球形硅微粉

Spherical silica powder 

    球形硅微粉可分为准球形硅微粉和真球形硅微粉，准球形硅微粉的球形率在20%～30%，真球形硅微粉的球形率在95%～99%，我司的生产球形硅微粉选用高品质石英原矿，经独特工艺加工而成的一种高强度、高硬度、惰性的球型颗粒，其主要成分SiO2含量99.5%以上，密度为2.65，莫氏硬度为7～7.5，细度在400目至10000目之间，白度在92～96之间。其具有合理可控的粒度范围，外观为白色粉末状。 我司采用独特的技术和工艺路线批量生产球形二氧化硅（SiO2）微粉（简称硅微粉），产品的球化率、真球率、熔融率和高纯度等指标达到或超过国际同类产品技术指标水平。我司生产的高品质球形硅微粉，具有极低的吸油率、混合粘度和摩擦系数。其独特的球粒结构，与其他棱角形石英粉（硅微粉）相比，粉体流动性好，粉体堆积形成的休止角小，因而在与有机高分子材料混合时分密实，增强机体的强度，而且易分散、混料均匀、可明显增加材料的流动性。

球形粒度分析图

（一） 球形硅微粉特性和用途：

Spherical silica powder property and use

    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。

     鉴于上述特性，球形硅微粉可广泛应用于大规模、超大规模集成电路封装及电子元器件、高压电器件的绝缘浇注；也可用于高级橡胶轮胎、硅橡胶、硅基基板材料、高档油墨、涂料、密封胶、粘合剂、电子陶瓷、光学石英玻璃、工程塑料增强改性、功能塑料薄膜、拉制光导纤维、医用牙科材料、化妆品以及化工医药、环保等众多领域。球形硅微粉已经成为许多高科技领域最重要、最关键的基础原料之一。

（二）球形硅微粉的产品规格分类和产品理化技术指标：Specification classification and technology index for spherical silica powder

说明：表1所列的规格为参考规格。如用户有特殊需要，以合同为准。

Note. The specifications listed in table 1 are for common uses, and may vary according to contract when specified by users.

（三）球形硅微粉的主要用途：Main use for spherical silica powder

为什么要球形化？首先，球的表面流动性好，与树脂搅拌成膜均匀，树脂添加量小，并且流动性最好，粉的填充量可达到最高，重量比可达90.5%，因此，球形化意味着硅微粉填充率的增加，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，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。其次，球形化制成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，因此，球形粉塑封料封装集成电路芯片时，成品率高，并且运输、安装、使用过程中不易产生机械损伤。其三，球形粉摩擦系数小，对模具的磨损小，使模具的使用寿命长，与角形粉的相比，可以提高模具的使用寿命达一倍，塑封料的封装模具价格很高，有的还需要进口，这一点对封装厂降低成本，提高经济效益也很重要。

球形硅微粉主要用于大规模和超大规模集成电路的封装上，根据集程度（每块集成电路标准元件的数量）确定是否球形硅微粉，当集程度为1M到4M时，已经部分使用球形粉，8M到16M集程度时，已经全部使用球形粉。250M集程度时，集成电路的线宽为0.25μm，当1G集程度时，集成电路的线宽已经小到0.18μm，目前计算机PⅣ 处理器的CPU芯片，就达到了这样的水平。这时所用的球形粉为更高档的，主要使用多晶硅的下脚料制成正硅酸乙脂与四氯化硅水解得到SiO2，也制成球形其颗粒度为 -（10～20）μm可调。这种用化学法合成的球形硅微粉比用天然的石英原料制成的球形粉要贵10倍，其原因是这种粉基本没有放射性α射线污染，可做到0.02PPb以下的铀含量。当集程度大时，由于超大规模集成电路间的导线间距非常小，封装料放射性大时集成电路工作时会产生源误差，会使超大规模集成电路工作时可靠性受到影响，因而必须对放射性提出严格要求。而天然石英原料达到(0.2～0.4) PPb就为好的原料。现在国内使用的球形粉主要是天然原料制成的球形粉，并且也是进口粉。

（四）球形硅微粉技术简析：Technology analysis for spherical silica powder

球形硅微粉技术是以天然优质石英矿物为基本原料，现采用两种主要工艺制成：1、采用溶胶-凝胶技术，在分散剂和球形催化剂存在的条件下，制备出符合电子封装材料要求的高纯球形纳米非晶态硅微粉；2、采用火焰法或离子火焰法熔融成球型的非晶态硅微粉。目前在高端用户市场，如集成电路封装都采用第二种工艺制成。打破了美、日、德等少数国家对该技术的垄断局面，表明我国球形硅微粉研究获得新的重大进展。制备球形硅微粉的方法还有交流高频等离子体熔融法、气体燃烧火焰法以及高温熔融喷射法。

（五）球形硅微粉的前景：Outlook for spherical silica powder

球形硅微粉主要用于大规模集成电路封装，在航空航天、精细化工、可擦写光盘、大面积电子基板、特种陶瓷及日用化妆品等高新技术领域也有应用，它在环氧树脂体系中作为填料后，可节约大量的环氧树脂。市场前景非常广阔。

随着我国微电子工业的迅猛发展，大规模、超大规模集成电路对封装材料的要求越来越高，不仅要求其超细，而且要求高纯度，特别是对于颗粒形状提出球形化要求。但制备球形硅微粉是一项跨学科高难度工程，目前世界上只有美国、日本、德国、加拿大和俄罗斯等少数国家掌握此技术。众所周知，目前国内采购的球形球形氧化硅主要来自于日本、韩国，进口的球形球形氧化硅价格高，且运输周期长。国内生产的高质量球形球形氧化硅，具有本土化优势，完全可以替代进口。