明 細 書

発明の名称 ： シリカ粉末、 樹脂組成物および分散体

技術分野

[0001 ] 本発明は、 新規なシリカ粉末、 樹脂組成物および分散体に関する。 詳しく は、 粒子径と粒度分布とが制御され、 充填性に優れたシリカ粉末に関する。 本発明は、 特に、 半導体封止剤等に使用する樹脂組成物に添加 する充填剤と して好適に使用できる新規なシリカ粉末を提 供する。

背景技術

[0002] 近年、 高集積、 高密度化を目的とした半導体デバイスの小型 化、 薄型化に 伴い、 エポキシ樹脂組成物に代表される半導体封止 剤や半導体実装接着剤に 添加される充填剤の粒子径が小さくなってい く傾向がある。 従来、 当該充填 剤として、 巳巳丁比表面積が 以下、 1次粒子 径換算で、 粒子径が 1 0 0 n 以上かつ 6 0 0 n 以下程度の非晶質シリカ 粉末が用いられてきた。

[0003] しかしながら、 前記巳巳丁比表面積を有する既存の非晶質シ リカ粉末は、 一般に凝集性が強いため、 分散性が悪く、 その結果、 分散粒子径が大きく、 さらに分散時の粒度分布が広い。 斯様な非晶質シリカ粉末を用いた樹脂組成 物は、 充填剤由来の粗粒が存在し、 成型時に隙間へ樹脂が十分に浸透しない という浸透不良を生じることがわかってきた 。

[0004] 前記隙間への浸透不良を解決するために、 巳日丁比表面積が従来と同じ 5 以上かつ 2 0 ² / 9以下の範囲にありながら、 凝集性が著しく弱く 、 分散性に優れており、 分散粒子径が小さくて、 なおかつ分散時の粒度分布 が狭い親水性乾式シリカ粉末が提案されてい る （特許文献 1） 。 また、 特許 文献 2に記載のシリカ粉末も提案されている。

先行技術文献

特許文献

[0005] 特許文献 1 : 日本国公開特許公報 「特開 2 0 1 4 - 1 5 2 0 4 8号公報」 \¥02020/175160 2 卩（：170?2020/005618

特許文献 2 : 日本国公開特許公報 「特開 2 0 1 7 - 1 1 9 6 2 1号公報」 発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006] しかしながら、 特許文献 1 に記載のシリカ粉末では、 隙間部への樹脂の浸 透性は向上するものの、 分散粒子径が小さいため、 樹脂組成物への増粘効果 を誘起し、 これを充填した樹脂組成物の粘度が高くなる 課題が残されていた

[0007] 一方、 特許文献 2では、 巳巳丁比表面積が前記 5 以上かつ 2 0 2

/ 9以下であるにもかかわらず、 分散時に粘度を低く維持する粒子径を持ち 、 隙間浸透を阻害する粗大粒子を含まない特異 な分散性を有するシリカ粉末 が提案されている。 この特異な分散性により、 これを充填剤として添加した 樹脂組成物は、 粘度特性と隙間浸透性の両者で優れた性能を 発揮することが 示されたが、 低ギヤップ化へ対応するために粘度特性と隙 間浸透性の更なる 性能向上が望まれている。

[0008] したがって、 本発明の目的は、 粒子径と粒度分布とが制御され、 充填性に 優れたシリカ粉末を提供することにある。 さらに詳しくは、 樹脂充填剤とし て用いた場合に、 隙間浸透性に優れ、 かつ粘度の低い樹脂組成物を得ること ができるシリカ粉末を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明者等は、 前記課題を解決すべく、 火炎中で珪素化合物を燃焼させて 得られるシリカにおいてバーナ、 バーナを設置する反応器、 さらに火炎条件 等を変え、 火炎中、 および火炎近傍におけるシリカ粒子の成長や 粒子の凝集 等について、 鋭意検討を行った。 その結果、 火炎条件を調整することにより 、 前記目的を達成した充填性に優れるシリカ粉 末が得られることを見出し、 本発明を完成するに至った。

[0010] 即ち、 本発明は、 以下の条件 （1） 〜 （3） を全て満足することを特徴と するシリカ粉末である。

[001 1 ] （1） 遠心沈降法により得られる質量基準粒度分布 の累積 5 0 %質量径口 ₅ \¥02020/175160 3 卩（：170?2020/005618

〇が 300 〇!以上かつ 5001^ 以下である。

[0012] (2) ゆるめ嵩密度が 以上かつ 以下であ る。

[0013] (3) { (0 ₉ 〇-0 ₅ 〇) /0 ₅ 。} 1 00が 30%以上かつ 45%以下であ る。 ここで〇 ₉₀ は、 遠心沈降法により得られる質量基準粒度分布 の累積 90 質量％径である。

発明の効果

[0014] 本発明のシリカ粉末は、 粒子径と粒度分布とを制御し、 充填性を高めてい るため、 当該シリカ粉末を添加した樹脂組成物は優れ た粘度特性と優れた隙 間浸透性とを両立できる。 したがって、 半導体封止剤や半導体実装接着剤の 充填剤として好適である。 特に、 高密度実装用樹脂の充填剤として好適に用 いることができる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]シリカを製造する際に使用する反応装置要� ��の模式図。 発明を実施するための形態

[0016] 本発明のシリカ粉末は、 珪素化合物を燃焼させることで生成し、 火炎中お よび火炎近傍において成長、 凝集させるシリカ粉末の製造方法、 所謂、 「乾 式法 (燃焼法などともいう) 」 により得られるシリカ粉末であり、

(1 ) 遠心沈降法により得られる質量基準粒度分布 の累積 50%質量径口 ₅ 以下である。

[0017] (2) ゆるめ嵩密度が 以上かつ 以下であ る。

[0018] (3) { (0 ₉ 〇-0 ₅ 〇) /0 ₅ 。} 1 00が 30%以上かつ 45%以下であ る。 ここで〇 ₉₀ は、 遠心沈降法により得られる質量基準粒度分布 の累積 90 質量％径である。

という特性を有する。

[0019] 遠心沈降法により得られる質量基準粒度分布 の累積 50%質量径口 ₅₀ (以 下、 「メジアン径0 ₅₀ 」 ともいう。 ) が 500 _n を超える場合、 樹脂組成 \¥02020/175160 4 卩（：170?2020/005618

物の粘度は低いものの、 隙間に対してシリカ粒子径が大きすぎる結果 、 隙間 浸透時にボイ ドが発生し、 成型不良の原因となる。 つまり、 十分な狭ギャッ プ浸透性が得られない。 一方粒子径が 300 _n 未満の場合、 樹脂組成物の 粘度が高くなるため好ましくない。 より好ましくは 330 n 以上、 400

[0020] シリカ粉末の充填特性はゆるめ嵩密度が 250 以上、 400 9 以下であることで特定される。 ここでゆるめ嵩密度は、 定められた容量 のカップへシリカ粉末を自然落下させたとき の充填密度である。 ゆるめ嵩密 樹脂組成物の粘度が高くな るため好ましくない。

[0021] ゆるめ嵩密度が 400 ³ を超える場合には樹脂組成物の粘度は低 い ものの、 隙間に対してシリカ粒子径が大きすぎる結果 、 隙間浸透時にボイ ド が発生し、 成型不良の原因となる。 つまり、 十分な狭ギャップ浸透性が得ら れない。 好ましくは、 ゆるめ嵩密度が 270 9/ ³ 以上、 3501< ₉ /〇1

³ 以下である。

[0022] 粒度分布が適度に調節されている特性は、 累積 50%質量径口 ₅₀ と累積 9 〇%質量径〇 ₉ 。との関係で、 ｛ （0 ₉ 〇-0 ₅ 〇） /0 ₅ 〇｝ 1 00が 30%以上 かつ 45%以下であることで特定される。 前記式で示される粒度分布が 45 %を超える場合、 粗粒が多くなりボイ ドの原因となる。 一方粒度分布が 30 %未満の場合、 粒度分布が狭くゆるめ嵩密度の値が小さくな り低粘度化しな いため好ましくない。 より好ましくは、 ｛ （0 ₉ 〇-0 ₅ 〇） /0 ₅₀ ｝ 1 00が 33 %以上かつ 42 %以下である。

[0023] さらに、 本発明のシリカ粉末は、 遠心沈降法により得られる質量基準粒度 分布の幾何標準偏差 ₉ が 1. 25以上、 ·！ . 40以下の範囲であることが好 ましい。 前記幾何標準偏差 ₉ が小さいということは、 粒度分布が狭いといえ 、 よって粗粒の量が低減されているといえる。 しかしながら、 ある程度の範 囲の粒度分布が存在した方が、 樹脂に添加した際の粘度を低減しやすい。

[0024] なお、 幾何標準偏差 ₉ は遠心沈降法により得られる質量基準粒 度分布を累 \¥02020/175160 5 卩（：170?2020/005618

積頻度 1 0 1 %以上かつ 9 0 1 %以下の範囲で対数正規分布フィッティ ング （最小 2乗法） し、 そのフィッティングから算出される幾何標準 偏差で ある。

[0025] 前記遠心沈降法による質量基準粒度分布は、 当該親水性乾式シリカ粉末を

1 . 5 1 %濃度で出力 2〇 、 処理時間 1 5分で水中分散させて得られる 分散粒子の質量基準粒度分布である。

[0026] 本発明のシリカ粉末は、 鉄、 ニッケル、 クロム、 アルミニウム、 各々の元 素含有量が 1 未満であることが、 半導体デバイス内の金属配線間の短 絡を低減できるために好ましい。

[0027] また、 本発明のシリカ粉末は、 熱水抽出法によって測定されるナトリウム イオン、 カリウムイオン、 塩化物イオン、 各々のイオン含有量が 1 未 満であることが、 半導体デバイスの動作不良、 半導体デバイス内の金属配線 の腐食を低減できるために好ましい。

[0028] また本発明のシリカ粉末を構成する粒子は球 状であることが好ましい。 当 該形状は例えば、 電子顕微鏡観察により把握できる。

[0029] 本発明のシリカ粉末は、 その〇.

の光に対する吸光度て _{7 0 0} が〇. 6 0以下であることが好ましい。 吸光度て _{7 0} 。の値が小さいということは、 分散性が良好であることを示し、 したがって分 散粒子径が小さく、 更に分散時の粒度分布が狭く粗粒の少ないこ とを示す。 そのため、 いっそう浸透性が良好となる。

[0030] 本発明のシリカ粉末は、 前記のようなメジアン径口 ₅ 。等をもつため、 通常

111 ² / 9以上かつ 1 4 01 ² / 9以下程度である。

[0031 ] 前記のような本発明のシリカ粉末の用途は特 に限定されない。 本発明のシ リカ粉末は、 例えば、 半導体封止材もしくは半導体実装接着剤の充 填材、 ダ イアタッチフィルムもしくはダイアタッチべ ーストの充填材、 または半導体 パッケージ基板の絶縁膜等の樹脂組成物の充 填材として使用できる。 特に、 本発明のシリカ粉末は、 高密度実装用樹脂組成物の充填材として好適 に用い ることができる。 当該樹脂組成物に使用される樹脂としては、 半導体封止材 や接着剤用の樹脂として公知の樹脂が挙げら れるが、 具体的にはエポキシ樹 月旨、 アクリル樹脂、 シリコーン樹脂等が挙げられる。

[0032] 本発明のシリカ粉末は、 これを溶媒中に分散させて分散体とすること がで きる。 分散体は、 液体状の分散液であってもよく、 このような分散液が固化 等した固体状のものであってもよい。 シリカ粉末を分散させるために使用さ れる溶媒は、 シリカ粉末が分散し易い溶媒であれば特に制 限はない。 かかる 溶媒としては、 例えば、 水ならびにアルコール類、 エーテル類およびケトン 類等の有機溶媒が利用できる。 前記アルコール類としては、 例えば、 メタノ —ル、 エタノールおよびイソプロパノール等が挙げ られる。 溶媒として、 水 と、 前記有機溶媒のいずれか 1つ以上との混合溶媒を使用してもよい。 なお 、 シリカ粒子の安定性および分散性を向上させ るために、 界面活性剤等の分 散剤、 増粘剤、 湿潤剤、 消泡剤または酸性もしくはアルカリ性の p H調製剤 等の各種添加剤を加えてもよい。 また分散体の p Hは制限されない。

[0033] このような分散体を樹脂に混合する場合には 、 乾燥した状態のシリカ粉末 を樹脂に混合する場合よりも、 シリカ粉末の分散状態が良好な樹脂組成物を 得ることができる。 粒子の分散状態が良好であるということは、 樹脂組成物 中に凝集粒子が少なくなることを意味する。 そのため、 本発明のシリカ粉末 を充填剤として含む樹脂組成物の粘度特性と 隙間浸透性との、 両者の性能を さらに向上させることができる。

[0034] さらに本発明のシリカ粉末は、 石英製品の原料、 C M P (Chem i ca l Meehan i ca l Po l i sh i ng) 研磨剤の砥粒、 トナー外添剤、 液晶シール材の添加剤、 歯 科充填材またはインクジエツ トコート剤等として使用することも可能であ る

[0035] さらにまた、 本発明のシリカ粉末は、 上記したような用途に応じて、 シリ ル化剤、 シリコーンオイル、 シロキサン類、 脂肪酸等からなる群から少なく とも 1種類選ばれる処理剤によって処理されてな� �、 シリカ粉末を含む基材 または原体として使用されてもよい。 \¥02020/175160 7 卩（：170?2020/005618

[0036] 以下、 本発明のシリカ粉末の製造方法について説明 する。

[0037] 本発明のシリカ粉末は、 珪素化合物を燃焼させることで生成し、 火炎中お よび火炎近傍において成長、 凝集せしめてシリカ粉末を得る乾式シリカの 製 造方法において、 3重管以上の同心円多重管構造を有するパー� �を、 その周 囲に冷却用のジャケッ ト部を設けた反応器に設置し、 火炎の燃焼条件と冷却 条件を調整することで得られる。 即ち、 火炎の燃焼条件としては火炎全体の 酸素量が多くなるように制御することであり 、 冷却条件としては、 火炎の冷 却速度が遅くなるように制御することにより 、 効率的に本発明のシリカ粉末 を製造することができる。

[0038] 以下、 火炎の燃焼条件や冷却条件の制御方法を含め 、 具体例を挙げて説明 する。

[0039] 本発明のシリカ粉末を製造する装置の模式図 を図 1 に示す。 図 1記載の装 置では、 同心円 3重管構造のバーナ 1の周囲をさらに円筒型外筒 2で覆って おり、 円筒型外筒 2をバーナ 1の 4番目の管とみなせば、 バーナ 1は全体と して 4重管構造を有するともみなせる。 なお以下では、 同心円 3重管を構成 する管を、 中心部から外縁に向かって順に、 「中心管」 、 「第 1環状管」 お よび 「第 2環状管」 と称す。

[0040] バーナ 1は、 内部で火炎が燃焼し、 よってその内部で珪素化合物からシリ 力が生じることになる反応器 3に設置されている。 反応器 3は強制冷却が可 能なように、 その外側にジャケッ ト部 （図示しない） を設け、 そこへ冷媒を 流すことが可能な構造とされている。

[0041 ] 前記装置においては、 前記 3重管の中心管に気体状態にある珪素化合物� � 酸素を予め混合して導入する。 この際、 窒素等の不活性ガスも合わせて混合 してもよい。 なお、 珪素化合物が常温で液体あるいは固体の場合 、 当該珪素 化合物を加熱することで気化して使用する。 また、 珪素化合物の加水分解反 応でシリカを生成させる場合は、 酸素と反応すると水蒸気を生成する燃料、 例えば水素や炭化水素等を合わせて混合する 。

[0042] また、 前記 3重管の中心管に隣接する第 1環状管には、 補助火炎形成のた \¥02020/175160 8 卩（：17 2020/005618

めの燃料、 例えば水素や炭化水素を導入する。 この際、 窒素等の不活性ガス を合わせて混合して導入してよい。 さらに、 酸素も合わせて混合してもよい

[0043] さらに、 前記 3重管の第 1環状管の外に隣接する第 2環状管には、 酸素を 導入する。 この酸素は珪素化合物との反応によるシリカ 生成ならびに補助火 炎形成との 2つの役割がある。 この際、 窒素等の不活性ガスを合わせて混合 してもよい。

[0044] さらに、 前記 3重管外壁と円筒型外筒 2の内壁が構成する空間には、 酸素 と窒素等の不活性ガスの混合ガスを導入する 。 当該混合ガスとして空気を用 いるのは、 容易であるため、 好適な様態である。

[0045] 前記の通り、 反応器 3の外側はジャケッ ト部を設け、 燃焼熱を系外に除去 するための冷媒を流通させる。 燃焼ガスは水蒸気を含有する場合が大半であ るため、 水蒸気の結露、 それに続く燃焼ガス中の腐食成分が結露した 水に吸 収されることで引き起こされる反応器 3の腐食を防止するために、 燃焼熱吸 収前の冷媒温度 （具体的には、 ジャケッ トへの冷媒導入温度） を 5 0 ^° 〇以上 かつ 2 0 0 ^° 〇以下にするのが、 好適な様態である。 実施の容易性を考えると 、 冷媒として 5 0 °〇以上かつ 9 0 °〇以下の温水を利用することが、 さらに好 適な様態である。 なお、 ジャケッ ト部に冷媒を導入する際の温度 （入口温度 ） とジャケッ ト部から排出された冷媒の温度 （出口温度） との差をとり、 さ らに当該温度差、 冷媒の比熱および流した冷媒の量から、 当該冷媒が吸収し た熱量、 即ち、 反応器 3から冷媒が除去した熱量が把握できる。

[0046] 本発明のシリカ粉末を得るには、 以下に説明するように、 火炎の燃焼条件 と冷却条件を調整することが特に重要であり 、 以下の条件を満足することが 好ましい。

[0047] （八） 〇. 5

した酸素量 （ 〇 I / II） / { 1 6 X中心管に 導入した原料ガス量 （ 〇 丨 / ） }

\¥02020/175160 9 卩（：170?2020/005618

1^ ₃ :第 3環状管導入ガス量 （1X1 0^/ 11）

1\/1 ：生成するシリカ質量 （1< 9 / 11）

さらに、 〇 01匕 I 3が 0 . 5未満の場合は火炎全体の酸素量が少ないた め反応が完全に進行しないため粒子の成長時 間が短くなる。 結果として粒子 径が数 1 0 n の微小粒子が発生し、 メジアン径口 _{5 0} が低下する、 およびゆ るめ嵩密度の値が小さくなる。

[0048] 前記 1^（ _{3 3} /!^ ^が 1 . 0を超える場合には火炎が急速に冷却される� �果、 粒子径が数 1 0〇 の微小粒子が発生し、 また溶融状態のシリカ融液の粘度 が高い領域が増え形状転換が困難になる （生じた微小粒子同士が成長し難く 小粒径のままである傾向が強くなる） 。 そのため、 メジアン径口 _{5 0} が 3 0 0 01を下回ってしまう。

[0049] シリカ粉末の原料である珪素化合物としては 、 常温で気体、 液体、 固体で あるものが特に制限なく使用される。 例えば、 オクタメチルシクロテトラシ ロキサン等の環状シロキサン、 ヘキサメチルジシロキサン等の鎖状シロキサ ン、 テトラメ トキシシラン等のアルコキシシラン、 テトラクロロシラン等の クロロシラン類を珪素化合物して使用するこ とができる。

[0050] 前記シロキサンおよびアルコキシシランの如 く分子式中に塩素を含まない 珪素化合物を使用することにより、 得られるシリカ粉末に含有される塩化物 イオンを著しく低減できるため好ましい。

[0051 ] また、 前記珪素化合物は各種金属不純物の含有量の 少ないものが容易に入 手できる。 そのため、 このような金属不純物の含有量の少ない珪素 化合物を 原料として使用することにより、 生成されるシリカ粉末に含有される金属不 純物の量を低減できる。 また、 挂素化合物を蒸留等によって更に精製し、 原 料として使用することにより、 生成されるシリカ粉末に含有される金属不純 物の量を更に低減することもできる。

[0052] 本発明のシリカ粉末の回収は特に限定されな いが、 焼結金属フィルター、 セラミックフィルター、 バックフィルター等によるフィルター分離や サイク ロン等による遠心分離で燃焼ガスと分離させ て回収することでなされる。 \¥02020/175160 10 卩（：170?2020/005618

[0053] なお前記説明では、 用いる同心円 3重管は 1本単独の場合であるが、 後述 する実施例に示すように複数の同心円 3重管を配置した多本式で実施しても よい。 多本式の場合、 各同心円 3重管を同一構造、 同一寸法とし、 同心円 3 重管の最近接中心間距離を同一とすることが 、 本発明のシリカ粉末を得るに あたって均一性の点で好ましい。 また、 円筒型外筒 2は、 複数の同心円 3重 管パーナをまとめて被うように設置すればよ い。

[0054] なお周知の如く珪素化合物を燃焼させてシリ カ粉末を製造する方法では、 炎中で溶融している液体状のシリカが表面張 力により球状化するため、 製造 される固体のシリカ粉末の粒子も真球に近い 球状となる。 また前記方法で製 造されるシリカ粉末の粒子は、 内部気泡を実質的に含まないので、 真密度が シリカの理論密度 2. 2 ³ と略一致する。 したがって、 上述した、 本 発明のシリカ粉末の製造方法で製造されるシ リカ粉末も、 形状が球状となり 、 真密度が略 2. 2 ₉ /〇 ³ となる。

[0055] 〔まとめ〕

本発明は、 以下の条件 (1 ) 〜 (3) を全て満足することを特徴とするシ リカ粉末である。

[0056] (1 ) 遠心沈降法により得られる質量基準粒度分布 の累積 50%質量径口 ₅ 以下である。

[0057] (2) ゆるめ嵩密度が 以上、

[0058] (3) { (0 ₉ 〇-0 ₅ 〇) /0 ₅ 。} 1 00が 30%以上かつ 45%以下であ る。 ここで〇 ₉₀ は、 遠心沈降法により得られる質量基準粒度分布 の累積 90 質量％径である。

[0059] 前記本発明のシリカ粉末において、 遠心沈降法により得られる質量基準粒 度分布の幾何標準偏差 ₉ が 1. 25以上、 ·！ . 40以下の範囲であることが 好ましい。

[0060] 前記本発明のシリカ粉末において、 鉄、 ニッケル、 クロム、 アルミニウム

、 各々の元素含有量が 1 〇!未満であることが好ましい。 \¥02020/175160 11 卩（：170?2020/005618

[0061] 前記本発明のシリカ粉末において、 熱水抽出法によって測定されるナトリ ウムイオン、 カリウムイオン、 塩化物イオン、 各々のイオン含有量が 1 未満であることが好ましい。

[0062] また、 本発明は、 前記本発明のシリカ粉末が樹脂に充填された 樹脂組成物 、 および前記本発明のシリカ粉末が溶媒中に分 散された分散体も提供する。 実施例

[0063] 本発明を具体的に説明するために実施例およ び比較例を示すが、 本発明は これらの実施例に限定されるものではない。

[0064] なお、 以下の実施例および比較例における各種の物 性測定は以下の方法に よる。

[0065] (1 ) 巳巳丁比表面積

柴田理化学社製比表面積測定装置 3 1 000を用い、 窒素吸着巳巳丁 1点法により巳巳丁比表面積 3 を測定した。

[0066] (2) 吸光度て ₇₀₀

シリカ粉末〇. 3 ₉ と蒸留水20 丨 をガラス製のサンプル管瓶 (アズワ に入れ、 超音波細胞破砕器 (巳 6 1 2500、 プローブ： 1

. 4インチ) のプローブチップ水面下 1 5 になるように試料入りサンプ ル管瓶を設置し、 出力 20\^/、 分散時間 1 5分の条件でシリカ粉末を蒸留水 に分散させて、 シリカ濃度 1. 5 I %水縣濁液を調製した。 続いて、 この 水縣濁液をさらに蒸留水を加えて希釈し、 濃度を 20分の 1 にすることで、 シリカを〇. 075 1 %濃度で含有する水縣濁液を得た。

[0067] 得られたシリカ濃度〇. の光に 対する吸光度 ^ ₇ 〇〇を日本分光社製分光光度計 V— 630を用いて測定した。 なお、 測定に際して、 前記水縣濁液の波長 460 _n の光に対する吸光度て _{4 60} も合わせて測定し、 丨 ^ ¹ (て ₇₀₀ /て ₄₆₀ ) /丨 ¹ ' ^"1 (460/700) で定 義した分散性指数 1·!も求めた。

[0068] (3) 遠心沈降法による質量基準粒度分布 \¥0 2020/175160 12 卩（：170? 2020 /005618

前記方法で得た、 シリカ濃度 1 . 5 1 %水縣濁液を、 0 ? 3 ^ 3 1 I 1^〇 . 製のディスク遠心式粒度分布測定装置口 0 2 4 0 0 0を用いて、 質量基準粒度分布を測定した。 なお測定条件は、 回転数 9 0 0 0 「 01、 シリカ真密度 2 . 2 9 /〇〇1 ³ とした。

[0069] 得られた質量基準粒度分布から累積 5 0 %質量径口 ₅ 。と累積 9 0質量％径 〇 _{9 0} を算出した。 また、 得られた質量基準粒度分布に対し、 累積頻度 1 0質 量％以上かつ 9 0質量％以下の範囲で対数正規分布フィッテ� �ングし、 その フィッティングから幾何標準偏差 ₉ を算出した。

[0070] ( 4 ) 嵩密度

ゆるめ嵩密度およびかため嵩密度は、 ホソカワミクロン株式会社製の粉体 特性評価装置パウダーテスター 丁一X型を使用して測定した。 本発明にお ける 「ゆるめ嵩密度」 とは、 疎充填の状態の嵩密度をいい、 容積 1 0 0〇! !_ の円筒容器 (材質：ステンレス) へ試料を円筒容器の 1 8〇 01上方から均一 に供給し、 上面をすり切って秤量することによって測定 される。

[0071 ] —方、 「かため嵩密度」 とは、 これにタッピングを加えて密充填にした場 合の嵩密度をいう。 ここで、 タッピングとは、 試料を充填した容器を一定高 さから繰り返し落下させて底部に軽い衝撃を 与え、 試料を密充填にする操作 をいう。 具体的には、 ゆるめ嵩密度を測定するために上面をすり切 って秤量 した後、 さらにこの容器の上にキャップ (下記ホソカワミクロン社製パウダ —テスターの備品) をはめ、 この上縁まで粉体を加えてタッピングを 1 8 0 回行う。 終了後、 キャップを外して容器の上面で粉体をすり切 って秤量し、 この状態の嵩密度をかため嵩密度とする。

[0072] ( 5 ) 鉄、 ニッケル、 クロム、 アルミニウムの元素含有量

乾燥後のシリカ粉末 2 9を精秤して白金皿に移し、 濃硝酸 1 0 !_および フッ酸 1 0〇1 1_をこの順で加えた。 これを 2 0 0 °〇に設定したホッ トプレー 卜上に乗せて加熱して内容物を乾固した。 室温まで冷却後、 さらに濃硝酸 2 1_を加え、 2 0 0 °〇に設定したホッ トプレート上に乗せて加熱して溶解し た。 室温まで冷却後、 白金皿の内容物である溶液を容量 5 0 1_のメスフラ \¥02020/175160 13 卩（：170?2020/005618

スコに移し、 超純水で希釈して標線に合わせた。 これを試料として、 丨 〇 発光分析装置 （（株）島津製作所製、 型番丨 0 3 _ 1 0 0 0 I V） により、 鉄、 ニッケル、 クロム、 アルミニウムの元素含有量を測定した。

[0073] （6） 熱水抽出法によるイオン含有量

超純水 5 0 9にシリカ粉末 5 9を添加し、 フッ素樹脂製の分解容器を用い て 1 2 0 ^° 〇で 2 4時間加熱し、 イオンの熱水抽出を行った。 なお、 超純水お よびシリカ粉末は〇. 単位まで秤量した。 続いて、 遠心分離器を用い て固形分を分離し、 測定サンプルを得た。 なお、 超純水のみで同じ操作を行 い、 これを測定に際してのブランク試料とした。

[0074] 当該測定サンプル、 およびブランク試料に含まれるナトリウムイ オン、 力 リウムイオン、 塩化物イオンの濃度を、 日本ダイオネクス社製イオンクロマ 下記式を用いて算

〇5丨 。 ₃ :シリカ中のイオン濃度 （ ）

〇 _{8 111} I ₆ :測定試料中のイオン濃度 （ ）

〇巳 _{| 3 !1 |<} : ブフンク試料中のイオン濃度 （ ）

IV! ^ :超純水水量 （ 9）

IV! _{| | 3} :シリカ重量 （ 9）

なお、 各イオンの はすべて〇 であった。

[0076] （7） 電子顕微鏡観察

シリカ粉末を〇. 〇 3 ₉ 秤取し、 3〇 丨 のエタノールに添加した後、 超 音波洗浄器を用いて、 5分間分散させてエタノール縣濁液を得た。 この縣濁 液をシリコンウェハ上に滴下した後、 乾燥させて、 日立ハイテクノロジーズ 製電界放射型走査電子顕微鏡 3— 5 5 0 0を用いて、 シリカの 3巳 IV!観察を 行い粒子径形状の確認を行った。

[0077] （8） 製造条件

基本構造は図 1 に示した通りの装置で行った。 ただし、 実験例によりパー \¥0 2020/175160 14 卩（：170? 2020 /005618

ナの数が 3本の場合がある。 冷媒としては温水を流通させた。 なお前述の定 義に加え、 表に示した製造条件における定義は以下の通 りである。

[0078] 酸素濃度

（中心管に導入した酸素のモル数） / （中心管に導入した酸素のモル数 十中心管に導入した窒素のモル数） X I 〇〇

（中心管に導入した酸素のモル数） / （1 6 X中心管に導入した原料の モル数）

（第 1環状管に導入した水素のモル数） / （3 2 X中心管に導入した原 料のモル数） 除熱量

（温水の比熱） X （温水導入量） X （温水出口温度一温水入口温度） なお全ての実験例で温水を 7 5 °〇で導入したため、 温水入口温度 = 7 5 °〇、 である。 また、 温水の比熱として 1 なお、 出 口および入口は、 ジャケッ ト部 （図示していない） における温水排出口およ び導入口である。

[0079] 燃焼熱量

（導入した原料のモル数 X原料の燃焼熱量） 十 （導入した水素のモル数 X水素の燃焼熱量）

なお、 原料 （オクタメチルシクロテトラシロキサン） の燃焼熱量として 1 7 9 8 1<〇 3 I /〇!〇 I を、 水素の燃焼熱量として

を用いた。

[0080] 表 1 について、 同心円 3重管の中心管、 第 1環状管および第 2環状管をそ れぞれ単に中心管、 第 1環状管および第 2環状管と記して説明する。 △は中 心管の中心と別の中心管の中心との間の距離 （前記正三角形の辺の長さ） で あり、 は中心管の内径であり、 口は中心管の中心と反応器内壁との間の最 短距離である。 口/ が大きいほど、 火炎と反応器内壁との間の距離が離れ ていることを意味する。 \¥02020/175160 15 卩（：170?2020/005618

［0081］ 実施例 1

バーナとして同 ^_ 寸法である同心円 3重管を 3本用い、 これらの中心が正 三角形を構成するように配置し、 これを取り囲むように円筒型の外筒を取り 付けた。 3本のバーナの中心部が反応器の中心に位置� �るように取り付けて 実験を行った。

［0082］ 前記設定の下、 下記のようにオクタメチルシクロテトラシロ キサンを燃焼 させ、 シリカ粉末を製造した。 なお、 以下、 前記オクタメチルシクロテトラ シロキサンを単に原料と記す。

［0083］ 気化させた原料と酸素と窒素を混合した後、 2 0 0 °〇で同心円 3重管の中 心管に導入した。 また、 水素と窒素を混合し、 同心円 3重管の中心管の最隣 接外周管にあたる第 1環状管に導入した。 さらに、 酸素を同心円 3重管の第 1環状管の最隣接外周管にあたる第 2環状管に導入した。 くわえて、 空気を 同心円 3重管の第 2環状管外壁と同心円 3重管を取り囲む外筒の内壁で構成 される空間に導入した。

［0084］ 反応器のジャケッ ト部に温水を 7 5 °〇で導入した。

［0085］ 得られたシリカ粉末の巳巳丁比表面積 3、 吸光度て _{4 6 0} 、 吸光度て ₇ 〇〇、 遠 心沈降法による質量基準粒度分布、 ゆるめ嵩密度、 かため嵩密度、 6含有 量、 丨含有量、 0 「含有量、 I含有量、 8 +含有量、 含有量、 （3 I _ 含有量を測定した。 また、 電子顕微鏡観察により、 当該シリカ粉末を構成す る 1次粒子の形状を確認した。 なお、 測定された巳巳丁比表面積 3から巳巳 丁比表面積換算径口 ₈ を、 吸光度て _{4 6} 〇と吸光度 7： ₇ 〇。とから分散性指数〇を 、 遠心沈降法による質量基準粒度分布からメジ アン径口 ₅ 〇と累積 9 0質量％ 径〇 _{9 0} 、 幾何標準偏差 £7 ₉ を算出した。

［0086］ 表 1 に製造条件と得られたシリカ粉末の特性を示 す。 また、 1\1 し

〇 「、 八 丨、 N 3 +、 ［＜ +および〇 丨 -の含有量は、 いずれも 1 未満であ った。

［0087］ 実施例 2〜 1 1

製造条件を表 1 に示したように変更し、 実施例 1 と同様にシリカ粉末を製 \¥02020/175160 16 卩（：170?2020/005618

造した。 表 1 に得られたシリカ粉末の物性を示す。 なお、 いずれの実施例に おいても、 6、 1\］ し 〇 「、 八 丨、 N 3 +、 ［＜+および〇 丨 -の含有量は、 全 て 1 未満であった。

［0088］ 比較例·!〜 6

製造条件を表 2に示したように変更し、 実施例 1 と同様にシリカ粉末を製 造した。 ただし、 比較例 3〜 6では同心円 3重管バーナを 1本のみに変更し 、 かつ用いる同心円 3重管の中心管の内径は実施例 1の同心円 3重管の中心 管の内径の 2倍、 第 1環状管、 第 2環状管のサイズもそれに合わせて拡大し た。 また、 同心円 3重管の中心管の中心が反応器の中心軸上に� �置するよう に設置した。

［0089］ 表 2に得られたシリカ粉末の物性を示す。

〔¾二

\¥0 2020/175160 18 卩（：17 2020 /005618

［表

符号の説明

[0090] 1 . バーナ \¥02020/175160 19 卩（：17 2020/005618

2 . 円筒型外筒

3 . 反応器