過濾器)的規模適當地選擇即可。根據本實施方式，由於添加沉澱劑，二氧化矽粒子形成一次粒子較弱地凝聚而成的凝聚體，因此，濾紙等的孔徑可以比一次粒子的粒徑大很多，例如當二氧化矽粒子的平均粒徑為0.01μm至5μm時，使用孔徑5μm左右的濾紙等便足夠了。像這樣，因為濾紙等的孔徑可以很大，所以能夠迅速地過濾。
藉由過濾，二氧化矽粒子作為濾餅被回收。
如果上述沉澱製程中用碳酸氫銨水溶液作為沉澱劑，則將得到的濾餅用適當的溶劑，如水、醇類等進行清洗，由此就能夠分解乃至除去溶膠-凝膠法的反應中所使用的溶劑、鹼性催化劑、未反應的表面處理劑。
<乾燥製程>
然後，將上述分離製程所回收的二氧化矽粒子在本製程中乾燥。
在本實施方式中，將如上述回收的二氧化矽粒子的濾餅以35℃以上之溫度乾燥後，其碎解性會進一步提高。因此本實施方式的乾燥製程的乾燥溫度為35℃以上之溫度較佳。藉由以該溫度進行加熱，就能夠將無法被上述過濾、清洗等除去而殘留 在濾餅中的沉澱劑透過熱解容易地除去。這也是本實施方式的一個很大的優點。
乾燥方法沒有特別限制，可以採用送風乾燥、減壓乾燥等公知的方法。但經過本發明的發明人研究發現，與在大氣壓下乾燥相比，在減壓下乾燥有更容易被碎解的傾向，因此採用減壓乾燥較佳。
從沉澱劑的分解效率的觀點以及使二氧化矽粒子更容易碎解的觀點出發，乾燥時的溫度較高比較有利。但如果乾燥溫度過高，藉由經表面處理導入二氧化矽粒子表面的反應性取代基就會生成凝聚塊，因此是不理想的。因此，為了達到上述平衡，乾燥溫度為35℃至200℃較佳，50℃至200℃更佳，80℃至200℃尤佳，120℃至200℃特別佳。
乾燥時間沒有特別限制，設為2小時至48小時左右便可以使二氧化矽粒子充分乾燥。
需要說明的是，在本實施方式中，可以在濃縮和乾燥過程中連續進行從所述二氧化矽粒子分散液中除去分散介質的操作。例如，藉由將二氧化矽粒子分散液加熱濃縮或減壓濃縮等而使分散介質揮發的方法，就能夠直接從二氧化矽粒子分散液中除去分散介質而得到二氧化矽粒子。在此情況下，當透過加熱除去分散介質時，來自特定沉澱劑的鹽可能會消失，此時，根據情況適當地向濃縮、乾燥過程中的二氧化矽分散液的濃縮物中添加特定沉澱劑，來保證濃縮物中的所述鹽不會消失即可。
在本實施方式中，藉由上述方法得到的二氧化矽粒子是呈每個粒子以較弱的力凝聚而成的凝聚體形態的乾燥粉體。此等二氧化矽粒子不會生成難以進行碎解處理的凝聚塊，能夠容易 地進行碎解且分散性優異。不用特別進行碎解處理，在使二氧化矽粉末分散到樹脂或溶劑中時，藉由分散機的剪切，就會容易地碎解，從而能夠均勻地分散到該樹脂和溶劑中。用採用了電成型篩網的濕篩法測量篩上殘留量時，對二氧化矽粉末5質量%水溶液藉由輸出40W、10分鐘左右之超音波照射進行分散處理就會容易地碎解。
<煅燒製程>
二氧化矽粒子乾燥後，吸收到粒子中的分散介質未被完全除去，還殘留有矽醇基，且存在細孔。為了較高程度地除去該粒子中的分散介質，破壞掉矽醇基而得到實心的二氧化矽，根據用途進一步進行煅燒處理較佳。即，在該煅燒製程中經過處理的二氧化矽粒子，不僅粒子表面的矽醇基量減少，殘留在粒子中的分散介質也被除去，因此較佳。如果用作樹脂的填充劑，則殘留在粒子中的溶劑就會成為導致加熱後產生氣泡等而引起產率下降之原因。在填充率較高的半導體封裝材料用途和液晶密封劑用途中尤為顯著。因此，尤其是在製造半導體封裝材料用途和液晶密封劑用途中使用的二氧化矽粒子時，設置本製程較佳。
上述煅燒處理時的煅燒溫度過低會導致難以除去分散介質成分，過高會讓二氧化矽粒子熔合，因此煅燒溫度為300℃至1300℃較佳，600℃至1200℃更佳。
煅燒時間只要能保證除去殘留的分散介質便沒有特別限定，但太長會使生產性下降，因此當升溫到目標煅燒溫度後，在0.5小時至48小時之範圍內保持溫度並進行煅燒便可，在2小時至24小時之範圍內更佳。
煅燒時的氣氛沒有特別限制，可以是在氬氣或氮氣等惰性 氣體中或大氣氣氛中進行。
如前所述，藉由該煅燒製程得到的二氧化矽粒子也是呈每個粒子以較弱的力凝聚而成的凝聚體形態的乾燥粉體。
<<二氧化矽粒子>>
如上述製造出的本實施方式的溶膠凝膠二氧化矽粉末，不含合成時過度成長而產生的粗大獨立一次粒子以及粒子之間牢固地凝聚而產生的凝聚塊，使用二氧化矽粉末5質量%超音波分散液(輸出40W，照射時間10分鐘)，藉由採用了孔徑5μm之電成型篩網的濕篩法進行篩分後之篩上殘留量在10ppm以下。
在本實施方式中，該溶膠凝膠二氧化矽粉末不用特別進行碎解處理便可用於各種用途，但還可以根據目的，為了進一步減少凝聚塊而藉由公知的碎解裝置進行碎解處理後再使用。藉由進行碎解處理，就可以讓用採用了孔徑5μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量在5ppm以下。
公知的碎解裝置例如有球磨機和氣流式粉碎機等。在使該溶膠凝膠二氧化矽粉末分散到樹脂或溶劑中之後進行使用時，不採用公知的碎解裝置也可以，採用高剪切力的分散機，就能夠在使該溶膠凝膠二氧化矽粉末分散到樹脂或溶劑中的同時進行粒子的碎解。
[實施例]
下面舉例具體說明本實施方式的實施例，但本發明並不受到下述實施例的限制。
在下述實施例、比較例中用來評價各物性的評價方法如下所述。
(用採用了電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量)
用電子天平分別秤取溶膠凝膠二氧化矽粉末5g(合計20g) 放入四個200mL的樹脂製量杯中，並分別加入蒸餾水95ml，由此調製出待測試樣。用超音波均質機(BRANSON製造，Sonifier250)在40W、10分鐘之條件下使每份試樣分散後，將試樣全量(溶膠凝膠二氧化矽粉末共20g)用孔徑5μm的正方孔或3μm的正方孔之電成型篩網(飯田製作所製造，φ 75mm×40mmH)進行濕式篩分，並對篩網上的殘留部分進行了定量測量。
(平均粒徑、變異係數和用雷射衍射散射法測得的5μm以上的粗粒量)
用電子天平秤取溶膠凝膠二氧化矽粉末約0.1g放入50mL的玻璃瓶中，並加入蒸餾水約40ml，用超音波均質機(BRANSON製造，Sonifier250)在40W、10分鐘之條件下使溶膠凝膠二氧化矽粉末分散後，用雷射衍射散射法粒度分佈測量裝置(Beckman Coulter,Inc.製造，LS-230)測量了溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑(μm)和變異係數。此處所說的平均粒徑(μm)意為以體積為基準的累積50%粒徑(μm)。
此外，關於雷射衍射散射法中的5μm以上的粗粒，確認了有無5μm以上的訊號。
(球形度)
用SEM(JEOL Datum Ltd.製造，JSM-6060)觀察二氧化矽粒子的形狀，並求出球形度。具體而言，對1000個以上二氧化矽粒子進行觀察，用圖像處理程式(Soft Imaging System GmbH製造，AnalySIS)測量每個粒子的球形度，並求出平均值。需要說明的是，球形度透過下式計算。
球形度=4 π×(面積)/(周長)2
(α射線量)
用低水平α射線測量裝置(Sumika Chemical Analysis Service,Ltd.製造，LACS-4000M)測量了α射線量。測量範圍是試樣面積1000cm2。
(金屬雜質量)
U和Th：將溶膠凝膠二氧化矽粉末放入硝氟混酸(氫氟酸：硝酸為5：1的混合液)中加熱溶解，用ICP質量分析法(Agilent Technologies International Japan,Ltd.製造，Agilent4500)對殘渣進行了測量。
Fe、Al、Na、K、Ca、Cr、Ni、Ti：將溶膠凝膠二氧化矽粉末放入硝氟混酸中加熱溶解，用ICP發光分析法(Thermo Scientific製造，iCAP 6500 DUO)對殘渣進行了測量。
Cl-：將溶膠凝膠二氧化矽粉末與超純水混合，在加壓下進行熱處理。處理後，用離子層析法(NIPPON DIONEX K.K.製造，ICS-2100)對溶液中的Cl-濃度進行了測量。
(比表面積的測量)
用Sibata Science Technology,Co.,Ltd.製造的比表面積測量裝置SA-1000，藉由氮氣吸附量的單點BET法進行了測量。
(表面矽醇基量)
在25℃、相對濕度80%之氣氛中將試樣靜置45天後，以120℃對試樣進行了12小時的乾燥。使該試樣分散到甲醇溶劑中，用KYOTO ELECTRONICS MANUFACTURING CO.,LTD.製造的卡爾費雪(Karl Fischer)水份計MKS-210測量了水分量。滴定試劑採用了「HYDRANAL COMPOSITE 5K」(Riedel-deHaen公司製造)。
表面矽醇基量根據用上述方法測量出的水分量和所述比表面積透過下式計算。
表面矽醇基(個/nm2)=668.9×水分量(質量%)÷比表面積 (m2/g)
(流痕)
將溶膠凝膠二氧化矽微粉末25g加入雙酚A+F型混合環氧樹脂(NIPPON STEEL & SUMIKIN CHEMICAL CO.,LTD.製造，ZX-1059)25g中，用手進行了混合。將用手混合後的樹脂組成物用自轉公轉式攪拌機(THINKY製造，脫泡練太郎AR-500)進行預備捏合(捏合：1000rpm，8分鐘；脫泡：2000rpm，2分鐘)。將預備捏合後的樹脂組成物用三輥研磨機(AIMEX CO.,Ltd.製造，BR-150HCV輥直徑φ 63.5)進行了捏合。捏合條件如下：捏合溫度為室溫，輥間距離為20μm，捏合次數為5次。
預先將兩枚玻璃重疊起來，使它們之間的間隙為30μm，然後加熱到100℃，對製造出的捏合樹脂組成物進行了高溫侵入性試驗。一直觀察到捏合樹脂組成物侵入距離達到20mm或侵入停止，透過目視觀察外觀來評價有無流痕。
(用庫爾特計數法(coulter counter method)測得的5μm和3μm以上的粗粒量)
準備五個50mL的玻璃瓶，分別用電子天平秤取溶膠凝膠二氧化矽粉末約0.1g，並加入蒸餾水約40ml，用超音波均質機(BRANSON製造，Sonifier250)在40W、10分鐘之條件下使溶膠凝膠二氧化矽粉末分散後，作為待測試樣備用。藉由庫爾特計數儀(Beckman Coulter,Inc.製造，Multisizer3)，利用30μm之孔(aperture)徑，測量了各試樣中的溶膠凝膠二氧化矽粉末的粒徑。此時，設一次的測量個數為約5萬個，並實施5次測量，對總測量個數(約25萬個)進行測量後，分別計算出粒徑在5μm以上的粒子數和粒徑在3μm以上的粒子數，作為相對於總測量個數的各粗粒量(ppm)。
(實施例1)
內容積1000L的帶夾套的搪玻璃反應器(glass-lined reactor)(內徑1200mm)採用的是具有MAXBLEND葉片(葉片直徑345mm)的反應器，用甲醇75kg、異丙醇30kg和氨水(25質量%)25kg(反應介質量：150L)作為反應介質，將反應溫度設為40℃，以52rpm進行了攪拌。然後，向反應介質中加入四乙氧基矽烷3.0kg、甲醇7.0kg、異丙醇2.0kg之混合物作為原料，製造出二氧化矽的晶種粒子。接著將四甲氧基矽烷350kg和甲醇100kg作為原料以51mm/s之噴出線速度供到反應介質中，同時以0.8kg/min之速度供給150kg的氨水(25質量%)，使溶膠凝膠二氧化矽粒子成長、合成。此時的無因次混合時間n θ m為78。
供給結束後繼續進行1小時攪拌，然後將該二氧化矽粒子分散液用孔徑3μm之聚丙烯製過濾器進行濕式過濾而除去粗大粒子。然後，加入乾冰3kg後，靜置20小時。當經過20小時後，溶膠凝膠二氧化矽粒子沉降下來，使用定量濾紙(保留粒徑6μm)，固液分離後，得到了190kg(二氧化矽濃度74質量%)的濃縮物。濾液是透明的，未確認到濾液滲漏。接著，以100℃進行15小時的減壓乾燥，得到132kg的溶膠凝膠二氧化矽粉末。然後在空氣氣氛下，以800℃進行了10小時煅燒。煅燒後沒有發現燒結，得到124kg的溶膠凝膠二氧化矽粉末。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.74μm，變異係數為20.7%，球形度為0.96，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量分別為5ppm和6ppm。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為小於4ppm和8ppm。
α射線量為0.002c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.02ppb， Th為0.02ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.2ppm，K為0.0ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.0ppm。比表面積為4m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且未發現流痕。
(實施例2)
用氣流式粉碎機對實施例1得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末進行了碎解處理。得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.73μm，變異係數為19.1%，球形度為0.96，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量均小於5ppm(不到定量下限)。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量均小於4ppm。
α射線量為0.002c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.02ppb，Th為0.02ppb，Fe為0.4ppm，Al為2.1ppm，Na為0.2ppm，K為0.0ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.1ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.0ppm。比表面積為4m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且未發現流痕。
(實施例3)
用球磨機對實施例1得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末進行了碎解處理。得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.74μm，變異係數為21.6%，球形度為0.95，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量均小於5ppm(不到定量下限)。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量均小於4ppm。
α射線量為0.002c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.02ppb， Th為0.02ppb，Fe為0.2ppm，Al為0.4ppm，Na為0.2ppm，K為0.1ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.1ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.1ppm。比表面積為4m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且未發現流痕。
(實施例4)
將實施例1中的原料噴出線速度變為263mm/s。其他方面與實施例1相同，由此進行了溶膠凝膠二氧化矽粒子的合成和評價。煅燒後得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末為122kg。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.75μm，變異係數為20.3%，球形度為0.97，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量分別為小於5ppm(不到定量下限)和6ppm。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為小於4ppm和8ppm。
α射線量為0.001c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.02ppb，Th為0.01ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.1ppm，K為0.0ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.1ppm。比表面積為4m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且未發現流痕。
(實施例5)
將實施例1中的乾冰變為碳酸氫銨3kg。其他方面與實施例1相同，由此進行了溶膠凝膠二氧化矽粒子的合成和評價。煅燒後得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末為122kg。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.72μm，變異係數為18.1%，球形度為0.97，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕 篩法測得的篩上殘留量分別為5ppm和6ppm。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為5ppm和8ppm。
α射線量為0.001c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.01ppb，Th為0.01ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.1ppm，K為0.1ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.0ppm。比表面積為4m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且未發現流痕。
(實施例6)
將實施例1中製造出二氧化矽之晶種粒子後的原料變為四甲氧基矽烷90kg、甲醇25kg和氨水(25質量%)40kg。其他方面與實施例1相同，由此進行了溶膠凝膠二氧化矽粒子的合成和評價。煅燒後得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末為35kg。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.43μm，變異係數為14.8%，球形度為0.98，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量均小於5ppm(不到定量下限)。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量均小於4ppm。
α射線量為0.002c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.01ppb，Th為0.01ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.1ppm，K為0.0ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.0ppm。比表面積為7m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且未發現流痕。
(實施例7)
將實施例1中的反應器變為4000L，將實施例1中的製造出二氧化矽之晶種粒子後的原料變為四甲氧基矽烷1750kg、甲醇500kg和氨水(25質量%)750kg。其他方面與實施例1相同，由此 進行了溶膠凝膠二氧化矽粒子的合成和評價。煅燒後得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末為674kg。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為1.14μm，變異係數為22.4%，球形度為0.96，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量分別為6ppm和8ppm。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為8ppm和12ppm。
α射線量為0.001c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.01ppb，Th為0.02ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.2ppm，K為0.1ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.0ppm。比表面積為3m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且未發現流痕。
(實施例8)
將實施例1中的反應器變為10000L，將實施例1中的製造出二氧化矽之晶種粒子後的原料變為四甲氧基矽烷4200kg、甲醇1200kg和氨水(25質量%)1800kg。其他方面與實施例1相同，由此進行了溶膠凝膠二氧化矽粒子的合成和評價。煅燒後得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末為1608kg。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為1.54μm，變異係數為24.3%，球形度為0.96，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量分別為8ppm和10ppm。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為8ppm和16ppm。
α射線量為0.001c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.01ppb，Th為0.01ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.2ppm，K為0.0ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm， Cl-為0.1ppm。比表面積為2m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且未發現流痕。
(實施例9)
沒有進行實施例1中的煅燒製程。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.82μm，變異係數為21.4%，球形度為0.97，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量分別為5ppm和5ppm。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為4ppm和12ppm。
α射線量為0.001c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.01ppb，Th為0.02ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.3ppm，K為0.1ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.0ppm。比表面積為5m2/g，表面矽醇基量為15個/nm2，且未發現流痕。
(比較例1)
沒有像實施例1一樣加入乾冰，而是在溶膠凝膠二氧化矽合成後就立刻進行了固液分離。其他方面與實施例1相同，由此進行了溶膠凝膠二氧化矽粒子的合成和評價。濾液呈白濁狀，流出了高濃度的溶膠凝膠二氧化矽分散液。接著以100℃進行了15小時的減壓乾燥，得到43kg的溶膠凝膠二氧化矽粉末。然後在空氣氣氛下，以800℃進行了10小時煅燒。煅燒後燒結，形成硬凝聚粒，得到38kg的溶膠凝膠二氧化矽粉末。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.94μm，變異係數為34.2%，球形度為0.82，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量分別為80ppm和2400ppm。用庫爾特計數 法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為120ppm和2600ppm。
α射線量為0.002c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.02ppb，Th為0.02ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.2ppm，K為0.0ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.1ppm。比表面積為4m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且發現了流痕。
(比較例2)
沒有像實施例1一樣進行分散液的過濾。其他方面與實施例1相同，由此進行了溶膠凝膠二氧化矽粒子的合成和評價。煅燒後得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末為120kg。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.75μm，變異係數為22.4%，球形度為0.96，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量分別為20ppm和210ppm。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為25ppm和240ppm。
α射線量為0.002c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.02ppb，Th為0.01ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.1ppm，K為0.0ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.0ppm。比表面積為4m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且發現了流痕。
(比較例3)
沒有像實施例6一樣加入乾冰，而是在溶膠凝膠二氧化矽合成後就立刻進行了固液分離。其他方面與實施例6相同，由此進行了溶膠凝膠二氧化矽粒子的合成和評價。濾液呈白濁狀，流出了高濃度的溶膠凝膠二氧化矽分散液。接著以100℃進行了15小時的減壓乾燥，得到13kg的溶膠凝膠二氧化矽粉末。然後在 空氣氣氛下，以800℃進行了10小時煅燒。煅燒後燒結，形成硬凝聚粒，得到11kg的溶膠凝膠二氧化矽粉末。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.68μm，變異係數為36.7%，球形度為0.81，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量分別為260ppm和8900ppm。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為240ppm和10400ppm。
α射線量為0.001c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.01ppb，Th為0.01ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.1ppm，K為0.1ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.0ppm。比表面積為7m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且發現了流痕。
(比較例4)
沒有像實施例6一樣進行分散液的過濾。其他方面與實施例6相同，由此進行了溶膠凝膠二氧化矽粒子的合成和評價。煅燒後得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末為34kg。
得到的溶膠凝膠二氧化矽粉末的平均粒徑為0.44μm，變異係數為15.2%，球形度為0.98，用雷射衍射散射法未檢測到5μm以上的粗粒。用採用了孔徑5μm和孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量分別為15ppm和200ppm。用庫爾特計數法測得的5μm和3μm以上之粗粒量為20ppm和200ppm。
α射線量為0.002c/cm2．h，金屬雜質量如下：U為0.01ppb，Th為0.01ppb，Fe為0.1ppm，Al為0.1ppm，Na為0.1ppm，K為0.0ppm，Ca為0.1ppm，Cr為0.0ppm，Ni為0.0ppm，Ti為0.0ppm，Cl-為0.0ppm。比表面積為7m2/g，表面矽醇基量為3個/nm2，且發現了流痕。
(其他實施方式)
上述實施方式為本發明的示例，本發明不限於上述示例，還可以將已知技術、慣用技術、公知技術與上述示例進行組合，或用已知技術、慣用技術、公知技術替換上述示例中的一部分。此外，本發明所屬技術領域中具有通常知識者容易想到的變形發明也包含在本發明中。

Claims (11)

  1. 一種溶膠凝膠二氧化矽粉末，其特徵在於：由雷射衍射散射法測得的平均粒徑在0.05μm以上2.0μm以下，顯示粒徑分佈寬度的變異係數在40%以下；在輸出40W、照射時間10分鐘之條件下用超音波使前述溶膠凝膠二氧化矽粉末以5質量%的量分散到水中形成分散液，使用該分散液，藉由採用了孔徑5μm之電成型篩網的濕篩法進行篩分後之篩上殘留量在10ppm以下。
  2. 如請求項1所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末，其中用採用了孔徑3μm之電成型篩網的濕篩法測得的篩上殘留量在10ppm以下。
  3. 如請求項1或2所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末，其中表面的矽醇基量在5個/nm 2以下。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末，其中α射線量在0.002c/cm 2．h以下。
  5. 如請求項1至4中任一項所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末，其中U含量在0.1ppb以下，Th含量在0.1ppb以下。
  6. 如請求項1至5中任一項所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末，其中Fe含量在10ppm以下，Al含量在10ppm以下，Na含量在5ppm以下，K含量在5ppm以下，氯離子含量在1ppm以下。
  7. 如請求項1至6中任一項所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末，其中Ca含量在5ppm以下，Cr含量在5ppm以下，Ni含量在5ppm以下，Ti含量在5ppm以下。
  8. 一種溶膠凝膠二氧化矽粉末的製造方法，用於製造如請求項1所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末，包括： 分散液製造製程，藉由溶膠-凝膠法，製造出二氧化矽粒子分散到水中而形成的分散液，前述二氧化矽粒子用雷射衍射散射法測得的平均粒徑在0.05μm以上2.0μm以下；過濾製程，藉由孔徑5μm以下之濾材對前述二氧化矽粒子分散液進行濕式過濾；沉澱製程，向濾液中添加從由二氧化碳、碳酸銨、碳酸氫銨和氨基甲酸銨組成的組中選出的至少一種化合物形成的沉澱劑，來使前述二氧化矽粒子沉澱；分離製程，使前述二氧化矽粒子從沉澱液中分離；以及乾燥製程，使分離出的前述二氧化矽粒子乾燥。
  9. 如請求項8所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末的製造方法，其中還包括：煅燒製程，對前述二氧化矽粒子進行煅燒。
  10. 一種樹脂組成物，係分散有請求項1至7中任一項所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末。
  11. 一種半導體封裝材料用填充劑，係由請求項1至7中任一項所述的溶膠凝膠二氧化矽粉末形成。
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