Технология производства высокочистого низкорадиоактивного сферического порошка кремнезема
Сферический кремниевый порошок широко используется в корпусах интегральных схем из-за его превосходной текучести и низкого коэффициента теплового расширения. С развитием крупномасштабных и сверхкрупномасштабных технологий упаковки интегральных схем во избежание мягких ошибок в полупроводниковых устройствах получают радиоактивные элементы. В частности, в последние годы предметом исследований стал высокочистый и низкорадиоактивный сферический микропорошок кремнезема с содержанием урана (U) (массовая доля) менее 1×10-9.
Сначала элемент урана (U6+) в ультрадисперсном кремниевом порошке диспергируется в кислой суспензии, а затем для его адсорбции используется аэрогель SiO2 и сотовый керамический композитный мезопористый адсорбер для завершения выбора и очистки материала, так что ультрадисперсный кремний порошок Общее содержание элемента урана (U) снижено до уровня ниже 1×10-9, а высокочистый и низкорадиоактивный сферический порошок кремнезема, наконец, получен методом плавления в пламени и экологически чистой технологии постобработки. Мезопористое адсорбционное устройство может быть легко и быстро отделено от суспензии после завершения адсорбции и может осуществлять рециркуляцию и крупномасштабное усиление; и полученные образцы имеют характеристики высокой сферичности и контролируемого распределения частиц по размерам, и в то же время хорошие характеристики применения, такие как характеристики текучести.
1. Выбор и очистка микрокремнезема
Первым этапом является предварительная обработка кремниевого микропорошка, содержащего уран (U).
На втором этапе готовят мезопористое адсорбционное устройство.
Третий этап, адсорбция и очистка
В эксперименте для очистки был выбран обычный порошок кремния с содержанием урана (U) 9,7×10-9. Если для очистки сверхтонкого порошка кремния использовалась только деионизированная вода, то содержание элемента урана (U) в материале составляло всего от 9,7×10-9 до 9,0×10-9; когда ультрадисперсный кремниевый порошок диспергируют в растворе с pH≤4,5, содержание элемента урана (U) в очищенном кремниевом порошке может быть снижено до 7,3×10-9.
Однако из-за невозможности удаления элемента шестивалентного урана, диспергированного в кислой суспензии, элемент урана реадсорбируется на поверхности частиц микропорошка кремния в процессе осаждения и сушки, что снижает эффект очистки. урановый элемент. После использования устройства для мезопористой адсорбции элемент шестивалентного урана (U6+), диспергированный в суспензии, мог быть эффективно адсорбирован аэрогелем на основе SiO2 и постепенно уменьшался с увеличением времени адсорбции. После трех экспериментов по очистке и разделению содержание урана (U) может быть снижено до 6×10-10. Это показывает, что, когда чистота материала не может удовлетворить требования для прямого производства высокочистого и низкорадиоактивного порошка сферического кремнезема, содержание урана также может быть снижено за счет использования технологии селективной очистки. Экспериментальные результаты также показывают, что уран в микропорошке кремния может быть эффективно отделен промывкой кислотой, а отделенный уран может быть эффективно адсорбирован мезопористым адсорбционным материалом. На основе этого технологического процесса может осуществляться последующее серийное производство.
2. Дизайн сфероидизации и распределения частиц по размерам
Во-первых, добавьте керамическую защиту из диоксида циркония на поверхность всех деталей, с которыми может соприкасаться ультрадисперсный порошок кремния в последующем процессе, чтобы гарантировать, что элемент урана (U) не будет введен в последующем процессе, чтобы вызвать вторичное загрязнение, а затем поместите ультрадисперсный кремниевый порошок в печь для сфероидизации через температурное поле (1800 ~ 2200 ℃), поле воздушного потока (с кислородом в качестве газа-носителя и окислителя, природный газ в качестве газа, соотношение скорости потока газ и окислитель 1,05) и расход материала (50 ~ 500 кг/ч). Осуществляется контроль сфероидизации, и сверхтонкий порошок кремния остается в температурном поле в течение 0,1-3 с при определенном давлении воздуха. Сфероидизированные продукты подвергаются классификации по размеру частиц и компаундированию, а соответствующее распределение размеров частиц разрабатывается в соответствии с различными требованиями к упаковке.
Производственный процесс в определенной степени снижает чрезмерную зависимость от высокочистого сырья для производства высокочистого и низкорадиоактивного сферического микропорошка кремнезема.