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        激光粒度儀在硅微粉粒度檢測(cè)中的應(yīng)用

        激光粒度儀在硅微粉粒度檢測(cè)中的應(yīng)用
        濟(jì)南微納  2015-10-29  |  閱讀:2603

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        一、硅微粉

           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。硅微粉呈灰色,顆粒呈球形,極細(xì),最細(xì)顆粒小于0.01UM,平均粒徑0.1-0.3UM,常溫下易結(jié)合成較松的塊狀,具有較高的膠凝性和吸附能力, 硅微粉是一種無毒、無味、無污染的無機(jī)非金屬材料。由于它具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導(dǎo)熱性差、高絕緣、低膨脹、化學(xué)性能穩(wěn)定、硬度大等優(yōu)良的性能,被廣泛用于化工、電子、集成電路(IC)、電器、塑料、涂料、高級(jí)油漆、橡膠、國防等領(lǐng)域。隨著高技術(shù)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,硅微粉亦將步入新的歷史發(fā)展時(shí)期。

            受國內(nèi)微電子工業(yè)的飛速發(fā)展的拉動(dòng),球形硅微粉的用量與日劇增。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,市場(chǎng)前景廣闊。

        二、硅微粉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

        我國硅質(zhì)原料資料資源豐富,有水晶、半透明及乳白色脈石英、變質(zhì)石英巖、沉積石英巖、海相沉積石英砂、河湖相沉積石英砂、粉石英等類型。隨著硅質(zhì)原料被大量開發(fā)利用,高品質(zhì)的硅質(zhì)原料逐漸減少;為了滿足產(chǎn)量逐年提高的硅微粉用原料的要求,部分硅質(zhì)原料必須經(jīng)過礦選提純達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后,才能來加工硅微粉。

           據(jù)調(diào)查,目前國內(nèi)生產(chǎn)硅微粉的能力約25萬噸,主要是普通硅微粉,而高純超細(xì)硅微粉大量依靠進(jìn)口。初步預(yù)測(cè)2005年我國對(duì)超細(xì)硅微粉的需求量將達(dá)6萬噸以上。其中,橡膠行業(yè)是最大的用戶,涂料行業(yè)是重要有巨大潛力的應(yīng)用領(lǐng)域,電子塑封料、硅基板材料和電子電器澆注料對(duì)高純超細(xì)硅微粉原料全部依靠進(jìn)口,僅普通球形硅微粉的價(jià)格2—3萬元/噸,而高純超細(xì)硅微粉的價(jià)格則高達(dá)幾十萬元/噸以上。

           國內(nèi)目前生產(chǎn)的主要是角形結(jié)晶硅微粉和角形榕融硅微粉,雖然能滿足國內(nèi)市場(chǎng)的需求,也有部分出口,但大部分產(chǎn)品檔次叫低。國內(nèi)市場(chǎng)需求的高檔硅微粉如球形硅微粉,超細(xì)硅微粉仍依賴國外進(jìn)口。

        三、硅微粉的粒度控制

          隨著我國微電子工業(yè)、國防工業(yè)及其他高新技術(shù)的飛速發(fā)展,要求硅微粉必須滿足高純、超細(xì)及球形化的要求、所以,硅微粉的加工過程的污染、粒度控制、純度控制、放射性元素控制等問題更需要嚴(yán)格把控。

             硅微粉可按照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類,其粒度大小成為衡量其質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。按用途劃分,硅微粉可劃分為:油漆涂料用硅微粉、環(huán)氧地坪用硅微粉、橡膠用硅微粉、密封膠用硅微粉、. 電子級(jí)和電工級(jí)塑封料用硅微粉、精密陶瓷用硅微粉。不同用途的硅微粉其粒度要求也不一樣。如: 油漆涂料用硅微粉,目數(shù): 600-2500目 。環(huán)氧地坪用硅微粉,目數(shù): 600-1250目。

        按級(jí)別劃分,硅微粉可分為:普通硅微粉、電工級(jí)硅微粉、電子級(jí)硅微粉、熔融硅微粉、超細(xì)硅微粉、“球?!惫栉⒎?。在不同的級(jí)別中對(duì)硅微粉的粒度要求是不一樣的,其中“球粒”硅微粉選用高品質(zhì)石英原礦,細(xì)度在325目至5000目之間, 具有合理可控的粒度范圍,外觀為白色粉末狀。

        四、硅微粉的球形度檢測(cè)

            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)氧樹脂體系中作為填料后,可節(jié)約大量的環(huán)氧樹脂。

            硅微粉為什么要球形化? 首先,球的表面流動(dòng)性好,與樹脂攪拌成膜均勻,樹脂添加量小,并且流動(dòng)性最好,粉的填充量可達(dá)到最高,重量比可達(dá)90.5%。因此,球形化意味著硅微粉填充率的增加,硅微粉的填充率越高,其熱膨脹系數(shù)就越小,導(dǎo)熱系數(shù)也越低,就越接近單晶硅的熱膨脹系數(shù),由此生產(chǎn)的電子元器件的使用性能也越好。

            其次,球形化制成的塑封料應(yīng)力集中最小,強(qiáng)度最高,當(dāng)角形粉的塑封料應(yīng)力集中為1時(shí),球形粉的應(yīng)力僅為0.6,因此,球形粉塑封料封裝集成電路芯片時(shí),成品率高,并且運(yùn)輸、安裝、使用過程中不易產(chǎn)生機(jī)械損傷。

            其三,球形粉摩擦系數(shù)小,對(duì)模具的磨損小,使模具的使用壽命長,與角形粉的相比,可以提高模具的使用壽命達(dá)一倍,塑封料的封裝模具價(jià)格很高,有的還需要進(jìn)口,這一點(diǎn)對(duì)封裝廠降低成本,提高經(jīng)濟(jì)效益也很重要。

            顆粒球形度是顆?;緟?shù)之一。球形度的大小直接影響了顆粒的流動(dòng)性和堆積性。目前球形的度的檢測(cè)主要靠顯微鏡。

        五、激光粒度儀在硅微粉行業(yè)的應(yīng)用

           在球形硅微粉制備及應(yīng)用過程中,球形度及粒度檢測(cè)是至關(guān)重要的。顯微圖像顆粒分析儀,它采用圖像采集與分析軟件,將計(jì)算機(jī)與顆粒粒度及粒形分析理論完美結(jié)合,再或得顆粒圖像的同時(shí),將顆粒的粒度、球形度、長徑比、龐大率、表面等相關(guān)顆粒大小和形狀的表征參數(shù)以特征值和分布形式呈現(xiàn)出來。本次硅微粉測(cè)試采用的是Winner99E,測(cè)試報(bào)告如下:

        處理前                                              處理后

                             

                       


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