JPS6335410A - 高純度合成石英の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、Ｉ白】純度合成石英の装造ノ）法に関し、さ
らに詳しくｌま、アルコキシシランの７Ｊ１１水分解に
よりゲルを調装し、このゲルを加熱脱水させた後、焼成
して高純度合成石英を製造するに際して、ゲルが反応装
置の内壁面に付着したつづることがなく、反応装置の維
持が容易であるような高純度合成石英の製造方法に閏で
る。

発明の技術的背県ならびにその問題点 従来、石英粉末は、良質の天然石英（部品）をボールミ
ルなどによって粉砕することによって製造されていた。

ところが近年天然石英は、その産地か隔在しているとと
もに枯渇化傾向があるという資源的詣り約に加えて、電
子部品用特に半導体超ＬＳＩの封止用樹脂組成物の充填
剤として用いられる石英杼）末ならびに崖導体単結晶引
上げルツボ製造用石英としては、その純度か低いという
問題があった。

すなわち天然産の石英′０末には、各種の重金属不純物
が含まれており、これらの不純物は、電子部品の特性を
低下ざぜることが知られており、特にＬＳＩの封止剤用
充填物としては、充填物中に含まれる微開ウランあるい
はトリウムから放射されるα線か、デバイスの作動誤差
を引き起す原因となることが′、ａめられている。この
ためウランあるいはトリ・クムの含ｆ：Ｊｆｆｉの低い
高Ｍｌ！度石英粉末が要望され、特に超ＬＳＩ用１４止
剤の充填物としては、不純物であるウランの）門度が１
　ｐｐｂ以下の高純度品が必要とされてきている。

このような情況のもとで、石英′０末を、天然産の石英
から製造するのではなく、化学的に合成しようとする試
みがなされている。たとえばＳ　＋　ＣＩ　４などのケ
イ素化合物を酸水素炎によって酸化した後、得られるシ
リカを・填結する方法、あるいはアルコキシシランＳｉ
　（ＯＲ）４を酸または塩基触媒の存在下に加水分解し
、１ｑられるグルを焼成する方法などが提案されてきた
。

このうらアルコキシシランを加水分解してグルとし、こ
のゲルを焼成する方法により合成石英を製造する方）−
は、焼成温度を低温化することができるとともに出発原
料としてのアルコキシシランを蒸留などによってその純
度を高めることかできるという利点があるため、研究が
盛んに進められている。

ところで、アルコキシシランを出発原料とする合成石英
の製造は、具体的にはまず、テトラアルコキシシランに
水および触媒としての酸などを加えてｌＪ口水分ｔＥ−
させるとともに縮合重合さゼでグルを調製し、得られた
ゲルを乾燥した後、一般に１２００℃１１η後の温度で
焼成することによって行なわれてきたが、従来、アルコ
キシシランの加水分解反応そしてそれに引続く縮合重合
反応は、ハツチ式あるいはセミパッチ式反応装置を用い
て行なわれてきた。

ところがアルコキシシランの加水分解反応ｄ５よび縮合
重合反応をバッチ式あるいはセミパッチ式反応装置を用
いて行なうと、アルコキシシランの分解生成物の縮合重
合反応の進行に伴なって生成するゲル化物が、反応装置
の内壁面に付着固化することかあり、反応装置の維持に
困難が伴なうとともに、反応装置が複雑になるという問
題点かあった。

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴なう問題点を解決
しようとするものであって、アルコキシシランの加水分
解反応およびそれに引続く縮合重合反応をハツチ式ある
いはセミパッチ式反応装置で１１なうのではなく、連続
式反応装δを用いてゲル化物が反応装置の内壁面に付着
固化することがないような条件下に行ない、したがって
反応装置の維持が容易であるような、高純度合成石英の
製造方法を提供することを目的としている。

発明の概要 本発明に係る高純度合成石英の製造方法は、テトラアル
コキシシランを７１０　＊分解および縮合重合させて得
られるゲルを乾燥および焼成することによって合成石英
を製造するに際して、テトラアルコキシシランのｈ０水
分解反応および縮合重合反応を筒型流通反応装置を用い
て行ない、この筒型流通反応装置内での原料の滞留時間
は、縮合重合反応により生成するゲル化物が該反応装置
の出［丁１においても流動性を有しているような範囲で
あることを特徴としている。

本発明に係る高純度合成石英の製造方法によれば、アル
コキシシンの加水分（′ｆ？反１芯および縮合重合反応
を筒型流通反応装置を用いて行ない、この−筒型流通反
応装置内での原料の滞留ｔ＋、′１間を、縮合重合反応
により生成するゲル化物が該反応装置の出口においても
流動性を右している範囲に設定しているので、ゲル化物
が反応装置の内壁に付着して固化することがなく、した
がって反応装置の維持が容易であるととらに反応装置を
（！１素化することができる。

発明の詳細な説明 以下本発明に係る高純度合成石英の製造方法について具
体的に説明する。

まず、テトラアルコキシシランからの一般的な合成石英
の製造方法について説明すると、出発原料であるテトラ
アルコキシシランに水および触媒としての酸あるいはｔ
ｌを加えて、テトラアルコキシシランを７ＪＯ水分解お
よび縮合重合させてゲルを調製する。

出発原料であるテトラアルコキシシランとしては、テト
ラメチルオルソシリケート、テトラエチルオルソシリケ
ートなどが用いられる。またテトラアルコキシシランと
水との混合割合は、テトラアルコキシシラン１重量部に
λ」して、水は通常０．２〜２重足部である。

テトラアルコキシシランの加水分解および縮合重合のた
めの触媒としては、ギ酸、酢酸など酸必るいはアンモニ
アなどの塩基が用いられる。

このようにして調製されたゲルは、通常、ゲル中に含ま
れるアルコールが除去された後、乾燥法いて焼成されて
合成石英とされる。ゲルの焼成は、一般に１０００〜１
２００’Ｃで２〜４時間行なわれる。焼成後扮砕するこ
とによって合成石英粉末を得ることができる。

本発明は、上記のような合成石英の一般的な製造方法に
おいて、テトラアルコキシシランのｈ口承分解反応およ
び縮合重合反応を、筒型流通反応装置を用いて行ない、
この筒型流通反応装置内での原料液の滞留時間は、縮合
重合反応により生成するゲル化物が該反応装置の出口に
おいても流動性を失なわない範囲であることに特徴がお
る。

テトラアルコキシシランの加水分解反応および綜合反応
を行なう筒型流通反応装置を、図面に３及しながら説明
すると、この流通反応装置１は筒型であって、下部には
テトラアルコキシシランと水と触媒との混合物を含む原
料液の導入口２をイ１している。そしてこの流通反応装
置１の外周には、該反応装置１を加温するためのジャケ
ット３が設けられている。また流通反応装置１の上部は
開口されており、この開口部４から、テトラアルコ−１
ジシランの加水分解反応および綜合重合反応により生成
したゲル化物が取出されるようになっている。

なあ、上記原料液は、ポンプ５を介して流通反応装置の
原料液の導入口２に導入される。

このような筒型流通反応装置内での原料液の滞留時間は
、ゲルが生成し始めるゲル化開始時間よりも長く、しか
もテトラアルコキシシランの加水分解反応および縮合重
合反応により生成するゲル化物が、該流通反応装置１の
出口開口部４においても流動性を失わない範囲である。

具体的には滞留時間をＴＲとし、ゲル化開始時間をｔと
すると、）１ｉ留時間ＴＲは、ｔ≦ＴＲ≦１．２１の範
囲であることが特に好ましい。このような範囲に原料液
の滞留時間を設定するには、該流通反応装置１の長さを
Ｌとし、内径をＤとした場合に、Ｌ　／　Ｄを３〜１０
の範囲とし、該反応装置１の断面積当りの質迅速度（Ｋ
３／時／況）を３５０〜７００とすることによって達成
される。Ｌ　／　Ｄか１０より大きいと７７ウリングが
激しく、一方３より小さいと圧力損失が大きくなって反
応条件の維持が難しくなるため好ましくない。

反応装置１の材質は特に限定されるものではないが、ゲ
ル化物の汚染を防止するため、通常ステンレス鋼おるい
は内壁面にフッ素樹脂などのライニング材が設（つられ
たものか好ましい。

発明の効果 本発明に係る高純度合成石英の製造方法にＪ：れば、ア
ルコキシシランの力■水分解反応Ｊ３よび縮合重合反応
を筒型流通反応装置を用いて１１ない、この筒型流通反
応装置内での原料の滞留時間を、縮合重合反応により生
成するゲル化物が該反応装置の出口においても流動性を
有している範囲に設定しているので、ゲル化物が反応装
置の内壁にイ；１着して固化することかなく、したがっ
て反応装置の維持が容易であるとともに反応装置を簡素
化覆ることができる。

以下本発明を実施例により説明するか、本５を明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。

実施例１ テトラメチルオルソシリケートと、１％酢酸水溶）々と
の混合物（重母比２／１）を、室温で、内ｉ￥８　ｃｍ
、艮ざ４０ｃｍのステンレス製筒型反応哀；δに下方か
ら３０ｃｃ／分の速度で供給した。反応装置内の温度が
６０’Ｃになるように外部より加熱して保持した。

反応器上方よりゲル化した生成物を連続的に取り出した
。生成物はゲル化しているが未だ流動性は有しており、
取扱いは可能であった。

反応終了後、反応器内壁には何着物は認められなかった
。

比較例１ 原料混合物の供給速度を２０ｃｃ／ｍｉｎとした以外は
、実施１シ）１と同様な条件で行った。このような条（
′−１で原料混合物を反応装置に供給すると、反応装置
の出口においてゲル化物は一部流動性を失っていた。

反応生成物であるゲル化物は、一部が流動性を失って固
化しており、原料液の供給聞胎後、１００時間で流れが
不安定になり、原４′３１液の供給を中止した。

反応終了後、反応装置を調べたところ、内壁に固化した
ゲルのイ」着が認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で用いる筒型流通反応装置の説明図で
ある。 １・・・筒型流通反応装置　　２・・・導入口３・・・
ジャケット　　　　　４・・・開口部５・・・ポンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）テトラアルコキシシランを加水分解および縮合重合
   させて得られるゲルを乾燥および焼成することによつて
   合成石英を製造するに際して、テトラアルコキシシラン
   の加水分解反応および縮合重合反応を筒型流通反応装置
   を用いて行ない、この筒型流通反応装置内での原料の滞
   留時間は、縮合重合反応により生成するゲル化物が該反
   応装置の出口においても流動性を有しているような範囲
   であることを特徴とする高純度合成石英の製造方法。 ２）筒型流通反応装置の長さをＬとし内径をＤとした場
   合に、Ｌ／Ｄが３〜１０の範囲である特許請求の範囲第
   １項に記載の高純度合成石英の製造方法。 ３）筒型流通反応装置の断面積当りの質量速度（Ｋｇ／
   時／ｍ＾２）が３５０〜７００である特許請求の範囲第
   １項に記載の高純度合成石英の製造方法。