JPH05339B2 - - Google Patents

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JPH05339B2
JPH05339B2 JP59045388A JP4538884A JPH05339B2 JP H05339 B2 JPH05339 B2 JP H05339B2 JP 59045388 A JP59045388 A JP 59045388A JP 4538884 A JP4538884 A JP 4538884A JP H05339 B2 JPH05339 B2 JP H05339B2
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JP
Japan
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reaction
acid
silica gel
silica
slurry
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JP59045388A
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Hiroyuki Matsubara
Genichi Sato
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Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Original Assignee
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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【発明の詳細な説明】
本発明は高純度シリカゲルに関する。更に詳し
くは、電子材料等、高純度を要する特殊な分野に
用いられる樹脂等の充填剤、接着剤、研磨剤、基
板、パツケージ材料等の中間原料として適用でき
る高純度シリカゲルに関する。 従来、シリカはゴム、樹脂等の補強充填剤など
として広く利用されており、最近では電子技術の
発展により、利用する上でより高純度のシリカの
要望が多くなつてきている。たとえば、LSI、或
いは超LSIのパツケージ材料として用いる場合、
パツケージ材料中にα−放射体、特にウラン、ト
リウム等が微量でも存在すると放射性崩壊を伴つ
てα−粒子が放出され、これがICチツプ中に貫
入してダイナミツクRAM、CCDの記憶ノード付
近に大量の電子−正孔対を生成し、このためソフ
トエラーを生じ易く、特に放射性不純物の含有量
の少ない高純度のシリカを必要とする。その他た
とえばナトリウム、カリウム、カルシウムなどの
金属、硫酸根、塩化物などの電解質、その他の可
溶性物質などのようなイオン性不純物のない高純
度シリカが望ましい。 しかしながら、従来のシリカゲルはウラン、ト
リウムなどの放射性不純物や、特にアルカリ成分
を多量に内蔵しており、特に電子材料等の使用に
は不向きであつた。 そこで、本発明者は鋭意研究を行なつた結果、
電子材料等に使用することができるシリカゲルを
得た。 即ち、本発明は放射性不純物が10ppb以下、イ
オン性不純物がシリカゲルを煮沸浸出した抽出水
の25℃における電気伝導度として100μS/cm以下
の不純物量であることを特徴とする高純度シリカ
ゲルである。 本発明にかかる高純度シリカゲルの特徴として
は、放射性物質やイオン性不純物が著しく少ない
高純度シリカである。 放射性物質としては、主としてウランである
が、他にトリウム等の高密度電離放射線であるα
線を放出する化学物質であり、その量が放射化分
析に基づいて、元素合計量として10ppb以下、好
ましくは5ppb以下であることが望ましく、10ppb
をこえると高集積度IC、LSI,VLSIの樹脂封止
剤フイラーとして用いた場合、前述の放射線によ
るソフトエラーを発生する原因となるので好まし
くない。 又、シリカゲル中に含有するイオン性不純物は
シリカゲルを煮沸浸出した抽出水の25℃における
電気伝導度が100μS/cm以下、好ましくは10μS/
cm以下が望ましく、100μS/cmをこえるとシリカ
ゲルを充填した樹脂封止剤として用いた場合、イ
オン性物質の遊離によつて、IC、LSI、VLSIの
リード線、リードフレーム等への腐食が起り易く
なるので好ましくない。 イオン性不純物というのは、主としてナトリウ
ム、カリウム等のアルカリ金属塩であるが、その
他カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金
属塩をいい、陰イオンとしては塩素イオン、硫酸
イオン等があげられる。つまり、本発明の高純度
シリカゲル中にはこのようなイオン性金属塩を実
質的に含有してはいないということである。 このような不純物質は、所望の分析手段で直接
測定できるけれども、本発明では特に純水にてシ
リカゲルの試料を10重量%スラリーとして調製
し、これを8時間煮沸した抽出水を検体として25
℃の電気伝導度を測定することによつてイオン性
不純物含有量の代用特性値とした。 これは、製品の品質特性として直接利用できる
と共に直接分析するよりも簡便かつ明瞭であり、
更に品質評価としては極めて厳しい評価法である
ということができる。 本発明の上記高純度シリカゲルは、例えば、珪
酸アルカリ水溶液と酸との反応によりシリカゲル
を生成させる湿式法により製造することができ、
更に言えば、この時のシリカゲルの生成反応を常
に遊離酸濃度IN以上の強酸性領域で行なわせ、
次いで生成するシリカゲルを脱水、洗浄及び乾燥
処理することによつて製造することができる。 上記のシリカゲルの生成反応を常に強酸性領域
で行わせるというのは、反応の当初から終了まで
は勿論、所望すれば終了後の熟成も含めて母液分
離に到るまで常に強酸性雰囲気であるということ
である。 常に、強酸性領域でシリカを生成させる方法と
しては、具体的には主として、次の2つの態様が
挙げられる。 その1つは、珪酸アルカリ水溶液と酸とを同時
かつ個別的に添加する方式であり、この場合反応
系内は常に強酸性に維持する。 他の1つは、酸の水溶液中へ珪酸アルカリ水溶
液を添加して行く方式であり、この際酸は反応終
了後においても大過剰になつている様にする。 本反応において、反応温度は特に限定する必要
はないけれども、多くの場合50℃以上の加温状態
がよく、特に70〜100℃が好適である。珪酸アル
カリと酸との反応は比較的徐々に混合して行わせ
ることがよく、又、酸の過剰量は遊離酸濃度とし
てIN以上、特に1〜5Nの範囲が実用的で好まし
い。 ここで遊離酸とは、珪酸アルカリ中のアルカリ
分を中和するに要する反応当量よりも過剰に存在
する酸をいうものであり、その濃度は反応系の液
について試料として採取したものについて、例え
ば水酸化ナトリウム規定溶液で中和滴定すること
により求めることができる。 原料に用いる酸としては無機酸又は有機酸のい
ずれであつても全く差支えないが、通常は硫酸、
塩酸、硝酸等の強酸が好ましい。 他方、珪酸アルカリ水溶液は多くの場合珪酸ソ
ーダ水溶液であるが、珪酸カリウム水溶液であつ
ても差支えない。 使用濃度としてはSiO2として多くとも20重量
%の範囲がよい。これより濃くなると、酸との反
応により生成するシリカが不均質なゲルとして急
激に生成し易く、また混合操作上にトラブルを生
じ易くなるからであり、他方、下限は特に限定す
る理由はないけれども製造の効率の面から自ずと
限定される。 なお、使用する両原料は、出来るだけ精製され
たものを使用することは当然であるが、例えば、
一般過は勿論、プレコートフイルター、ミクロ
フイルターあるいは限外過などの所望の過操
作等によつて、予め微細浮遊粒子等を除去して精
製しておくことが好ましい。 珪酸アルカリ水溶液においては、特に、例えば
メタ珪酸アルカリやセスキ珪酸アルカリの如き結
晶性珪酸アルカリを溶解して調製した水溶液は放
射性不純物等が著しく低減でき、更に必要に応じ
て再結晶して調製した水溶液を用いればより原料
として好適となる。 ところで、上記の反応は、前記の如くその当初
から終了後の母液の分離に到るまで常に強酸性領
域で行なうことが必要であるが、この間充分に反
応系が均一になるべく充分な混合が達成されなけ
ればならない。 混合は、通常攪拌、高速攪拌あるいはセン断力
に基づく分散など反応装置の設計に応じた所望の
混合又は分散手段を採用することが望ましい。 なお、本反応の珪酸アルカリ水溶液と酸との混
合は如何なる混合方式を採用してもよく、例えば
バツチ式又は連続式のいずれの操作でも行うこと
ができ、これは専ら製造工程上の都合により任意
に選択することができる。 反応終了後は必要とあらば暫く混合保持を続け
て熟成を行い、次いで母液分離する。 過ケーキは、水洗後、乾燥、粉砕して製品化
工程に流して直接得てもよいが、過ケーキに酸
の洗浄による精製操作を加えることにより製品の
純度を一層向上させることができる。 乾燥はスラリーの噴霧乾燥によるか、又は過
ケーキを所望の乾燥装置、例えばロータリーキル
ン、箱型乾燥機等を用いて乾燥を行うとよい。 本発明の高純度シリカゲルは、特に放射性不純
物、イオン性不純物が実質的に存在していないた
めに、ICパツケージ用充填剤のシリカ源として
好適である。従つて、例えば、本発明にかかる高
純度シリカゲルは多くとも15重量%の水分を含む
含水シリカとなつているけれども、これを完全脱
水して溶融シリカ粒子にしたものは前記充填剤と
して好適である。勿論、本発明にかかる製品はそ
のまま、従来、シリカが使用されている他の用途
に直接使用できることは云うまでもない。 また、本発明の高純度シリカゲルは今後開かれ
るであろう新たな電子工学分野において充分適用
することのできる優れた製品である。 以下、本発明について実施例をあげてさらに具
体的に説明する。 実施例1〜3および比較例1〜2 市販の珪酸ソーダ溶液(Na2O9.2重量%、SiO2
28.5重量%)を水で希釈し、SiO210.0重量%の珪
酸ソーダ水溶液を調製した。加熱装置及び攪拌装
置付の反応容器を用い、この反応器に上記珪酸ソ
ーダ水溶液及び36.5重量%塩酸を同時に添加し、
シリカを沈殿させた。反応生成スラリーの温度
は、90〜95℃に保ち、反応継続中スラリーは充分
に攪拌した。反応生成スラリーの液性は、常に強
酸性に保ち、液中の遊離塩酸の濃度は珪酸ソーダ
水溶液及び塩酸の添加割合を調節することにより
一定値に設定した。反応終了後、スラリーを過
し、ケーキを洗浄、乾燥してシリカ粉末を得た。 なお、比較例1,2として遊離塩酸濃度の低い
条件で行つた以外は同様の操作で上記に準じて反
応を行つてシリカ粉末を得た。 以上各種の遊離塩酸濃度で反応を行い、得られ
たシリカ粉末の分析結果を表1に示す。
【表】 実施例 4,5 塩酸の代りに硫酸あるいは硝酸を使用した以外
は実施例1の方法に準じてシリカ粉末を得た。得
られたシリカ粉末の分析結果を表2に示す。
【表】 実施例 6 実施例1で用いたものと同じ原料溶液及び反応
装置を用い、36.5重量%塩酸を反応器に装入し、
充分攪拌しながら、珪酸ソーダ水溶液を添加し、
シリカを沈殿させた。反応中反応生成スラリーの
温度は70〜75℃に保持した。 反応終了時、反応生成スラリーの液中の遊離塩
酸濃度は3.3Nであつた。スラリーを過し、ケ
ーキを洗浄、乾燥してシリカ粉末を得た。シリカ
粉末の分析結果は、ウラン[U]2±2ppb、ト
リウム[Th]2±2ppb、抽出水電気伝導度(25
℃)13μS/cmであつた。 この過ケーキの一部を採り、イオン交換水で
洗浄したのち、ケーキを強力な剪断力の下で流動
化し、これをヤマト科学(株)製「ミニスプレー」で
噴霧乾燥し、流動性の優れたシリカ粉末を得た。 比較例 3 実施例1で用いたものと同じ原料溶液及び反応
装置を用い、珪酸ソーダ水溶液を反応器に装入
し、充分に攪拌しながら36.5重量%塩酸を反応器
に添加した。反応中、反応スラリーの温度は90〜
95℃に保持した。反応終了時の反応生成スラリー
の液中の遊離塩酸濃度は3.3Nであつた。 スラリーを過し、ケーキを洗浄、乾燥してシ
リカ粉末を得た。シリカ粉末の分析結果はウラン
[U]102±5ppb、トリウム[Th]186±9ppbで
あつた。
【特許請求の範囲】
1 酸化物換算で化学組成が (a) MgO純度が97.5wt%以上であり、 (b) CaOの含有率1.0〜2.0wt%であり、 (c) B2O2の含有率が、0.01〜0.1wt%であり、 (d) SiO2の含有率が、0.3wt%以下であり、 (e) MgO、CaO、B2O3、SiO2以外の不純物の含
有率が2wt%以下である ようにして、水酸化マグネシウム、あるいは軽焼
マグネシアに対して、丸みを有し、かつ15μ以上
の平均粒子径を持つマグネシア単結晶あるいは5
個以下の結晶からなる集合体をMgO換算で0.2〜
20wt%配合した後、加圧成型し、1800℃以上の
温度で焼成したことを特徴とする嵩比重が
3.35g/c.c.以上、見掛け気孔率が3.0%以下でマグ
ネシアの平均結晶系が100μ以上であるマグネシ
アクリンカーの製造方法。
JP4538884A 1984-03-12 1984-03-12 高純度シリカゲル Granted JPS60191016A (ja)

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