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源磊小知识 | 硅微粉系列之球形硅微粉

发布时间:

2024-01-29 09:34

球形硅微粉又称球形石英粉,是指颗粒个体呈球形,主要成分为二氧化硅的无定形石英粉体材料,广泛应用于大规模集成电路封装中覆铜板以及环氧塑封料填料、航空航天、精细化工和日用化妆品等高新技术领域。

 

 

01、球形硅微粉制备方法

制备球形硅微粉的方法有物理法和化学法。物理法主要有火焰成球法、高温熔融喷射法、自蔓延低温燃烧法、等离子体法、和高温煅烧球形化等;化学方法主要有气相法、水热合成法、溶胶-凝胶法、沉淀法、微乳液法等。

▼火焰成球法

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。

▼高温熔融喷射法

高温熔融喷射法是将高纯度石英在2100-2500℃下熔融为石英液体,经过喷雾、冷却后得到的球形硅微粉,其表面光滑,球形化率和非晶形率均可达到100%。高温熔融喷射法易保证球化率和无定形率,但该技术的难度是高温材料,粘稠的石英熔融液体的雾化系统以及解决防止污染和进一步提纯的问题。

▼气相法

气相法是以硅卤烷作为原料,在高温条件下水解制备得到超细球形二氧化硅微粉。经水解反应的二氧化硅分子互相凝集形成球形颗粒,这些颗粒互相碰撞融合形成聚集体,这些聚集体便凝聚形成球形粉体。

▼化学沉淀法

沉淀法以水玻璃和酸化剂为原料,适时加入表面活性剂,控制反应温度,在沉淀溶液 pH 值为 8 时加稳定剂,所得沉淀经洗涤、干燥,煅烧后形成硅微粉。其反应原理如式 5 ~ 式 6。沉淀法生成的 SiO2 粒径均匀且成本低,工艺易控制,有利于工业化生产,但存在一定的团聚现象。

 

 

02、硅微粉应用领域

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,市场前景广阔。

▼覆铜板

硅微粉作为一种无机填料应用在覆铜板中,不但可降低成本,还能改进覆铜板的某些性能(如热膨胀系数、弯曲强度、尺寸稳定性等),是真正的功能性填料。随着覆铜板行业整体技术水平的不断提高,在良好的市场环境下,要求能够推出具有高纯度、高流动性,低膨胀系数,良好粒度分布的高端球形硅微粉产品,因此球形硅微粉在覆铜板行业的应用前景值得期待。

▼油漆与涂料

球形硅微粉在涂料应用中可为涂料带来耐刮擦、流平性、透明度、耐候性等方面优异的性能表现,其中包括装饰漆、木器漆、粉末涂料、防腐涂料、地坪涂料等。

▼陶瓷

球形硅微粉作为节能矿物原料,应用于特种耐高温陶瓷材料中,对于降低烧成温度和提高成品率等亦收到理想效果。陶瓷中加入球形硅微粉后,更加致密、耐热冷疲劳、强度大大提高。特种耐火材料中加入球形硅微粉后具有良好的流动性、烧结性、结合性、填充气孔性能等使之特种耐火材料具有结构密、强度高、耐磨损、抗侵蚀等特性。

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