中國粉體網(wǎng)訊  一噸石英礦石多少錢？把它制成球形粉體又是多少錢呢？蘭陵益新礦業(yè)科技有限公司給出了答案：石英礦石每噸幾十元到幾百元不等，而通過加工生產球化以后的產品，能賣到上萬到十幾萬一噸，最后產品價格能夠提升上百倍。

來源：錦藝新材官網(wǎng)

這是為何呢？

原來，石英礦石可以經過一系列加工工藝制造成球形硅微粉、高純球形硅微粉，而球形硅微粉是大規(guī)模集成電路封裝和IC基板行業(yè)的關鍵材料，如用于芯片封裝的環(huán)氧模塑料和液體封裝料以及高性能基板，在航空、航天、汽車、物聯(lián)網(wǎng)及特種陶瓷等高新技術領域有諸多應用。由于日本、美國等國外生產廠商對球形硅微粉的專用生產設備與技術實行壟斷和封鎖，導致我國高端球形硅微粉長期依賴進口，相關國產化生產設備與技術研發(fā)進展較緩慢。我國球形硅微粉以往大部分依賴于進口，國內僅有聯(lián)瑞新材、壹石通、華飛電子、錦藝新材、益新科技等少數(shù)企業(yè)具有生產球形硅微粉的能力，因此價格居高不下。那么，這種球形硅微粉是如何制成的呢？

球形硅微粉的制備

目前，球形硅微粉的制備方法主要包括物理法、化學法及物理化學法。其中，物理制備方法主要包括火焰成球法、高溫熔融噴射法、等離子體法、高溫煅燒球形化等；化學制備方法主要包括氣相法、水熱合成法、自蔓延低溫燃燒法、溶膠-凝膠法、沉淀法和微乳液法等。

火焰成球法

火焰成球法首先要對高純石英砂進行充分的粉碎，并通過篩分、提純后在燃氣-氧氣環(huán)境下放置石英微粉，通過高溫熔融和冷卻成球后可獲得高純度球形硅微粉�；鹧娉汕蚍ㄖ苽淝蛐喂栉⒎鄄挥每紤]電磁場內離子流動等現(xiàn)象，生產工藝更加簡單，有利于進行大規(guī)模生產，發(fā)展前景較好。

高溫熔融噴射法

高溫熔融噴射法是把物料置于高溫場中將其熔化使之成為熔融體，在熔融體流出的瞬間，以通過噴霧器的高壓空氣進行噴吹，熔融物被高速氣流分散打碎成霧狀小液滴，再被迅速冷卻，小液滴遇冷便快速自然收縮成表面光滑的球狀顆粒。高溫熔融噴射法是最易保證球形化和無定形率的方法。但是，爐體高溫材料、粘稠的石英熔融體霧化以及防止二次污染等一系列關鍵技術沒有突破，用于制造高純球形硅微粉難度很大。

高溫等離子體熔融法

高溫等離子體熔融法是利用交流或直流電弧等離子體產生的高溫氣體作熱源，將石英粉體噴射到等離子焰中，粉體受熱熔化并瞬間氣化，再經驟冷，經旋風和布袋收集，便得到球狀硅微粉。其特點是加熱溫度高，可以獲得比化學燃燒高5倍以上的溫度（3000K以上）場，高溫高熱和高活性氣氛使化學反應進行非常迅速，導致化學液相法難以合成的高溫相化合物快速生成（如氮化物、碳化物和硼化物等）；當反應物料離開等離子體時，經急驟冷卻，粒子不再長大；可根據(jù)不同需要形成不同氣氛的等離子態(tài)，反應物選擇范圍寬。

但等離子體技術難度很大，首先，等離子體溫度場受等離子體的磁性、電性能影響，溫度場小而集中，加熱裝置穩(wěn)定的高溫場不易控制，溫度范圍不易調整；其次，等離子體的能量和射流的產生是由電流通過電離的氣體介質實現(xiàn)的，過多地稀釋等離子體就會中斷電流，失去作用。這些因素使得產品球化率不易控制，很難形成規(guī)模生產。

氣相法

氣相法是氣相二氧化硅通過氯硅烷在氫氧焰中高溫水解縮聚而生成二氧化硅粒子，然后經過驟冷，顆粒驟聚、氣固分離、脫酸等后處理工藝而獲得。這種方法制備的球形硅微粉在純度上比較高，其粒徑在15nm~35nm之間，比表面積為65m2/g~355m2/g，質量分數(shù)也超過了99.9%，但是在有機物中很難分散，容易為環(huán)境帶來污染。

沉淀法

沉淀法制備球形硅微粉是以水玻璃和酸化劑為原料，適時加表面活性劑同時控制反應溫度，在溶液達到一定pH值時加入穩(wěn)定劑，所得沉淀經洗滌、干燥、煅燒后即得到納米球形硅微粉。用沉淀法的制備球形硅微粉粒徑非常均勻，成本很低，工藝流程簡單，容易控制，能夠在工業(yè)生產中進行應用，不過缺陷是可能會發(fā)生團聚的問題。

水熱合成法

水熱合成法一般是在高溫150℃~350℃高溫與高氣壓條件下，讓無機、有機化合物與水化合，通過強烈對流讓離子、分子、離子團等進入放有籽晶的生長區(qū)，最終獲得過飽溶液與結晶。對無機物進行過濾、洗滌和干燥能夠形成超細、高純的微粒子。通過水熱合成法制備球形硅微粉，省去了一般液相合成法需通過煅燒轉換成氧化物的過程，降低了硬團聚的形成幾率。

溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是指將含高化學活性組分的化合物經過溶液、溶膠、凝膠而固化，再經熱處理形成氧化物或其他化合物固體的方法。溶膠-凝膠法制備二氧化硅微球往往采用硅酸酯（TMOS和TEOS等）作為硅源，以醇為溶劑，在酸性或堿性條件下硅酸酯首先經過水解、縮合化學反應過程形成穩(wěn)定的二氧化硅溶膠體系，溶膠再經陳化逐漸形成凝膠，凝膠經過干燥、燒結固化后最終得到球形二氧化硅粉體材料。

微乳液法

微乳液法是利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成均勻的乳液，使成核、生產、聚結、團聚等過程局限在一個微小的球形液滴內，從乳液中析出固相，形成球形顆粒。

國內球形硅微粉企業(yè)生產情況

聯(lián)瑞新材

江蘇聯(lián)瑞新材料股份有限公司一直專注于電子級硅微粉產品的研發(fā)、生產和銷售，是國內規(guī)模領先的電子級硅微粉企業(yè)，在覆銅板和環(huán)氧塑封料領域的應用始終保持70%以上，通過持續(xù)近40年的技術積累，助力實現(xiàn)我國芯片關鍵材料的自主可控。目前公司電子級硅微粉產品年產量高達十萬噸，市場占有率位居全國第一、世界前列。

聯(lián)瑞新材近日在接受機構調研時表示，年產15000噸高端芯片封裝用球形粉體生產線建設項目已處于點火試車階段，產能釋放預計在2023年三、四季度。

雅克科技

江蘇雅克科技股份有限公司子公司華飛電子目前已成為國內知名硅微粉生產企業(yè)。公司主要產品已與世界頂尖硅微粉生產商日本電氣化學工業(yè)株式會社、日本新日鐵Micron等公司的部分產品處于同一水平。公司持續(xù)研發(fā)投入，現(xiàn)已獲得4項球形硅微粉相關發(fā)明專利，通過自主創(chuàng)新掌握了業(yè)內先進的原料配方技術、無污染研磨技術、混合復配技術、高溫球形化技術，精密分級技術和表面處理技術等。

2023年8月3日，雅克科技在投資者互動平臺表示，公司Low-α球形硅微粉產線已經建設完成，產品主要應用于集成電路封裝領域。

壹石通

在電子通信功能填充材料領域，安徽壹石通材料科技股份有限公司通過特有的Low-α粉體制備技術、流化床氣流粉碎技術，可賦予二氧化硅粉體材料磁性異物含量低、粒徑分布窄、穩(wěn)定性好、介電常數(shù)低、介質損耗低等特性，滿足高頻高速、低延時、低損耗、高可靠的信號傳輸要求，已為日本雅都瑪?shù)热枕n企業(yè)長期穩(wěn)定供貨。

來源：壹石通招股說明書

在電子通信功能填充材料領域，公司開發(fā)出用于5G高頻高速覆銅板的熔融二氧化硅和球形二氧化硅，其技術特點符合先進通信（5G）用覆銅板對信號傳輸速度、傳輸質量的更高要求，成功應用于先進通信（5G）用高頻高速線路板中。

錦藝新材

蘇州錦藝新材料科技股份有限公司是覆銅板用無機功能粉體材料市占率領先企業(yè)。根據(jù)中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會組織開展的科技成果鑒定，公司化學合成球硅開發(fā)的工藝屬于“國際首創(chuàng)”，“避開了國外的技術封鎖，極大地提升我國高端球形硅微粉的加工水平，產品性能指標達到國際領先水平”。公司高性能球形硅微粉產品被認定為2021年度省級專精特新產品。

來源：錦藝新材官網(wǎng)

在球形粉體制備技術方面，公司是國內少有的能夠同時提供多種制備原理，且滿足覆銅板等高技術標準的球形硅微粉供應商。在國內主流廠商大部分球硅產品所在的火焰法球硅領域，公司火焰法球形硅微粉具有一定性能優(yōu)勢。直燃法球形硅微粉經客戶認證可實現(xiàn)進口替代，與公司化學合成球形硅微粉組合，能夠在當前覆銅板最高技術等級代表如Megtron8級高速覆銅板、IC載板以及類載板SLP等領域廣泛應用，是目前業(yè)內廠商能夠提供的最高等級粉體材料之一。

益新科技

蘭陵縣益新礦業(yè)科技有限公司是一家專業(yè)從事硅基新材料及高導熱散熱材料球形化研發(fā)及產業(yè)化生產的民營企業(yè)。益新科技通過自主研發(fā)的熔融球化爐，對石英礦石進行制粉加工，然后再對角形粉進行火焰熔融成球，變成球形硅微粉，廣泛應用于觸控模組、航空航天、特種陶瓷、微電子、新能源等諸多領域。公司在國內率先打破國際技術封鎖，自主創(chuàng)新掌握熔融球化爐技術的國家高新技術企業(yè)，實現(xiàn)國產替代。生產的球形硅微粉項目業(yè)內唯一入選“省重大科創(chuàng)工程”，填補了山東高端硅基材料空白。

來源：益新科技官網(wǎng)

據(jù)了解，益新科技通過加工生產球化以后的球形硅微粉產品，能賣到十幾萬一噸，與礦石相比提升至少245倍！益新科技的球形硅微粉應用非常廣泛，它不但適用于大規(guī)模集成電路封裝的應用，在一些高端應用領域也大有用途。比如充分發(fā)揮球形硅微粉的輕質、高強、耐腐蝕，還有一些光學特性原理，將其應用于深海探測上，另外在航空航天領域，5G通訊，還有一些高檔陶瓷，包括一些日用化妝品上，球形硅微粉都有應用。

參考來源：

閃電新聞.“點石成金”新技術讓小石頭變身“金疙瘩”  打破技術封鎖實現(xiàn)替代進口

愛臨沂 觀天下.“點石成金”新技術填補省內高端硅基材料空白

郭倩等.溶膠-凝膠法制備二氧化硅微球研究進展概述

胡修權等.我國球形石英粉開發(fā)狀況及發(fā)展思考

謝強等.火焰熔融法制備電子封裝用球形硅微粉制備與表征

李勇等.球形硅微粉制備方法與應用研究

各公司官網(wǎng)、年報、招股說明書、東方財富網(wǎng)、新浪財經、同花順財經等

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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