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      硅微粉

             硅微粉是由純凈石英粉經(jīng)先進(jìn)的超細研磨工藝加工而成,是用途為廣泛的無(wú)機非金屬材料。具有介電性能優(yōu)異、熱膨脹系數低、導熱系數高、懸浮性能好等優(yōu)點(diǎn)。因其具有優(yōu)良的物理性能、的化學(xué)穩定性、的光學(xué)性質(zhì)及合理、可控的粒度分布,從而被廣泛應用于光學(xué)玻璃、電子封裝、電氣絕緣、陶瓷、油漆涂料、精鑄造、硅橡膠、醫藥、化裝品、電子元器件以及超大規模集成電路、移動(dòng)通訊、手提電腦、航空航天等生產(chǎn)領(lǐng)域。 

      硅微粉還是生產(chǎn)多晶硅的重要原料。硅微粉用無(wú)水氯化氫(HCl)與之反應在一個(gè)流化床反應器中,生成三氯氫硅(SiHCl3),SiHCl3進(jìn)一步提純后在氫氣中還原沉積成多晶硅。而多晶硅則是光伏產(chǎn)業(yè)太陽(yáng)能電池的主要原材料。近年來(lái),全球能源的持續緊張,使大力發(fā)展太陽(yáng)能成為了世界各國能源戰略的,隨著(zhù)光伏產(chǎn)業(yè)的風(fēng)起云涌,太陽(yáng)能電池原材料多晶硅價(jià)格暴漲,又促使硅微粉的市場(chǎng)需求迅猛增長(cháng),硅微粉呈現出供不應求的局面,更使硅資源擁有者盡享驚人的暴利。 

      據調查,目前國內生產(chǎn)硅微粉的能力約25萬(wàn)噸,主要是普通硅微粉,而高純超細硅微粉大量依靠進(jìn)口。初步預測2005年我國對超細硅微粉的需求量將達6萬(wàn)噸以上。其中,橡膠行業(yè)是大的用戶(hù),涂料行業(yè)是重要有巨大潛力的應用領(lǐng)域,電子塑封料、硅基板材料和電子電器澆注料對高純超細硅微粉原料全部依靠進(jìn)口,僅普通球形硅微粉的價(jià)格2—3萬(wàn)元/噸,而高純超細硅微粉的價(jià)格則高達幾十萬(wàn)元/噸以上。 

      硅微粉是由純凈石英粉經(jīng)先進(jìn)的超細研磨工藝加工而成,是用途為廣泛的無(wú)機非金屬材料。具有介電性能優(yōu)異、熱膨系數低、導熱系數高、懸浮性能好等優(yōu)點(diǎn)。因其具有優(yōu)良的物理性能、的化學(xué)穩定性、的光學(xué)性質(zhì)及合理、可控的粒度分布,從而被廣泛應用于光學(xué)玻璃、電子封裝、電氣絕緣、陶瓷、油漆涂料、硅橡膠、醫藥、化裝品、電子元器件以及超大規模集成電路、移動(dòng)通訊、手提電腦、航空航天等生產(chǎn)領(lǐng)域。 硅微粉還是生產(chǎn)多晶硅的重要原料。硅微粉用無(wú)水氯化氫(HCl)與之反應在一個(gè)流化床反應器中,生成三氯氫硅(SiHCl3),SiHCl3進(jìn)一步提純后在氫氣中還原沉積成多晶硅。而多晶硅則是光伏產(chǎn)業(yè)太陽(yáng)能電池的主要原材料。近年來(lái),全球能源的持續緊張,使大力發(fā)展太陽(yáng)能成為了世界各國能源戰略的,隨著(zhù)光伏產(chǎn)業(yè)的風(fēng)起云涌,太陽(yáng)能電池原材料多晶硅價(jià)格暴漲,又促使硅微粉的市場(chǎng)需求迅猛增長(cháng),硅微粉呈現出供不應求的局面,更使硅資源擁有者盡享驚人的暴利。 據調查,目前國內生產(chǎn)硅微粉的能力約50萬(wàn)噸,主要是普通硅微粉,而高純超細硅微粉大量依靠進(jìn)口。初步預測2008年我國對超細硅微粉的需求量將達10萬(wàn)噸以上。其中,橡膠行業(yè)是大的用戶(hù),涂料行業(yè)是重要有巨大潛力的應用領(lǐng)域,電子塑封料、硅基板材料和電子電器澆注料對高純超細硅微粉原料全部依靠進(jìn)口,僅普通球形硅微粉的價(jià)格2—3萬(wàn)元/噸,而高純超細硅微粉的價(jià)格則高達幾十萬(wàn)元/噸以上。

        超細硅微粉具有粒度小、比表面積大、化學(xué)純度高、分散性能好等特點(diǎn)。以其優(yōu)越的穩定性、補強性、增稠性和觸變性而在橡膠、涂料、醫藥、造紙、日化等諸多領(lǐng)域得到廣泛應用,并為其相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新材料的基礎和技術(shù)保證,享有“工業(yè)味精”“材料科學(xué)的原點(diǎn)”之美譽(yù)。自問(wèn)世以來(lái),已成為當今時(shí)間材料科學(xué)中能適應時(shí)代要求和發(fā)展快的品種之一,發(fā)達國家已經(jīng)把高性能、高附加植的精細無(wú)機材料作為本世紀新材料的加以發(fā)展。

      近年來(lái),計算機市場(chǎng)、網(wǎng)絡(luò )信息技術(shù)市場(chǎng)發(fā)展迅猛,CPU集程度愈來(lái)愈大,運算速度越來(lái)越快,家庭電腦和上網(wǎng)用戶(hù)越來(lái)越多,對計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的要求也越來(lái)越高,作為技術(shù)依托的微電子工業(yè)也獲得了飛速的發(fā)展,PⅢ 、PⅣ 處理器,寬帶大容量傳輸網(wǎng)絡(luò ),都離不開(kāi)大規模、超大規模集成電路的硬件支持。

          隨著(zhù)微電子工業(yè)的迅猛發(fā)展,大規模、超大規模集成電路對封裝材料的要求也越來(lái)越高,不僅要求對其超細,而且要求其有低放射性元素含量,特別是對于顆粒形狀提出了球形化要求。高純超細熔融球形石英粉(簡(jiǎn)稱(chēng)球形硅微粉)由于其有高介電、高耐熱、高耐濕、高填充量、低膨脹、低應力、低雜質(zhì)、低摩擦系數等優(yōu)越性能,在大規模、超大規模集成電路的基板和封裝料中,成了不可缺少的材料。

          為什么要球形化?球的表面流動(dòng)性好,與樹(shù)脂攪拌成膜均勻,樹(shù)脂添加量小,并且流動(dòng)性好,粉的填充量可達到高,重量比可達90.5%,因此,球形化意味著(zhù)硅微粉填充率的增加,硅微粉的填充率越高,其熱膨脹系數就越小,導熱系數也越低,就越接近單晶硅的熱膨脹系數,由此生產(chǎn)的電子元器件的使用性能也越好。其次,球形化制成的塑封料應力集中小,強度高,當角形粉的塑封料應力集中為1時(shí),球形粉的應力僅為0.6,因此,球形粉塑封料封裝集成電路芯片時(shí),成品率高,并且運輸、安裝、使用過(guò)程中不易產(chǎn)生機械損傷。其三,球形粉摩擦系數小,對模具的磨損小,使模具的使用壽命長(cháng),與角形粉的相比,可以提高模具的使用壽命達一倍,塑封料的封裝模具價(jià)格很高,有的還需要進(jìn)口,這一點(diǎn)對封裝廠(chǎng)降低成本,提高經(jīng)濟效益也很重要。

          球形硅微粉,主要用于大規模和超大規模集成電路的封裝上,根據集程度(每塊集成電路標準元件的數量)確定是否球形硅微粉,當集程度為1M到4M時(shí),已經(jīng)部分使用球形粉,8M到16M集程度時(shí),已經(jīng)全部使用球形粉。250M集程度時(shí),集成電路的線(xiàn)寬為0.25μm,當1G集程度時(shí),集成電路的線(xiàn)寬已經(jīng)小到0.18μm,目前計算機PⅣ 處理器的CPU芯片,就達到了這樣的水平。這時(shí)所用的球形粉為更的,主要使用多晶硅的下腳料制成正硅酸乙脂與四氯化硅水解得到SiO2,也制成球形其顆粒度為 -(10~20)μm可調。這種用化學(xué)法合成的球形硅微粉比用的石英原料制成的球形粉要貴10倍,其原因是這種粉基本沒(méi)有放射性α射線(xiàn)污染,可做到0.02PPb以下的鈾含量。當集程度大時(shí),由于超大規模集成電路間的導線(xiàn)間距非常小,封裝料放射性大時(shí)集成電路工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生源誤差,會(huì )使超大規模集成電路工作時(shí)可靠性受到影響,因而對放射性提出嚴格要求。而石英原料達到(0.2~0.4) PPb就為好的原料?,F在國內使用的球形粉主要是原料制成的球形粉,并且也是進(jìn)口粉。


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