超细粉加工设备

　　球形硅微粉因其球形颗粒的表面流动性好，与环氧树脂混合搅拌成膜均匀，降低树脂的添加量，提高硅微粉的填充量，使封装材料与单晶硅的热膨胀系数和导热系数差距缩小，有利于进一步降低电子器件的热应力，提高其强度和寿命。

　　此外，由于球形硅微粉比角形硅微粉的磨擦系数更小，降低了加工模具的摩擦磨损，可延长加工模具的使用寿命近一倍以上。因此，集成电路（IC）及大规模集成电路的封装填料要求硅微粉呈球形、超细及高纯度。

　　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。

　　火焰成球法的工艺流程为：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。该法生产工艺简单，有利于进行大规模工业生产，发展前景较好。

　　等离子体技术的基本原理是利用等离子矩的高温区将二氧化硅粉体熔化，由于液体表面张力的作用形成球形液滴，然后在快速冷却过程中形成球形化颗粒。采用高频等离子体熔融法制备球形石英粉，温度范围适中、控制平稳、产量高，可达到较高球化率，因而是一种较合适的生产方法。其原理与工艺与火焰熔融法类似，主要是将高温热源变为等离子体发生器。

　　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。

　　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。随着国内微电子工业的高速发展，市场对环氧塑封用球形硅微粉的要求与日俱增，球形硅微粉的市场应用前景良好。

　　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。

　　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。

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