中國粉體網訊 近日，國家知識產權局公布了兩個江蘇鑫華半導體科技有限公司關于合成石英砂的專利。有意思的是這家企業分別申請公布了“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
在現有石英砂合成技術中，通常通過溶膠-凝膠法、化學氣相沉積或氣相合成等方法制備的合成生產高純石英。但是，化學氣相沉積或氣相合成得到的合成石英，通常含有大量羥基，影響石英的最終強度；而現有技術中的溶膠-凝膠法制備的合成石英，通常含有大量的氣泡或金屬雜質。
江蘇鑫華半導體科技有限公司“一種高純度合成石英砂的制備方法”發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，提高溶膠的穩定性，同時控制凝膠化速率，確保凝膠在形成過程行程結構和成分均勻的凝膠組織，并對凝膠進行老化，對凝膠進行補縮，使凝膠結構重新排列整齊，排出空隙和氣泡，使石英砂的晶體結構更加均勻，助于提高石英砂的強度。
江蘇鑫華半導體科技有限公司“一種高純度合成石英砂的制備方法”技術方案如下，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，對凝膠進行老化；制備合成石英砂，對老化的凝膠進行干燥、破碎、煅燒，獲得所述合成石英砂。
該發明基于兩步法的溶膠-凝膠過程中有機硅源、高純水和乙醇的水解和縮聚過程獲得凝膠，同時使用酸、堿催化劑縮短合成周期，最后通過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，然而產品中羥基含量以及氯元素等雜質含量較高。在溶膠凝膠法過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格昂貴，使用成本是制約高純合成石英砂大規模工業生產的主要因素。
江蘇鑫華半導體科技有限公司“一種低成本高純度合成石英砂的制備方法”涉及半導體級的石英坩堝、石英砂或石英玻璃技術領域，具體涉及一種低成本高純度合成石英砂的制備方法。該發明針對高純合成石英砂正硅酸酯類等化合物原材料價格昂貴的主要挑戰，使用廉價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，對于設備簡單可控的常溫常壓工藝，可以應用于大規模的工業生產中。
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元素并通過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
江蘇鑫華半導體科技有限公司的合成石英砂專利獲批，無疑為國內合成石英砂領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特兩步法溶膠-凝膠過程及酸堿催化劑，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，適用于大規模生產。當前合成石英砂產業化雖挑戰重重，但這些創新技術將助力國內產業突破瓶頸，打破海外壟斷，為半導體等關鍵行業提供穩定且具性價比的石英砂資源，推動產業升級，在全球競爭中嶄露頭角。
參考來源：國家知識產權局；江蘇鑫華半導體；中國粉體網
(中國粉體網編輯整理/九思)
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