■ 信息来源 | 粉体网、2024石英大会（本文由“SAGSI 硅基新材料”整理后发布，转载请注明出处）
北京国化新材料技术研究院联联合中国石油和化学工业联合会中小企业工作委员会、中关村光伏产业联盟、硅产业绿色发展联盟等单位拟于2024年4月24-26日在上海举办“第二届硅基新材料技术交流会”（点击链接查看会议详情）
以“前沿、高端、突破”为主题，针对“硅基前沿材料及技术”、“高性能二氧化硅材料”、“高纯氮化硅材料”三个论坛进行深入交流。欢迎前来报名！
长按二维码，在线报名
硅微粉是由天然石英或熔融石英经破碎、球磨（或振动、气流磨）、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉。按照形貌上可分为角形硅微粉和球形硅微粉，其中球形硅微粉在大规模集成电路封装、电子电工器件用覆铜板填充、涂料、医药等领域有广泛应用。球形硅微粉为白色粉末，具有粒径均一、球形化率高、高流动性、绝缘性能好、低磁性异物、低介电常数、低介质损耗、线性膨胀系数小等一系列优良特性。球形硅微粉产品外貌及扫描电镜下的形态
（1）球的表面流动性好。与树脂搅拌成膜均匀，使得树脂的添加量小，硅微粉的填充量达到最高，因此球形化意味着硅微粉填充率的增加，而硅微粉的填充率越高，其热膨胀系数就越小，导热系数也越低，也就越接近单晶硅的热膨胀系数，由此生产的电子元器件的使用性能也越好。（2）与角形硅微粉制成的塑封料相比，球形的塑封料应力集中最小、强度最高，当角形粉的塑封料应力集中为1时，球形粉的应力仅为0.6。由此制成的微电子器件成品率高，便于运输、安装，并且在使用过程中不易产生机械损伤。（3）球形粉摩擦系数小，对模具的磨损小,与角形粉相比，模具的使用寿命可提高一倍。目前，球形硅微粉的制备方法主要包括物理法、化学法及物理化学法。其中，物理制备方法主要包括火焰成球法、高温熔融喷射法、自蔓延低温燃烧法、等离子体法、高温煅烧球形化等；化学制备方法主要包括气相法、水热合成法、自蔓延低温燃烧法、溶胶-凝胶法、沉淀法和微乳液法等。目前工业上以物理法制备为主。物理法中易于实现工业化大规模生产的方法为火焰成球法，具体工艺流程为：首先对高纯石英砂进行粉碎、筛分和提纯等前处理，然后将石英微粉送入燃气-氧气产生的高温场中，进行高温熔融、冷却成球，最终形成高纯度球形硅微粉。该技术的关键是加热装置要求有稳定的温度场、易于调节温度范围以及不要对石英粉造成二次污染。主要生产设备包括粉料定量输送系统、燃气量控制和混合装置、气体燃料高温火焰喷枪、冷却回收装置等。
国外：
1、日本龙森公司
2、日本电化学株式会社
3、日本新日铁公司
4、日本雅都玛公司
......
国内：
1、江苏联瑞新材料股份有限公司
2、苏州锦艺新材料科技股份有限公司3、浙江华飞电子基材有限公司4、兰陵县益新矿业科技有限公司5、安徽壹石通材料科技股份有限公司6、苏州纳迪微电子有限公司7、东海县晶盛源硅微粉有限公司8、广东南海鑫川矿业有限公司9、连云港瑞创新材料科技有限公司10、江苏中腾石英材料科技有限公司......球形硅微粉用作填充料可以极大提高制品刚性、耐磨性、耐侯性、抗冲击、抗压、抗拉性、耐燃性、良好的耐电弧绝缘特性和抗紫外线辐射的特性。用球形硅微粉填充的环氧树脂塑封料的导热系数小，膨胀系数小，可作为大规模、超大规模集成电路理想的基板材料和封装材料。球形硅微粉因为具有高电绝缘性、高热稳定性、耐酸碱性、耐磨性等，作为功能填料应用于覆铜板中，可以明显改善覆铜板的力学、热学和电学性能，还可以通过表面处理或者表面改性，增加与环氧树脂的相容性，提高两者的结合力，提高产品刚性等强度。球形硅微粉通过一种创新的工艺方法制造而成，可获得较窄的粒径分布，较大的表面积，具有如下独特性能：它的较小平均粒径决定其良好的平滑性；它的较窄粒径分布决定其良好的流动性和触感；它的较大比容积决定其化妆品配方更经济。它的较大比表面积使其具备了良好的吸收功能，可用于香料、营养物及保护化学品。高纯球形硅微粉作为节能矿物原料，应用于特种耐高温陶瓷材料中，能有效降低烧成温度和提高成品率等。高纯球形硅微粉作为载体、填料，被广泛应用于提高陶瓷制品的韧性、光洁度；由球形硅微粉与高性能树脂、陶瓷为基体的先进复合材料制成的耐高温陶瓷基复合材料是用于飞机、火箭、卫星、飞船等航空航天飞行器的理想防热瓦片材料。应用于精密陶瓷、电子陶瓷、高级陶瓷、人造莫来石材料、搪瓷釉和特种耐火材料，具有介电性能优异，热膨胀系数低，电绝缘性好，在氧化中形成多层保护层，具有良好的力学性能和抗高温抗氧化性能，还可以解决陶瓷的脆性问题。陶瓷中加入球形硅微粉后，更加致密、耐热冷疲劳、强度大大提高。特种耐火材料中加入球形硅微粉后具有良好的流动性、烧结性、结合性、填充气孔性能等使之特种耐火材料具有结构密、强度高、耐磨损、抗侵蚀等特性。球形硅微粉优良的物理性能、极高的化学稳定性、和独特的光学性质，已经成为许多高科技领域最基础、最重要、最关键的原料。高纯球形硅微粉具有常规SiO2所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。它添加到涂料中能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性。将高纯球形硅微粉作掺杂到紫外光固化涂料中，明显地提高了紫外光固化涂料的硬度和附着力，还减弱了紫外光固化涂料吸收UV辐射的程度。从而降低了紫外光固化涂料的固化速度。 高纯球形硅微粉拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构。同时增加了涂料的强度和光洁度，提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不变。 填料添加量对油漆、涂料粘度的影响至关重要，在油漆、涂料中使用球形硅微粉作功能性填料能有效提高油漆、涂料质量，使油漆、涂料达到低收缩率、低粘度、高添加量、高耐磨性和良好贮存性的目的。当前，球形硅微粉在大规模集成电路封装上和IC基板行业应用较多，如用于芯片封装的环氧模塑料和液体封装料以及高性能基板等。一般的硅微粉为不规则的角形结构，尽管其成本较低，但其具有较差的流动性和在加工中易损伤模具，因此，角形硅微粉难以广泛应用于大规模与超大规模集成电路。随着现代微电子技术向高集成度、高密度和小型化方向快速发展，市场对大规模与超大规模集成电路的环氧塑封料中球形硅微粉的需求越来越大，要求也越来越高。用于集成电路封装的环氧塑封料中的硅微粉用量一般占70～90wt%，当集成度为1～4M时，要求加入部分球形硅微粉；而集成度为8～16M时，则要求必须全部使用球形硅微粉。
球形硅微粉作为一种功能性工业材料，市场应用前景十分广阔，行业发展空间巨大。据不完全统计，全球对各类球形硅微粉的年均需求总量保守估计在50万吨以上，总市值约400亿元左右，同时，该市场每年还保持着20%左右的增幅。由于日本、美国等国外生产厂商对球形硅微粉的专用生产设备与技术实行垄断和封锁，导致我国高端球形硅微粉长期依赖进口，相关国产化生产设备与技术研发进展较缓慢。
随着我国半导体集成电路与电子电工器件行业的发展，市场上对高档球形硅微粉的需求量每年呈几何倍数增长。面对巨大的市场需求，突破高档球形硅微粉的生产技术，打破国外产品的长期垄断对我国半导体集成电路与电子电工器件行业的发展具有重要意义。同时，实现球形硅微粉产品的大规模国产化，将作为配合国家实现电子芯片国产化的重点基础材料工程，也是推动我国电子信息产业跨界技术整合，抢占先进电子材料技术制高点的战略举措。为助力球形硅微粉产业技术突破，我院拟于2024年4月24-26日在上海举办“2024第二届硅基新材料技术交流会”，议题包括“电子级球形硅微粉的制备及应用”，诚邀业内人士共同交流。【免责声明】本平台部分内容转载于网络，目的在于传递更多信息，并不代表本平台赞同其观点和对其真实性负责；若有侵犯您的权益或其他不适宜之处，请联系我们，并提供相关证明，本平台将及时处理。如其他媒体、网站或个人转载使用，需保留本平台注明的“稿件来源”，并自负法律责任。