中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近日，一項(xiàng)獲得2018年度建材科技進(jìn)步獎(jiǎng)評(píng)審公示，且被提名為2019年國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)的技術(shù)，吸引了粉體網(wǎng)編輯的注意。

這項(xiàng)技術(shù)所涉及的一種工業(yè)粉體，一度100%依賴(lài)進(jìn)口，不僅價(jià)格十分昂貴，而且使用前還需接受調(diào)查，禁止用于軍工、航空航天等領(lǐng)域，斷貨也時(shí)有發(fā)生，屬于被嚴(yán)重“卡脖子”的關(guān)鍵材料。

這種高端的工業(yè)粉體是航空航天、超級(jí)計(jì)算機(jī)、5G通訊、軍工、安防等軍民高新技術(shù)領(lǐng)域所需大規(guī)模集成電路封裝及基板的必備關(guān)鍵材料，其十余種制備方法當(dāng)中又以氣體燃燒火焰法最具工業(yè)化應(yīng)用前景，然而該技術(shù)卻長(zhǎng)期被日美韓等國(guó)封鎖與壟斷。

它就是能確保大規(guī)模集成電路穩(wěn)定工作的環(huán)氧塑封關(guān)鍵填料——球形硅微粉。對(duì)球形硅微粉的制備技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，在保障國(guó)家信息安全、促進(jìn)礦物資源綜合利用及我國(guó)集成電路配套微電子材料國(guó)產(chǎn)化等方面都具有極其重要的意義。

制備球形硅微粉是一項(xiàng)跨學(xué)科的高難度工程,世界上僅有日本、美國(guó)、加拿大、德國(guó)和俄羅斯等少數(shù)國(guó)家掌握此技術(shù)。由于該技術(shù)涉及高性能芯片技術(shù)的開(kāi)發(fā),國(guó)外對(duì)硅微粉球形化技術(shù)高度保密,獲得的國(guó)外產(chǎn)品參數(shù)也不完整、專(zhuān)用設(shè)備更是無(wú)法見(jiàn)到。

相比射頻等離子球形化法、直流電弧等離子球形化法、碳極電弧加熱等高溫球形化方法、高溫熔融噴射球形化法,火焰法球形化工藝更加簡(jiǎn)化、控制更加容易、能源消耗成本更低且適于工業(yè)放大。

但無(wú)論以哪一種方法制備球形硅微粉,最核心的問(wèn)題還是硅微粉的球形化,主要包括超細(xì)微粉的連續(xù)穩(wěn)定輸送、高焓高能的穩(wěn)定溫度場(chǎng)、不對(duì)硅微粉造成二次污染的清潔熱源、粘稠的石英熔融霧滴的高效率冷卻與回收等諸多技術(shù)難題。

日本是世界上最早開(kāi)發(fā)成功球形硅微粉的國(guó)家,上世紀(jì)80年代開(kāi)始,日本就申請(qǐng)了大量的火焰制備球形硅微粉的專(zhuān)利。以日本電氣化學(xué)株式會(huì)社、日本隆森等為主的一批企業(yè)己大批量生產(chǎn)球形硅微粉并運(yùn)用到航天、超大屏幕電子顯像和大規(guī)模集成電路中。

近些年，由江蘇聯(lián)瑞新材料股份有限公司、南京理工大學(xué)、廣東生益科技股份有限公司三家單位緊密合作，經(jīng)過(guò)十余年的艱辛攻關(guān)，攻克了一系列的技術(shù)壁壘與瓶頸，所研發(fā)出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的火焰法制備電子級(jí)球形硅微粉的工藝技術(shù)及成套裝備與應(yīng)用技術(shù)，終于打破了國(guó)外技術(shù)壟斷與封鎖。

據(jù)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目公示，該技術(shù)已建成年產(chǎn)9000噸的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，形成了系列化產(chǎn)品。產(chǎn)品經(jīng)國(guó)內(nèi)外集成電路封裝及基板多家知名客戶應(yīng)用，替代進(jìn)口并出口日韓。該項(xiàng)目產(chǎn)品目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率約65%，迫使進(jìn)口產(chǎn)品平均價(jià)格下降50%以上。

該技術(shù)經(jīng)專(zhuān)家鑒定為：“項(xiàng)目總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中產(chǎn)品的球形度、球化率、磁性異物指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平�！�

經(jīng)粉體網(wǎng)編輯的梳理，發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)具有以下的創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）理論上，揭示了在火焰中硅微粉成球的規(guī)律及影響因素，提出了顆粒成球溫度場(chǎng)、氣流場(chǎng)、物料流的表征方法及協(xié)同作用機(jī)制；

（2）工藝上，通過(guò)流量、壓力、頻率等多參數(shù)協(xié)同調(diào)控與優(yōu)化，掌握了溫度場(chǎng)、氣流場(chǎng)、物料流調(diào)控技術(shù)，開(kāi)發(fā)出防顆粒融聚、完全燃燒控制等技術(shù)；

（3）裝備上，設(shè)計(jì)出了防積碳燃燒器和防粘壁新型爐膛，獲得了高效、作業(yè)周期長(zhǎng)的成套工藝自動(dòng)化控制系統(tǒng)及制備球形硅微粉成套設(shè)備。

此外，針對(duì)高表面能、難分散球形硅微粉在集成電路封裝及基板中的大規(guī)模應(yīng)用，該項(xiàng)目發(fā)明了應(yīng)用于不同極性有機(jī)體系的球形硅微粉改性技術(shù)，開(kāi)發(fā)出多種體系的球形硅微粉有機(jī)漿料。

小結(jié)：

這項(xiàng)技術(shù)之所以能夠取得如此巨大的突破并屢獲殊榮，在粉體網(wǎng)編輯看來(lái)，有三點(diǎn)可謂至關(guān)重要：一是以國(guó)家重大戰(zhàn)略需求為出發(fā)點(diǎn)，二是以技術(shù)創(chuàng)新精神為驅(qū)動(dòng)，最后就是產(chǎn)學(xué)研高度協(xié)作為支持。日前該項(xiàng)目已由中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)提名為2019年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。綜合以上信息來(lái)看，實(shí)至名歸，來(lái)日可期。

參考資料：

中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)提名2019年國(guó)家科技獎(jiǎng)項(xiàng)目公示內(nèi)容之“火焰法制備電子級(jí)球形SiO2微粉成套技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化及集成電路應(yīng)用”

靳洪允.氧氣-乙炔火焰法制備高純度球形硅微粉技術(shù)研究