球形硅微粉主要用于大規(guī)模集成電路封裝,在航空、航天、精細(xì)化工、可擦寫光盤、大面積電子基板、特種陶瓷及日用化妝品等高新技術(shù)領(lǐng)域也有應(yīng)用,它在環(huán)氧樹(shù)脂體系中作為填料后,可節(jié)約30%的環(huán)氧樹(shù)脂,市場(chǎng)前景十分廣闊。中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家預(yù)計(jì),到2010年僅我國(guó)對(duì)球形硅微粉的需求即達(dá)2~3萬(wàn)噸,高純硅微粉為10萬(wàn)噸,年均增長(zhǎng)率均超過(guò)20%。世界對(duì)球形硅微粉的需求量將超過(guò)30萬(wàn)噸,價(jià)值數(shù)百億元。隨著我國(guó)微電子工業(yè)的迅猛發(fā)展,大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路對(duì)封裝材料的要求越來(lái)越高,不僅要求其超細(xì)而且要求高純度,特別是對(duì)于顆粒形狀提出球形化要求。但制備球形硅微粉是一項(xiàng)跨學(xué)科高難度工程,目前世界上只有美國(guó)、日本、德國(guó)、加拿大和俄羅斯等少數(shù)國(guó)家掌握此技術(shù)。
為打破國(guó)外對(duì)我國(guó)球形硅微粉生產(chǎn)技術(shù)與專用設(shè)備的嚴(yán)密封鎖,“十五”以來(lái)我國(guó)有20多家研究單位先后對(duì)該技術(shù)裝備進(jìn)行了攻關(guān)。中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹說(shuō),不少單位在這方面取得了突破性進(jìn)展,如:中科院過(guò)程工程研究所研制成功高純球形硅微粉制備新工藝;湖北省建材研究設(shè)計(jì)院與清華大學(xué)材料系合作開(kāi)展高純超細(xì)球形化硅微粉研究已通過(guò)省級(jí)鑒定;武漢大學(xué)采用化學(xué)合成技術(shù)制備球形硅微粉,技術(shù)指標(biāo)達(dá)到日本Nippon Shokuba公司KE-P系列產(chǎn)品的水平;湖北武漢帥爾光電子粉體新材料有限公司研制的超大規(guī)模集成電路封裝料用球形硅微粉項(xiàng)目;四川省綿陽(yáng)市三慧硅質(zhì)材料有限公司研制的高純超細(xì)球形硅微粉成型技術(shù)項(xiàng)目,列入2003年國(guó)家科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目;云南超微新材料有限責(zé)任公司研制的高溫熔融方法生產(chǎn)球形熔融硅微粉項(xiàng)目,進(jìn)入2004年國(guó)家新材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng);海南省地質(zhì)勘查局粉體材料工程技術(shù)研究中心以精選的結(jié)晶型石英砂為原料,成功制成球形硅微粉,產(chǎn)品適用于電子塑封材料。
2005年以來(lái)更是出現(xiàn)一批重量級(jí)成果:2005年8月,江蘇省連云港市晶瑞石英工業(yè)開(kāi)發(fā)研究院承擔(dān)的高頻等離子制備球形硅微粉關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品,通過(guò)了部級(jí)鑒定,并已建成50噸/年中試生產(chǎn)線,技術(shù)水平國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,產(chǎn)品主要性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平;2006年3月,連云港東海硅微粉有限責(zé)任公司承擔(dān)的微米級(jí)集成電路用化學(xué)合成球型硅微粉項(xiàng)目,通過(guò)江蘇省科技廳主持的科技成果鑒定,打破了國(guó)外在化學(xué)合成球型硅微粉領(lǐng)域的壟斷地位,技術(shù)和工藝設(shè)備達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白;2006年7月,中國(guó)凱盛國(guó)際工程有限公司與蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合研發(fā)的高純球形石英粉產(chǎn)品工業(yè)化制備技術(shù)及專用生產(chǎn)設(shè)備開(kāi)發(fā)項(xiàng)目通過(guò)鑒定,其技術(shù)、設(shè)備為國(guó)內(nèi)首創(chuàng),產(chǎn)品的球形化率、玻璃化率和分散性等主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn),并已形成450噸/年的生產(chǎn)規(guī)模,產(chǎn)品可替代進(jìn)口。
我國(guó)盛產(chǎn)石英并且礦源分布較廣,全國(guó)范圍內(nèi)的大小硅微粉廠近百家,基本上都屬于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。這些生產(chǎn)企業(yè)大多規(guī)模小、品種單一,采用非礦工業(yè)的常規(guī)加工設(shè)備,在工藝過(guò)程中缺乏系統(tǒng)的控制手段,致使硅微粉產(chǎn)品的純度、粒度以及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差,無(wú)法與進(jìn)口產(chǎn)品抗衡。這些企業(yè)中真正能夠生產(chǎn)高純、超微硅微粉的很少,主要分布于江蘇連云港和徐州、浙江湖州以及河北、青海等地,其主打產(chǎn)品集中在600目以下,使用領(lǐng)域一般為電工產(chǎn)品環(huán)氧樹(shù)脂澆注料填料以及電子分立元件的封裝和冶金、陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。
為搶占高端市場(chǎng)國(guó)內(nèi)有眼光的企業(yè)近年來(lái)紛紛上馬建設(shè)球形硅微粉項(xiàng)目。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家不完全統(tǒng)計(jì),主要包括:山西長(zhǎng)治莊益通硅業(yè)有限公司的電子級(jí)球形硅微粉項(xiàng)目,屬國(guó)家863重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目,總投資5200萬(wàn)元,2006年上半年投產(chǎn),年產(chǎn)電子級(jí)球形硅微粉1000噸;重慶錦藝硅材料開(kāi)發(fā)有限公司首期5萬(wàn)噸硅微粉項(xiàng)目2006年7月1日投產(chǎn),“十一五”期間將建成年產(chǎn)20萬(wàn)噸硅微粉、5000噸球形硅微粉、2000噸多晶硅生產(chǎn)線為核心項(xiàng)目的西部硅產(chǎn)業(yè)基地;黑龍江省通河縣寶通石英產(chǎn)品有限公司引進(jìn)江蘇省連云港市晶瑞石英工業(yè)開(kāi)發(fā)研究院開(kāi)發(fā)的高頻等離子制各球形硅微粉關(guān)鍵技術(shù),總投資8700萬(wàn)元,年產(chǎn)球形硅微粉1000噸,2006年8月份巳完成前期準(zhǔn)備工作;江西遂川縣招商局計(jì)劃總投資逾1億元,興建高純和球形硅微粉加工廠及生產(chǎn)線5條,形成年產(chǎn)高純和球形硅微粉4000噸的能力;湖北荊化實(shí)業(yè)股份有限公司引進(jìn)武漢大學(xué)最新研制的低應(yīng)力環(huán)氧塑封料球形硅微粉技術(shù),將形成4000噸/年生產(chǎn)能力。