硅微粉是以結(jié)晶石英、熔融石英等為原料，經(jīng)研磨、精密分級、除雜、高溫球化等工藝加工而成的一種無毒、無味、無污染二氧化硅粉體，是具有高耐熱、高絕緣、低線性膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱性好等優(yōu)異性能的無機(jī)非金屬材料。

硅微粉的分類與品種

按用途和和w(SiO₂）純度（%)：普通硅微粉（>99%），電工級硅微粉（>99. 6%），電子級硅微粉（>99. 7%), 半導(dǎo)體級硅微粉（>99.9%）等。?

按化學(xué)成分：純SiO₂硅微粉，以SiO₂為主要成分的復(fù)合硅微粉等。

按顆粒形態(tài)：角形硅微粉、球形硅微粉等。

此外還有按粒度大小、表面活性等方式的分類。

• 角形硅微粉

根據(jù)原材料種類可進(jìn)一步細(xì)分為結(jié)晶硅微粉和熔融硅微粉。

結(jié)晶硅微粉是以石英塊、石英砂等為原料，經(jīng)過研磨、精密分級、除雜等工序加工而成的二氧化硅粉體材料， 在線性膨脹系數(shù)、電性能等方面改善覆銅板、環(huán)氧封裝材料等產(chǎn)品的性能。

熔融硅微粉是選用熔融石英、玻璃類等作為原料，經(jīng)過研磨、精密分級和除雜等工藝制成，性能較結(jié)晶硅微粉大幅改善。

• 球形硅微粉

以精選角形硅微粉為原料，通過火焰法等工藝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。

相對球形硅微粉，角形硅微粉生產(chǎn)過程相對簡單，應(yīng)用領(lǐng)域相對低端，因此價(jià)值量相對較低；而球形硅微粉具有更好的流動(dòng)性，作為填充料能夠得到更高填充率和均一化，價(jià)格相對較高，因此價(jià)格是角形硅微粉的3一5倍。

球形硅微粉按照粒度分類，可以分為微米球形硅微粉（1~100μm）、亞微米球形硅微粉（0.1一1.0μm) 和納米球形硅微粉（1一l00nm)等3種類型。

隨著全球電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和4G、5G等技術(shù)的不斷提升，對電子產(chǎn)品輕薄短小、芯片的封裝性能和承載芯片的載板等提出了更高的技術(shù)要求，球形硅微粉也朝著粒徑小、性能優(yōu)異的方向發(fā)展。亞微米球形硅微粉具有粒徑小、粒度分布適當(dāng)、純度高、表面光滑和顆粒間無團(tuán)聚等優(yōu)點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)微米球形硅微粉的不足。

亞微米球形硅微粉的制備方法：氣相法、化學(xué)合成法、火焰法、自蔓延低溫燃燒法、VMC法... ...

氣相法——?制備的產(chǎn)品中HCI等雜質(zhì)含量高，pH低，不能作為主材料應(yīng)用于電子產(chǎn)品中，只能少量加入，調(diào)整黏度、增加強(qiáng)度等功能，另外原料昂貴，設(shè)備要求較高，技術(shù)較復(fù)雜。

化學(xué)合成法——?制備出的亞微米球形硅微粉致密度通常較低，往往含有較多的細(xì)孔，造成比表面積大，同時(shí)存在生產(chǎn)工藝對環(huán)境不友好等不足。

火焰法——?使用的原料為硅源有機(jī)物，對進(jìn)料系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)要求較嚴(yán)格且原料的價(jià)格較高，往往造成產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高。

自蔓延低溫燃燒法——?還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)， 是否可以工業(yè)化生產(chǎn)還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

VMC法——?采用金屬硅制備出的亞微米級球形二氧化硅微粉具有表面光滑、無定型含量高等特點(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。

硅微粉的應(yīng)用及市場概況?

硅微粉產(chǎn)品作為功能性填料，具有高耐熱、高絕緣、低線性膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱性好等獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，能夠廣泛應(yīng)用于覆銅板、環(huán)氧塑封料、電工絕緣材料、膠粘劑、陶瓷、涂料、精細(xì)化工、高級建材等領(lǐng)域，在消費(fèi)電子、家用電器、移動(dòng)通信、汽車工業(yè)、航空航天、國防軍工、風(fēng)力發(fā)電等行業(yè)滲透深入。下游應(yīng)用行業(yè)良好的發(fā)展前景為硅微粉行業(yè)的市場增長空間提供良好的保障。

• 覆銅板?

覆銅板是將玻璃纖維布或其它增強(qiáng)材料浸以樹脂基體， 一面或雙面覆以銅箔并經(jīng)熱壓制成的一種電子基礎(chǔ)材料，而在基材、增強(qiáng)材料之間需要使用填充料以提升印制電路板（PCB板）的耐熱性和可靠性。

硅微粉在降低線性膨脹系數(shù)、降低介電性能、提高導(dǎo)熱性、高絕緣等方面性能優(yōu)異，加入硅微粉可以改善印制電路板的線性膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率等物理特性，從而有效提高電子產(chǎn)品的可靠性和散熱性；且由于硅微粉具備良好的介電性能，能夠提高信號傳輸質(zhì)量。

目前行業(yè)實(shí)踐中樹脂的填充比例在50%左右，硅微粉在樹脂中的填充率一般為30%，即硅微粉在覆銅板中的重量比例可達(dá)到15%。

覆銅板是一種電子基礎(chǔ)材料，PCB則是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的關(guān)鍵支撐件，是覆銅板的主要下游產(chǎn)業(yè)。目前亞洲地區(qū)PCB產(chǎn)值已占全球超過90%，中國PCB產(chǎn)值占比超50%。

• 環(huán)氧塑封料?

環(huán)氧塑封料是電子產(chǎn)品中用來封裝芯片的關(guān)鍵材料。硅微粉在環(huán)氧塑封料的填充比例為70%~90%之間，取填充比例的平均值80%進(jìn)行測算，硅微粉在國內(nèi)環(huán)氧塑封料行業(yè)的市場容量為8萬噸。

高性能集成電路對材料要求高，高端硅微粉滲透率持續(xù)提升。以高端芯片為代表的超大規(guī)模和特大規(guī)模集成電路對封裝材料的要求極高，不僅要求封裝材料中使用超細(xì)填充料，而且要求純度高、放射性元素含量低，傳統(tǒng)角形硅微粉已難以滿足要求。球形硅微粉尤其是亞微米級產(chǎn)品具有高耐熱、高耐濕、高填充率、低膨脹、低應(yīng)力、低雜質(zhì)、低摩擦系數(shù)等優(yōu)越性能，成為超大規(guī)模和特大規(guī)模集成電路封裝料中不可或缺的功能性填充材料。因此，國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、制造以及封測等各環(huán)節(jié)持續(xù)國產(chǎn)化替代，高端硅微粉需求也隨之高速增長。

• 蜂窩陶瓷、涂料、高端建材需求齊發(fā)力

蜂窩陶瓷產(chǎn)品的主要原材料為滑石、硅微粉、氧化鋁、高嶺土、纖維素等，涂料用硅微粉也有客觀地增長。硅微粉與鈦白粉結(jié)構(gòu)相似，性能優(yōu)異，成本低廉，可以有效代替鈦白粉。

受益于國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，環(huán)保型膠黏劑和人造石英板等行業(yè)得到較好的發(fā)展機(jī)遇，應(yīng)用于橋梁和高層建筑、汽車點(diǎn)火線圈封裝、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域的特種膠黏劑得到快速發(fā)展，高端人造石英板行業(yè)也有一定的提升。此外，隨著國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)推動(dòng)和綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，人造大理石有望不斷替代傳統(tǒng)瓷磚和天然石材，成為新型高級環(huán)保建材。預(yù)測2025年硅微粉在高級建材領(lǐng)域需求或?qū)⒃黾?58%。

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文章來源：中國粉體網(wǎng)