中國(guó)粉體網(wǎng)訊  球形硅微粉是一種白色的粉末，其純度較高、顆粒較細(xì)、介電性能與導(dǎo)熱率好，膨脹系數(shù)低，具有較強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诖笠?guī)模集成電路封裝、航空航天、涂料、醫(yī)藥及日用化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用較多。特別是在集成電路中的應(yīng)用上，對(duì)產(chǎn)品純度的要求也是越來(lái)越嚴(yán)苛。尤其是顆粒形狀上要以球形化為主。

球形硅微粉的制備方法

目前制備球形硅微粉的方法有很多，主要分為物理法與化學(xué)法兩個(gè)大類(lèi)，如物理法包括火焰成球法等，而化學(xué)方法則包括氣相法、沉淀法和水熱合成法等。

火焰成球法需要先對(duì)高純石英砂進(jìn)行充分的粉碎，并通過(guò)篩分、提純后在燃?xì)狻�氧氣環(huán)境下放置石英微粉，通過(guò)高溫熔融和冷卻成球后可獲得高純度球形硅微粉。

氣相法是通過(guò)對(duì)物質(zhì)的氣態(tài)化轉(zhuǎn)換后，采取化學(xué)反應(yīng)與物理反應(yīng)等方法，最終在冷卻、凝聚后能夠得到納米微粒。

沉淀法是在SiO₂制備過(guò)程中通過(guò)應(yīng)用沉淀法時(shí)，將選擇水玻璃、酸化劑等原料，同時(shí)加入適量的表面活性劑，在整個(gè)制備環(huán)節(jié)中應(yīng)該注意對(duì)溫度的控制，若是PH值超過(guò)8后需要加入穩(wěn)定劑，并在洗滌、干燥及煅燒后形成球形硅微粉。

水熱合成法在液相制備納米粒子中水熱合成法應(yīng)用較為普遍，一般在150℃~350℃高溫與高氣壓條件下，讓無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物與水化合，通過(guò)強(qiáng)烈對(duì)流讓離子、分子、離子團(tuán)等進(jìn)入放有籽晶的生長(zhǎng)區(qū)，最終獲得過(guò)飽溶液與結(jié)晶。對(duì)無(wú)機(jī)物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌和干燥能夠形成超細(xì)、高純的微粒子。

通過(guò)分析各種球形硅微粉制備方法可知，通過(guò)物理法制備球形硅微粉，原材料不僅來(lái)源廣，價(jià)格也不高，但是需要石英有較高質(zhì)量，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備也有一定要求，如火焰成球法可以在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，發(fā)展?jié)摿�較大，將獲得快速發(fā)展。而化學(xué)法制備的球形硅微粉不僅保證了粒徑的均勻，同時(shí)純度也更高，不過(guò)在制備過(guò)程中對(duì)表面活性劑需求較大，這極大增加了生產(chǎn)成本，且存在的有機(jī)雜質(zhì)清除困難，易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，工業(yè)化很難實(shí)現(xiàn)。

球形硅微粉（二氧化硅）的制備生產(chǎn)通常采用固相法，即采用高溫火焰熔融噴射法或者等離子體加熱爐法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這兩種制備方法均以高純石英粉作為原料，而高純石英粉通常需要通過(guò)前期一系列的機(jī)械粉碎加工及篩選和化學(xué)提純工藝才能獲得，因此，生產(chǎn)制備過(guò)程復(fù)雜成本高并產(chǎn)生環(huán)境污染。

新技術(shù)——汽化金屬氧化法

李豐研究員對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，成功地開(kāi)發(fā)出一種新型的“汽化金屬氧化法”（Vaporized Metal Oxydation,VMO）球形高純納米硅微粉的制備技術(shù)。 據(jù)悉，該技術(shù)的硅微粉制備生產(chǎn)設(shè)備采用自主設(shè)計(jì)制造的國(guó)產(chǎn)設(shè)備，原料采用高純多晶硅無(wú)需前期的機(jī)械粉碎加工及篩選和化學(xué)提純，因此，生產(chǎn)制備過(guò)程簡(jiǎn)單成本低并且無(wú)環(huán)境污染，同時(shí)，采用該技術(shù)制備的硅微粉具有球形率高和純度高的特點(diǎn)，可成為實(shí)現(xiàn)我國(guó)“球形高純納米硅微粉”關(guān)鍵材料技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的一個(gè)良好解決方案。

中國(guó)粉體網(wǎng)旗下粉體公開(kāi)課平臺(tái)將于2020年8月14日舉辦“粉體球形化技術(shù)及裝備網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)”，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的李豐研究員將帶來(lái)題為《新型球形高純納米硅微粉的制備技術(shù)》的報(bào)告，屆時(shí)，他將為大家介紹一種新型的“汽化金屬氧化法”。

專(zhuān)家介紹

李豐，上海帕殼實(shí)業(yè)有限公司技術(shù)總監(jiān)，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員，南京郵電大學(xué)客座教授，蕪湖安瑞激光科技有限公司董事長(zhǎng)。長(zhǎng)期從事微納米光電子器件和材料研究工作，在高功率超短脈沖光纖激光器及工業(yè)應(yīng)用、半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)及制造工藝、LED和OLED照明和顯示、納米材料和納米制造等技術(shù)領(lǐng)域擁有豐富的科學(xué)研究和在中美兩國(guó)成功創(chuàng)辦4家高新技術(shù)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。近年來(lái)在半導(dǎo)體領(lǐng)域主持開(kāi)展超低功耗半導(dǎo)體集成電路芯片和高純納米球形硅微粉兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化工作。科學(xué)研究領(lǐng)域，主持和參加的國(guó)家和省部及地方各級(jí)科學(xué)研究及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目超過(guò)20項(xiàng)，在相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域申請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利超過(guò)100項(xiàng)，其中67項(xiàng)專(zhuān)利獲授權(quán)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇。

1999年畢業(yè)于美國(guó)辛辛那提大學(xué)（University of Cincinnati）電機(jī)工程系。曾先后在世界500強(qiáng)的美國(guó)英格索蘭（Ingersoll-Rand）公司任實(shí)驗(yàn)室主任和美國(guó)杜邦（DuPont）公司任高級(jí)工程師。2008年1月作為外籍專(zhuān)家由中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生所專(zhuān)門(mén)引進(jìn)任學(xué)術(shù)帶頭人，組建微納米光電器件和納米材料及制造技術(shù)研究課題組，同時(shí)開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化工作。2008年分別榮獲蘇州市“姑蘇創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才”和“蘇州工業(yè)園區(qū)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才”獎(jiǎng)勵(lì)；2009和2010連續(xù)兩年榮獲得國(guó)家外專(zhuān)局引進(jìn)國(guó)外技術(shù)、管理人才資助獎(jiǎng)勵(lì)；2011年榮獲“蘇州工業(yè)園區(qū)十大海外歸國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才”稱(chēng)號(hào)；2012年榮獲南京市首屆“321人才引進(jìn)計(jì)劃”獎(jiǎng)勵(lì)；2013年榮獲江蘇省丹陽(yáng)市“高層次海歸創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新人才”獎(jiǎng)勵(lì)；2015年榮獲安徽省“蕪湖市高層次科技人才團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才”獎(jiǎng)勵(lì)。

參考文獻(xiàn)：

李勇，王新宇.球形硅微粉制備方法與應(yīng)用研究

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/茜茜）

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