中國粉體網(wǎng)訊 硅微粉是由天然石英（SiO2）或熔融石英（天然石英經(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2）經(jīng)破碎、球磨（或振動(dòng)、氣流磨）、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉�？煞譃槠胀ā㈦姽ぜ�、電子級、熔融石英、超細(xì)、納米等不同類型。
1.電子級硅微粉的特點(diǎn)
根據(jù)國標(biāo)SJ/T10675-2002，硅微粉可作以下分類：
硅微粉的分類
電子級硅微粉除了具有高介電、高耐濕、高填充量、低膨脹、低摩擦系數(shù)等優(yōu)越性能外，電子行業(yè)對超細(xì)石英粉的純度、粒度和粒度組成有相當(dāng)嚴(yán)格的要求，其中氧化鐵的限值為0.008%。
電工及電子級硅微粉的粒度分布要求
電工及電子級硅微粉理化技術(shù)指標(biāo)要求
電子級結(jié)晶型硅微粉
電子級熔融硅微粉
2.電子級硅微粉的制備
2.1原料的選擇
原料的選擇至關(guān)重要，因?yàn)樯a(chǎn)用原料的好壞，必將直接關(guān)系到生產(chǎn)工藝流程的長短、生產(chǎn)成本的高低和最終產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。
石英礦床工業(yè)類型與應(yīng)用特點(diǎn)的關(guān)系
脈石英、粉石英以及質(zhì)地很純的石英巖是加工、生產(chǎn)高純超細(xì)硅微粉的好原料。
2.2超細(xì)粉碎
天然石英礦物中含有大量的包裹體和裂紋，利用超細(xì)粉碎技術(shù)可以大大的降低裂紋和缺陷的數(shù)量，再結(jié)合提純工藝可以更好的降低有害雜質(zhì)的含量。
石英雜質(zhì)元素的賦存狀態(tài)和存在形式
以目前的粉碎技術(shù)而言，天然石英礦物可以利用的設(shè)備有球磨機(jī)、攪拌磨、氣流磨、振動(dòng)磨等。球磨機(jī)和振動(dòng)磨加分級機(jī)系統(tǒng)，產(chǎn)品粒徑小且系統(tǒng)調(diào)整較靈活，能夠形成大規(guī)模生產(chǎn)。
球磨—分級硅微粉閉路生產(chǎn)工藝流程
李華健等對優(yōu)質(zhì)石英制備高純超細(xì)硅微粉進(jìn)行了工藝研究，采用振動(dòng)磨和分級系統(tǒng)，生產(chǎn)出了滿足電子電工級和涂料行業(yè)要求的產(chǎn)品。
2.4改性
表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，賦予其表面新的性能，如親水性、生物相容性、抗靜電性能、染色性能等。常用的表面改性劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑及硬脂酸等。其中，電子級硅微粉改性使用較多的是硅烷偶聯(lián)劑。
2.5電子級硅微粉的制備工藝
張錦化等采用石英原料→粗碎→粗磨（振動(dòng)磨）→酸洗→水洗→球磨→洗滌→固液分離（離心）→烘干工藝制備硅微粉產(chǎn)品，產(chǎn)品化學(xué)成分達(dá)到《電子及電器工業(yè)用二氧化硅微粉》標(biāo)準(zhǔn)要求。
蔣述興等用釔穩(wěn)定氧化鋯球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，用研磨筒內(nèi)壁和攪拌器都襯以聚氨酯的攪拌磨制備了電子級高純超細(xì)環(huán)氧塑封料用石英微粉。實(shí)驗(yàn)證明，用該攪拌磨磨細(xì)石英砂可獲得1μm以下、 SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 99.91% 的高純超細(xì)石英微粉，但難以獲得球形石英微粉。
季理沅等采用振動(dòng)碾磨-旋風(fēng)分級-磁選-酸洗-水洗-干燥的聯(lián)合工藝，可生產(chǎn)出質(zhì)量合格且穩(wěn)定的電子級超細(xì)硅微粉。
電子級超細(xì)硅微粉生產(chǎn)流程
某企業(yè)年產(chǎn)2.25萬噸電子級硅微粉生產(chǎn)工藝是以石英礦為原料，經(jīng)破碎、酸洗提純后再經(jīng)制砂工序和球磨工序加工形成20-120目、160-320目、600-1200目的電子級硅微粉。
年產(chǎn)2.25萬噸電子級硅微粉生產(chǎn)工藝
2.6球形工藝新進(jìn)展
目前制備球形硅微粉的方法可分為物理法和化學(xué)法。物理法主要有火焰成球法、高溫熔融噴射法、自蔓延低溫燃燒法、等離子體法和高溫煅燒球形化等；化學(xué)方法主要有氣相法、水熱合成法、溶膠-凝膠法、沉淀法、微乳液法等�；瘜W(xué)方法由于顆粒團(tuán)聚較嚴(yán)重，產(chǎn)品比表面積較大，吸油值大，大量填充時(shí)與環(huán)氧樹脂均混困難，因此，目前工業(yè)上主要采用物理法。
球形化物理法工藝
長期以來，我國由于受到嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，一直未突破電子級球形SiO2微粉制備技術(shù)，因而嚴(yán)重制約了中國集成電路封裝及集成電路基板行業(yè)的發(fā)展。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)過十余年的艱辛攻關(guān)，突破了火焰法制備電子級球形SiO2微粉的防爐膛粘壁、防積炭、防融聚、粒度調(diào)控等關(guān)鍵工藝技術(shù)，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)化生產(chǎn)成套裝備，制備出高純度、高球形度、高球化率的產(chǎn)品，發(fā)明了球形SiO2微粉在有機(jī)體系中應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，自力更生打破了國外技術(shù)壟斷與封鎖。
3.電子級硅微粉的應(yīng)用
目前，電子級硅微粉的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，能廣泛應(yīng)用于集成電路、電子元件的塑封料和包裝料。按照我國半導(dǎo)體集成電路與器件的發(fā)展規(guī)劃，未來4-5年，我國對球形硅微粉的需求將達(dá)到10萬噸以上，目前國內(nèi)僅用于超大規(guī)模集成電路塑封材料的球形硅微粉用量已超3000噸。以江蘇聯(lián)瑞新材的產(chǎn)品為例，簡述電子級硅微粉的具體應(yīng)用。
3.1電子與電器行業(yè)
3.1.1環(huán)氧塑封料（EMC）
電子與電器產(chǎn)品中的電子器件通常采用環(huán)氧塑封料（EMC）進(jìn)行封裝，而硅微粉等填料組分可以使環(huán)氧塑封料獲得高性價(jià)比。聯(lián)瑞的NOVOPOWDER結(jié)晶硅微粉、熔融硅微粉系列產(chǎn)品粉體材料可作為常規(guī)用途的優(yōu)良填充料。
球形硅微粉則因其高填充、高流動(dòng)、低磨損、低應(yīng)力的特性大量用于高端半導(dǎo)體器件封裝。特別是精確控制粗大粒子的球形硅微粉，還可用于窄間隙封裝的環(huán)氧塑封料，以及底部填充劑（Underfiller）、球形封裝(Globe top)等液體封裝樹脂的填充料和各種樹脂基板(Substrate)用填料。
另外，隨著電子產(chǎn)品的小型化，集成度越來越高，電子產(chǎn)品的熱管理越來越重要。圓角結(jié)晶硅微粉等可以為全包封和高導(dǎo)熱的環(huán)氧塑封料提供優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。
3.1.2覆銅板（CCL）
電子與電器產(chǎn)品中的印刷路板常采用覆銅板（CCL）作為基材，而添加超細(xì)的硅微粉等作為填料可以改善覆銅板的CTE、耐熱性和可靠性。
3.1.3印刷電路板油墨
印刷電路板油墨是線路板必須的保護(hù)材料。聯(lián)瑞的NOVOPOWDER超細(xì)結(jié)晶硅微粉可以為線路板提供理想的抗劃擦、低熱膨脹系數(shù)、耐化學(xué)性和長期可靠性。
3.1.4環(huán)氧包封料
電子與電器產(chǎn)品中的電容、電阻等器件采用了環(huán)氧包封料進(jìn)行封裝。聯(lián)瑞的NOVOPOWDER熔融硅微粉是環(huán)氧包封料常用組分。
3.1.5電子灌封膠
電子與電器產(chǎn)品中的電源等組件常采用環(huán)氧或有機(jī)硅的電子灌封膠進(jìn)行固封。聯(lián)瑞的NOVOPOWDER結(jié)晶硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉可以根據(jù)熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性、粘度、成本等多方面的考量進(jìn)行選用作為灌封膠填料。
3.1.熱界面材料（TIM）
電子產(chǎn)品的小型化使得熱管理非常必要。熱界面材料（TIM）可以填補(bǔ)電子產(chǎn)品組件接觸面不平整引起的空氣間隙，從而使散熱能力得以提高。導(dǎo)熱墊片或?qū)峁柚浅Ｒ姷臒峤缑娌牧�，而結(jié)晶硅微粉等高導(dǎo)熱填料是導(dǎo)熱墊片或?qū)峁柚闹匾M分。
3.2電氣絕緣
3.2.1電氣絕緣部件
電力設(shè)施中的干式變壓器、消弧線圈、電抗器、互感器、絕緣支柱、絕緣套管等電氣絕緣部件大量使用環(huán)氧樹脂體系與硅微粉混合澆注固化成型。
3.2.2注型樹脂
汽車點(diǎn)火線圈、高壓變壓器固封等常用雙組分或單組分環(huán)氧樹脂體系進(jìn)行灌封，所用環(huán)氧樹脂通常添加結(jié)晶硅微粉或熔融硅微粉。
3.2.3絕緣漆
超細(xì)結(jié)晶硅微粉可用于漆包線漆，以適當(dāng)?shù)谋壤尤牒蠼^緣漆的粘度和防沉降性便于操作，生產(chǎn)的漆包線具有良好的抗熱沖擊性、抗劃擦性和絕緣強(qiáng)度。
3.3其它尖端應(yīng)用領(lǐng)域
聯(lián)瑞的NOVOFINE 亞微米球形硅微粉非常適合降低各種樹脂和油漆的粘度，以及改善流動(dòng)性，減少毛邊等用途，廣泛適用于半導(dǎo)體封裝用各種樹脂的流動(dòng)性助長以及毛邊減少的添加劑、炭粉外添劑、硅橡膠填充料、燒結(jié)材料和助劑、液體封裝材料用填料、各種樹脂填料、樹脂基板、窄間隙用途。
參考資料：
雷燕.石英硅微粉制備絕緣灌注膠的基礎(chǔ)研究
張錦化等.天然高純石英制備電子級硅微粉的實(shí)驗(yàn)研究
蔣述興等.電子級高純超細(xì)結(jié)晶型硅微粉的制備
季理沅等.電子級硅微粉制備工藝
談高.天然脈石英制備高純超細(xì)硅微粉及其應(yīng)用研究
江蘇聯(lián)瑞新材料股份有限公司官網(wǎng)
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（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
