熔融硅微粉干什么用

文章来源：https://www.hayond.cn 发布时间：2021-05-22 浏览次数：53

硅微粉是由纯应时粉经过先进的超细研磨工艺加工而成，是一种应用非常广泛的无机非金属材料。它具有介电性能优异、热膨胀系数低、导热系数高、悬浮性能好等优点。由于其优异的物理性能、高化学稳定性、独特的光学性能和合理可控的粒度分布，广泛应用于光学玻璃、电子封装、电气绝缘、高档陶瓷、油漆涂料、精密铸造、硅橡胶、医药、化学品、电子元器件、超大型集成电路、移动通信、手提电脑、航空航天等生产领域。硅微粉仍然是生产多晶硅的重要原料。硅微粉与无水氯化氢(HCl)相反应，在一个流化床反应器中生成三氯氢硅(SiHCl3)，SiHCl3经过进一步纯化后在氢中还原沉积成多晶硅。多晶硅是光伏产业太阳能电池的主要原料。近近年来，全球能源的持续紧张，使大力发展太阳能成为了世界各国能源战略的重点，随着光伏产业的风起云涌，太阳能电池原材料多晶硅价格暴涨，又促使硅微粉的市场需求迅猛增长，硅微粉呈现出供不应求的局面，更使硅资源拥有者尽享惊人的暴利。 据调查，目前国内生产硅微粉的能力约50万吨，主要是普通硅微粉，而高纯超细硅微粉大量依靠进口。初步预测2008年我国对超细硅微粉的需求量将达10万吨以上。其中，橡胶行业是最大的用户，涂料行业是重要有巨大潜力的应用领域，电子塑封料、硅基板材料和电子电器浇注料对高纯超细硅微粉原料全部依靠进口，仅普通球形硅微粉的价格2—3万元/吨，而高纯超细硅微粉的价格则高达几十万元/吨以上。

超细硅粉具有粒度小、比表面积大、化学纯度高、分散性好等特点。以其优异的稳定性、强化性、增稠性和触变性，广泛应用于橡胶、涂料、医药、造纸、日化等领域，为相关工业领域的发展提供了新材料的基础和技术保证，享有工业味精、材料科学原点的美誉。自问世以来，它已经成为当今时代材料科学中最能适应时代要求和最快发展的品种之一。发达国家已经将高性能、高附加植入的精细无机材料作为本世纪新材料的重点。

近年来，计算机市场、网络信息技术市场发展迅速，CPU集成度越来越大，运算速度越来越快，家庭计算机和互联网用户越来越多，对计算机技术和网络技术的要求也越来越高，依靠技术的微电子工业也迅速发展

伴随着微电子工业的快速发展，型和超大型集成电路对包装材料的要求越来越高，不仅要求超细，还要求高纯度和低放射性元素含量，尤其是颗粒形状。高纯度超细熔融球形应时粉(简称球形硅微粉)因其介电高、耐热性高、耐湿性高、填充量高、膨胀量低、应力低、杂质低、摩擦系数低等优异性能，已成为大型和超大型集成电路基板和包装材料不可或缺的优质材料。

为什么要球化？首先，球的表面流动性好，与树脂混合成膜均匀，树脂添加量小，流动性最好。粉末填充量可以达到最高，重量比可以达到90.5%。因此，球形化意味着硅微粉填充率的提高。硅微粉填充率越高，热膨胀系数越小，导热系数越低，越接近单晶硅的热膨胀系数，因此生产的电子元件的使用性能越好。其次，球形塑料密封应力集中最小，强度最高。当角粉塑料密封应力集中在1时，球形粉的应力只有0.6。因此，球形粉塑料密封密封集电路芯片时，成品率高，运输、安装和使用过程中不易发生机械损伤。第三，球形粉摩擦系数小，模具磨损小，模具使用寿命长。与角粉相比，模具的使用寿命可以翻倍，塑料密封模具的密封模具价格也很高，有的密封模具进口成本也很重要。

球形硅微粉主要用于大规模和超大规模集成电路的包装，根据集成度(每个集成电路标准元件的数量)确定是否为球形硅微粉。当集成度为1M至4M时，球形粉已部分使用，当集成度为8M至16M时，球形粉已全部使用。250M集成度时，集成电路的线宽为0.25μm，当集成电路的线宽为1G集成度时，集成电路的线宽已小至0.18μm。目前，计算机PV处理器的CPU芯片达到了这样的水平。此时使用的球形粉比天然石英原料制成的球形粉贵10倍。原因是这种粉基本上没有放射性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。

一般来说，集成电路是通过光刻将电路集中刻在单晶硅片上，然后连接引线和管角，然后用环氧塑料密封包装而成。塑料密封的热膨胀率越接近单晶硅，集成电路的工作热稳定性越好。单晶硅的熔点为1415℃，膨胀系数为3.5PPM，熔石英粉为(0.3~0.5)PPM，环氧树脂为(30~50)PPM。当熔石英粉以高比例加入环氧树脂制成塑料密封时，其热膨胀系数可调至8PPM左右，加入越多越接近单晶硅片，越好。结晶粉俗称生粉的热膨胀系数为60PM，结晶石英的熔点为196℃，不能取代熔石英粉(即熔石英粉)。因此，在中高档集成电路中不使用球形粉时，也要使用熔石英粉。这也是高档球形硅粉想用结晶粉成功的原因。80年代后，我国不能取代熔石英粉(即高档硅粉)。

使用熔融石英(即高纯石英玻璃)，还是使用晶体石英，哪一种最适合原料生产高纯球形石英粉？通过实验，专家认为：这个问题已经很清楚了，用天然石英SiO2，高温熔融喷射制球，可以制作出完全熔融的球形石英粉。采用天然结晶石英制成粉末，然后分散后用等离子火焰制成的球就是熔融球，用火焰烧粉制成的球，表面光华，体积也有收缩，更好用，日本提供的这种粉末，用X射线光谱分析光谱分析光谱完全平坦，也是全熔融球形石英粉，而国内电熔融石英，如连云港熔融石英光谱分析不定型含量为95%，光谱分析还是有尖峰，还是5%未熔融。由此可见，生产球形石英粉，只要纯度能达到要求，以天然结晶石英为原料最好，其生产成本最低，工艺路线更简单。

硅微粉在橡胶制品中的应用。

活性硅微粉(经偶联剂处理)填充在天然橡胶、顺丁橡胶等橡胶材料中，粉体易分散，混合工艺性能好，压延和压出性好，可提高硫化橡胶的硫化速度，对橡胶有提高粘度的效果，特别是超细硅微粉，代替一部分白炭黑填充在橡胶材料中，对提高产品物性指标和降低生产成本有很好的效果。-2um达到60-70%的硅微粉用于出口级药用氯化丁基橡胶瓶塞和电工绝缘橡胶鞋。

硅粉作为仿皮仿皮革的填料，其产品的强度、伸长率、柔软性等技术指标优于轻质碳酸钙、活性碳酸钙、活性叶蜡石等无机材料作为填料制成的产品。

硅粉代替精制陶土、轻质碳酸征等粉末材料用于蓄电池胶壳，填充量可达65%左右，工艺性能良好。获得的胶壳产品外观光滑、硬度大、耐酸蚀、耐电压、热变形、耐冲击等物理机械性能均达到或超过JB3076-82技术指标。

㈡硅微粉在塑料制品中的应用。

活性硅粉是聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯等产品的理想增强剂，不仅填充量大，而且抗张强度好。制作母粒子，用于聚氯乙烯地板砖，可以提高产品的耐磨性。

硅微粉用于烯烃树脂薄膜，粉体分散均匀，成膜性好，力学性能强。与PCC作为填料生产的塑料薄膜相比，阻隔红外透过率降低10%以上，推广农用棚膜的应用极其全国性。也可用于电线电缆外包皮等领域。

(3)硅粉在熔融仪器玻璃和玻璃纤维中的应用。

硅粉颗粒细小，纯度高，在玻璃生产中易熔化，时间短，产品如硼硅仪器玻璃、钠征仪器玻璃、中性器皿等的理化性能和外观质量均达到相应的标准，同时在玻璃生产中节能效果尤为显著。

此外，根据硅微粉粒度细、均匀、比表面积大的特点，用于玻璃纤维直接拉丝的新工艺，大大提高了玻璃纤维配合材料的均匀性，加快了炉内的玻化速度。拉丝的稳定性优于玻璃球拉丝工艺，具有显著的节能和降低生产成本的效果。硅微粉作为节能矿物陶瓷工业，对降低烧成温度、提高成品率也有理想效果。

(4)硅微粉做抛光洗涤磨料效果较好。

伴随着现代技术的发展，对材料的表面处理也提出了更高更精的要求，研磨我们的应用也越来越广泛。硅粉由于其颗粒接近圆形，经过超细、分级制成的超微粉，经过改性处理后，是一种金属件良好的洗涤磨料，如在洗涤轴承中使用，光洁度可达3.0以上，优于同类产品的显示器。

此外，它还用于半导体工业、精密阀门、硬磁盘和磁头的抛光和汽车抛光剂。

(5)硅粉在涂料中的应用。

利用硅微粉特有的功能性，代替沉淀硫酸钡、滑石粉，在混合涂料、底漆、防浮涂料等的配制中(添加量为6-15%)不仅起到填充增容作用，而且对提高涂料细度、流平性能、涂料硬度、缩短涂料研磨时间、涂料耐水、防锈、防腐性能、颜料分散性、涂料贮藏稳定性等效果显着。另外，硅微粉、水、表面活性剂和水按一定比例配置的熔膜涂料，粘度低，无悬挂现象使用方便等特点，成为精密铸造中的优质涂料。

适用于橱柜饰面，装饰效果好，耐腐蚀。

硅微粉在电器绝缘封装材料中的应用。

电工级硅粉是一种活性硅粉，作为电气产品的环氧树脂绝缘密封填料，不仅可以大幅度增加填充量，还可以降低混合物系统的粘度，改善加工性能，提高混合物对高压电气线圈的渗透性，降低固化物的膨胀系数和固化过程中的收缩率，养活混合物和线圈之间的热张差，提高固化物的热、电、机械性能。