DD241557A1

DD241557A1 - Verfahren zur bearbeitung von siliziummonoxid

Info

Publication number: DD241557A1
Application number: DD28150885A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Baronius; Goetz Kneschke; Wolfgang Scheibe; Ingrid Kehrer; Volker Doelle; Manfred Hytry
Original assignee: Bitterfeld Chemie
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1986-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von hochreinem Siliziummonoxid (SiO) fuer die Elektronikindustrie. Das Ziel der Erfindung ist eine verbesserte mechanische Bearbeitung von vorgebrochenem, hochreinem Siliziummonoxid in mehrere Korngroessenklassen durch Zerkleinerung und Siebklassierung zu erreichen, bei der der Masseanteil in den gewuenschten Korngroessenklassen erhoeht wird und Verunreinigungen des Bearbeitungsproduktes weitgehend vermieden werden. Erfindungsgemaess wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass eine mehrstufige Beanspruchung in einem Walzenspalt bei bestimmten Walzendurchmessern und einem mit der Zahl der Beanspruchungsstufen abnehmendem Zerkleinerungsverhaeltnis sowie des Walzenspaltes erfolgt, wobei das Walzenmaterial und die mit dem SiO in Verbindung stehenden Anlagenteile aus hochreinem, dem SiO chemisch aehnlichen Werkstoffen bestehen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von hochreinem Siliziummonoxid (SiO) für die Elektronikindustrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die mechanische Bearbeitung von grobstückigen Materialien zu Körnungen bestimmter Feinheit besteht üblicherweise aus einem Zerkleinern und Klassieren mit entsprechendem Zwischentransport und -lagerung. Das Zerkleinerungsverhalten von SiO und die hohen Reinheitsanforderungen an die Prozeßstufen der mechanischen Bearbeitung verlangen grundsätzliche verfahrenstechnische Lösungen, die üblicherweise nicht praktiziert werden und auf SiO bezogen nicht bekannt sind. Polykristallines Siliziummonoxid besitiieine?Larrrellenstrükiur mit ausgeprägten Kristallitkorngrenzen. Dieses Gefüge und die relativ niedrige Festigkeit des Kristallitkornverbandes bei hoher Kristallitkornhärte schließen eine effektive Bearbeitung in Form einer Zerkleinerung in Korngrößenklassen zwischen etwa 0,5 mm bis etwa 6,0 mm für die meisten Zerkleinerungsprinzipien aus, bei denen Reibung, Schlag, Prall, Scherung vorherrschende Beanspruchungsarten sind. Es fällt sofort ein hoher Masseanteil an Feinkorn unter 0,5 mm an, der einer weiteren Verwendung nicht mehr zugeführt werden kann. Die günstigsten Bearbeitungsbedingungen erweisen sich bei der Druckbeanspruchung, ohne daß die technischen Möglichkeiten zu einem befriedigenden Masseanteil an Nutzfraktion führen.

Zusätzlich ist zu bemängeln, daß die üblichen Werkstoffe für die Maschinen und Anlagen der mechanischen Bearbeitung, vorzugsweise Metall-, Keramik- oder Kunststoffwerkstoffe, das hochreine Siliziummonoxid in schwer beeinflußbarem Grad verunreinigen. Dies trifft auf das Zerkleinerungsaggregat wie auch auf die Förder- und Behältereinrichtungen sowie auf die Siebeinrichtungen zu.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, durch eine gegenüber dem bekannten Stand der Technik verbesserten mechanischen Bearbeitung von vorgebrochenem, hochreinem Siliziummonoxid in mehrere Korngrößenklassen durch eine Beanspruchung zwischen zwei Walzen und Siebklassierung den Masseanteil in gewünschten Korngrößenklassen zu erhöhen und Verunreinigungen des Bearbeitungsproduktes weitgehend zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verfahrenstechnische Lösung der mechanischen Bearbeitung von vorgebrochenem, hochreinem Siliziummonoxid zu entwickeln, die es gestattet, einen hohen Masseanteil in mehreren Korngrößenklassen zwischen 0,5mm und 6,0 mm zu erreichen und Verunreinigungen des Bearbeitungsproduktes weitgehend zu vermeiden, so daß dieses SiO vorzugsweise in der Elektronikindustrie eingesetzt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von einem auf 5 bis 30mm mechanisch vorbehandeltem hochreinem Siliziummonoxid ausgegangen wird, das in mehrere Korngrößenklassen, vorzugsweise 0,5-1,0 mm; 1,0-2,0 mm und 2,0-4,0 mm zu zerlegen ist. Dabei erfolgt die mechanische Bearbeitung in einer mehrstufigen Beanspruchung zwischen zwei Walzen in einem Walzenspalt bei Waizendurchmessern von 70-100mm mit Walzenmaterial aus einem hochreinen, dem Mahlgut chemisch ähnlichen Werkstoff mit geschliffenen oder polierten Walzenoberflächen, der jeweils eine Siebklassierung zwischengeschaltet ist. Mit der Zahl der Beanspruchungsstufen im Walzenspalt wird das Zerkieinerungsverhältnis, definiert als das Verhältnis aus oberer Korngröße des zu zerkleinernden Materials zur Weite des Walzenspaltes, von 3:1 auf 1:1 verringert, wobei die Verkleinerung des Walzenspaltes zwischen jeder Beanspruchungsstufe zwischen 20-40% der vorherigen Spaltweite liegt. Die Klassierung folgt zwischen jeder Beanspruchungsstufe, indem eine Trennung zwischen Unterkorn, Nutzkorn und Überkorn erfolgt. Das Überkorn ist jeweils das Aufgabematerial für die nächste Beanspruchungsstufe im Walzenspalt.

Es hat sich als weitere vorteilhafte Lösung erwiesen, als Walzenmaterial für die mechanische Bearbeitung des Siliziummonoxids kristallines Silizium zu verwenden. Mit dieser Maßnahme und der Gestaltung der Förder- und Behältereinrichtungen auf der gleichen Basis hochreiner, dem Mahlgut chemisch ähnlicher Werkstoffe gelingt eine weitgehende Vermeidung von Verunreinigungen für die mechanische Bearbeitung auf unter 10 ppm, vorzugsweise unter 5 ppm, für jeweils ein Element der Ordnungszahl 11 bis 29 (Na bis Cu) im Periodensystem der Elemente.

Ausführungsbeispiel

Hochreines SiO, mechanisch vorbehandelt auf eine Korngröße von 10 mm bis 30 mm, wird in einer Walzenmühle (Walzendurchmesser 75 mm) mit einem Walzenmaterial aus kristallinem Silizium mit geschliffener Walzenoberfläche mehrstufig mit jeweiliger Zwischenklassierung bearbeitet, wobei das Überkorn >4,0 mm jeweils die Aufgabekörnung für die nächste Bearbeitungsstufe darstellt:

Bearbei	Spalt	Zerklei	Kornanteiie	0,5-1	1-2	Ma.-%	>4
tungs-	weite	nerungs-	<0,5	mm	mm	2-4	mm
stufe	mm	verhältnis	mm	4,6 3,7 6,4 6,8	4,2 4,5 11,6 14,4	mm	68,8 59,0 23,8 19,8
1 2 3 4	10 6 4 3	3:1 1,7:1 1,5:1 1,3:1	10,2 11,3 13,7 12,3		12,2 21,5 44,5 46,8

' ,, . .... . Obere Korngröße des Aufgabematerials in mm

Zerkleinerungsverhaltnis = ² =

Spaltweite in mm

Aus der Gesamtmassebilanz aller 4 Bearbeitungsstufen folgt aus den Tabellenwerten ein Unterkornanteil <0,5 mm von 24,7 Ma.-

Die Verarbeitung aus der mechanischen Bearbeitung, bestehend aus dem beschriebenen werkstoffmodifizierten Walzenaggregat und den ebenfalls werkstoffmodifizierten Förder- und Behältereinrichtungen sowie dem Siebsatz mit den Maschenweiten 4,0 mm; 2,0 mm; 1,0 mm; 0,5 mm und dem Siebboden, liegen je Element der Ordnungszahl 11 bis 29 (Na bis Cu) des Periodensystems der Elemente stets unter 5 ppm. Als Fördereinrichtung diente eine mit Siliziumscheiben ausgekleidete Schwingförderrinne zur Einstellung eines konstanten Durchsatzes und als Behälter ein ebenfalls mit Siliziumscheiben ausgekleideter Auffangbehälter. Die gleiche Methode der Auskleidung wurde bei den Sieben und dem Siebboden angewendet, wobei das Siebgewebe in Cr-Ni-Stahl ausgeführt war. Zur Verhinderung von Verunreinigungen durch das Siebgewebe wurde die Siebdauer auf 10s begrenzt.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von vorgebrochenem, hochreinem Siliziummonoxid (SiO) in mehrere Korngrößenklassen zwischen 0,5mm und 6,0mm durch eine Beanspruchung zwischen zwei Walzen und Siebklassierung, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrstufige Beanspruchung in einem Walzenspalt bei Waizendurchmessern von 70-100 mm, einem Zerkleinerungsverhältnis abnehmend mit der Zahl der Beanspruchungsstufen von 3:1 auf 1:1 bei einer Reduzierung desWalzenspaltesje Beanspruchungsstufe um 20—40% erfolgt, wobei das Walzenmaterial aus hochreinen, dem

.· SiO chemisch ähnlichen Werkstoffen mit geschliffenen oder polierten Walzenoberflächen besteht.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Beanspruchungsstufe siebkiassiert wird und das anfallende Überkorn das Aufgabematerial für die nächste Beanspruchungsstufe darstellt.
3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder-und Behältereinrichtungen im Verfahrensablauf der mehrstufigen Beanspruchung im Walzenspalt und zwischengeschalteter Siebklassierung in ihrer Oberfläche aus hochreinen, dem Mahlgut chemisch ähnlichen Werkstoffen bestehen.
4. Verfahren nach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen aus kristallinem Silizium gestaltet und die Förder- und Behältereinrichtungen sowie die Siebrahmen und der Siebboden mit Scheiben aus demselben Werkstoff ausgekleidet sind.
5. Verfahren nach den Punkten 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungen aus der mechanischen Bearbeitung für jeweils ein Element der Ordnungszahl 11 bis 29 des Periodensystems der Elemente unter 10 ppm, vorzugsweise unter 5 ppm, liegen.