中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布了兩個(gè)江蘇鑫華半導(dǎo)體科技有限公司關(guān)于合成石英砂的專利。有意思的是這家企業(yè)分別申請(qǐng)公布了“一種高純度合成石英砂的制備方法”“一種低成本高純度合成石英砂的制備方法”，從專利名稱可以看出，其區(qū)別在于后者較前者的合成成本更低一些。
一種高純度合成石英砂的制備方法
在現(xiàn)有石英砂合成技術(shù)中，通常通過(guò)溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積或氣相合成等方法制備的合成生產(chǎn)高純石英。但是，化學(xué)氣相沉積或氣相合成得到的合成石英，通常含有大量羥基，影響石英的最終強(qiáng)度；而現(xiàn)有技術(shù)中的溶膠-凝膠法制備的合成石英，通常含有大量的氣泡或金屬雜質(zhì)。
江蘇鑫華半導(dǎo)體科技有限公司“一種高純度合成石英砂的制備方法”發(fā)明目的是提供一種高純度合成石英砂的制備方法，采用多聚硅氧烷作為硅源，采用兩步水解的方式，提高溶膠的穩(wěn)定性，同時(shí)控制凝膠化速率，確保凝膠在形成過(guò)程行程結(jié)構(gòu)和成分均勻的凝膠組織，并對(duì)凝膠進(jìn)行老化，對(duì)凝膠進(jìn)行補(bǔ)縮，使凝膠結(jié)構(gòu)重新排列整齊，排出空隙和氣泡，使石英砂的晶體結(jié)構(gòu)更加均勻，助于提高石英砂的強(qiáng)度。
江蘇鑫華半導(dǎo)體科技有限公司“一種高純度合成石英砂的制備方法”技術(shù)方案如下，水解，在惰性氣體氛圍中，以鹽酸為酸性催化劑，醇和高純水為溶劑，在加熱的條件下，將多聚硅氧烷水解；制備溶膠，在加熱的條件下，向水解體系中加入高純水，形成溶膠；制備凝膠，向溶膠中加入堿性催化劑，靜置，獲得凝膠；凝膠老化，在加熱的條件下，向凝膠中加入硅源和醇，對(duì)凝膠進(jìn)行老化；制備合成石英砂，對(duì)老化的凝膠進(jìn)行干燥、破碎、煅燒，獲得所述合成石英砂。
該發(fā)明基于兩步法的溶膠-凝膠過(guò)程中有機(jī)硅源、高純水和乙醇的水解和縮聚過(guò)程獲得凝膠，同時(shí)使用酸、堿催化劑縮短合成周期，最后通過(guò)高溫焙燒制備高純合成石英。
一種低成本高純度合成石英砂的制備方法
目前，高純合成石英砂的生產(chǎn)方法主要包括氫氧焰法和溶膠凝膠法。氫氧焰法是 將四氯化硅(SiCl4 )在氫氣氛圍中高溫分解生成二氧化硅，再形成石英砂，然而產(chǎn)品中羥基含量以及氯元素等雜質(zhì)含量較高。在溶膠凝膠法過(guò)程中溶膠成分和制備條件可以得到精確的控制，所制備的合成石英往往具有極高的純度和較為分散的顆粒度，然而高純正硅酸酯類等原材料價(jià)格昂貴，使用成本是制約高純合成石英砂大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的主要因素。
江蘇鑫華半導(dǎo)體科技有限公司“一種低成本高純度合成石英砂的制備方法”涉及半導(dǎo)體級(jí)的石英坩堝、石英砂或石英玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低成本高純度合成石英砂的制備方法。該發(fā)明針對(duì)高純合成石英砂正硅酸酯類等化合物原材料價(jià)格昂貴的主要挑戰(zhàn)，使用廉價(jià)堿金屬硅酸鹽作為替代原材料大幅度降低高純合成石英的成本。此外，對(duì)于設(shè)備簡(jiǎn)單可控的常溫常壓工藝，可以應(yīng)用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中。
主要包括以下步驟：首先，將堿金屬硅酸鹽用高純水稀釋，隨后加入除雜劑除去雜質(zhì)元素并通過(guò)離子交換去除鈉離子；其次，將溶膠靜置并老化獲得濕凝膠；最后通過(guò)常溫常壓干燥、破碎以及高溫焙燒獲得高純合成石英砂。
小結(jié)
江蘇鑫華半導(dǎo)體科技有限公司的合成石英砂專利獲批，無(wú)疑為國(guó)內(nèi)合成石英砂領(lǐng)域注入了新的活力與希望。高純度合成石英砂制備方法以獨(dú)特兩步法溶膠-凝膠過(guò)程及酸堿催化劑，縮短周期且保障純度；低成本制備方法攻克原材料昂貴難關(guān)，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)前合成石英砂產(chǎn)業(yè)化雖挑戰(zhàn)重重，但這些創(chuàng)新技術(shù)將助力國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)突破瓶頸，打破海外壟斷，為半導(dǎo)體等關(guān)鍵行業(yè)提供穩(wěn)定且具性價(jià)比的石英砂資源，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，在全球競(jìng)爭(zhēng)中嶄露頭角。
參考來(lái)源：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局；江蘇鑫華半導(dǎo)體；中國(guó)粉體網(wǎng)
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