中國(guó)粉體網(wǎng)訊 目前，基于表面改性、粒徑、純度和粉體形貌等優(yōu)勢(shì)，高頻高速、HDI基板等較高技術(shù)等級(jí)的覆銅板一般都采用經(jīng)改性后的高性能球形硅微粉（通常為中位粒徑3μm以下，經(jīng)表面改性后的粉體）。隨著近年來(lái)下游終端設(shè)備的性能升級(jí)，覆銅板對(duì)于各類無(wú)機(jī)功能材料的需求快速上升。其中，高性能球形硅微粉所占的比例逐年擴(kuò)大，達(dá)到40%以上。
在實(shí)際應(yīng)用中，由于制備原理路徑的不同，球形硅微粉的基礎(chǔ)性能也有較大差異。目前市場(chǎng)中能夠達(dá)到量產(chǎn)條件的球形硅微粉主要有三種技術(shù)路徑，即火焰熔融球形硅微粉，直燃/VMC法球形硅微粉和化學(xué)合成球形硅微粉，性能（如粒徑、球化率等）和單價(jià)依次上升。
據(jù)悉，日系領(lǐng)先企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)占據(jù)球形硅微粉市場(chǎng)的技術(shù)主導(dǎo)地位，近年來(lái)，日本廠商逐漸調(diào)整產(chǎn)品重心，收縮火焰熔融法球形硅產(chǎn)能和研發(fā)投入，將產(chǎn)能和研發(fā)重心聚焦于VMC法等球形硅微粉上，目前火焰法球形硅微粉市場(chǎng)主要由國(guó)內(nèi)廠商占據(jù)。
球形硅微粉生產(chǎn)工藝流程（圖源：聯(lián)瑞新材招股說(shuō)明書）
火焰法球形硅微粉是以天然氣為可燃?xì)怏w、氧氣為助燃劑，將其分別導(dǎo)入到球化爐中，點(diǎn)火后產(chǎn)生高溫火焰，當(dāng)精選的角形硅微粉進(jìn)入高溫火焰時(shí)其角形表面吸收熱量而呈熔融狀態(tài)，熱量進(jìn)一步被傳遞到粉體內(nèi)部，粉體顆粒完全呈熔融狀態(tài)，在表面張力的作用下，將非球形硅微粉形成液態(tài)球形熔融體，進(jìn)而冷卻成固體球形顆粒。通過火焰法加工成球形的二氧化硅粉體材料，具有流動(dòng)性好、應(yīng)力低、比表面積小和堆積密度高等優(yōu)良特性。
但是，由于制備工藝導(dǎo)致的比表面積等指標(biāo)限制，火焰熔融法球形硅微粉無(wú)法完全滿足M6級(jí)以上高速覆銅板的性能需求，一般還會(huì)選擇添加直燃法/VMC原理或化學(xué)合成法制備的球形硅微粉。類載板SLP和IC載板等領(lǐng)域，由于技術(shù)指標(biāo)要求更高，一般會(huì)選用純度、球形度接近100%的化學(xué)合成法球形硅微粉。
日本研究人員曾以金屬粉體為原料，將氬氣和氧氣的混合氣體導(dǎo)入到密閉容器內(nèi)，以20L/min的流量向燃燒器供給氧氣，以10L/min的流量向燃燒器供給氫氣，利用點(diǎn)火裝置點(diǎn)火，形成由氧氫焰組成的燃燒火焰。然后，通過控制裝置以0.5s的間隔開關(guān)球閥，同時(shí)，用具有1kg/cm2氣體壓力的氫氣將金屬粉體供給燃燒器中。于是，金屬粉體在燃燒器的火口上方飛舞，形成粉塵云。此粉塵云通過上述燃燒火焰點(diǎn)燃，經(jīng)過爆燃后能夠獲得大量的氧化物超微粒子。合成產(chǎn)生的氧化物超微粒子云通過電氣捕集器，完成氧化物超微粒子的采集。將此方法獲得的氧化物超微粒子利用透射電子顯微鏡(TEM)觀察，可以獲得粒徑約100nm的球形氧化硅微粒子。
VMC法采用金屬硅制備出的亞微米級(jí)球形二氧化硅微粉具有表面光滑、無(wú)定型含量高等特點(diǎn)，然而使用的原料金屬硅容易形成粉塵爆燃，生產(chǎn)過程中存在較大的安全隱患。
2022年，松下電工發(fā)布了最新Megtron 8級(jí)高速覆銅板，其性能指標(biāo)基本超出直燃/VMC法球形硅微粉能夠穩(wěn)定保證的范圍�；瘜W(xué)合成法球形硅微粉由于既有合成路徑及后端加工技術(shù)水平的限制，業(yè)內(nèi)僅有少數(shù)廠商能夠在較高水平下穩(wěn)定保證顆粒分散度、球化率和表面光滑程度等技術(shù)指標(biāo)。
錦藝新材球形硅微粉
化學(xué)合成法和其余的制備方法有明顯的差別，主要是采用溶膠-凝膠技術(shù)，在分散劑和球形催化劑存在的條件下制備出球形硅微粉。用化學(xué)法生產(chǎn)的球形硅微粉，其球形度、球化率、無(wú)定型率都可達(dá)到100％，并且可以達(dá)到很低的放射性指標(biāo)，但其容積密度較低，比表面積大，吸油率高，當(dāng)完全用此種球形粉制成環(huán)氧樹脂模塑料時(shí)，模塑料的密實(shí)性能、強(qiáng)度降低，線性膨脹率變大，影響模塑料的封裝性能，故實(shí)際使用中這種球形硅微粉的最大添加量有限。
參考資料：
錦藝新材招股說(shuō)明書
聯(lián)瑞新材招股說(shuō)明書
李曉冬等：亞微米球形硅微粉的制備技術(shù)研究進(jìn)展，聯(lián)瑞新材
曹宇等：球形石英粉的制備方法及性能表征，中國(guó)建材國(guó)際工程集團(tuán)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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