中國粉體網訊 球形硅微粉具有高耐熱、高絕緣、高填充量、低膨脹、低介電常數、低摩擦系數且耐酸堿等優越性能,在集成電路封裝、IC基板、航空航天、建筑建材等領域均有廣泛應用。
球形二氧化硅的制備方法以是否發生化學變化分為物理法和化學法兩類。物理法包括機械球磨法、噴霧法、火焰成球法、等離子體法、高溫煅燒球化法等;化學法主要是氣相法、沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法、微乳液法等。
在實際應用中,由于制備原理路徑的不同,球形硅微粉的基礎性能也有較大差異。目前市場中能夠達到量產條件的球形硅微粉主要有三種技術路徑,即火焰熔融球形硅微粉,直燃/VMC法球形硅微粉和化學合成球形硅微粉。
火焰熔融法
以角形硅微粉為原料,對其進行粉碎、篩分、提純等前處理,即將角形硅微粉通過氣流破碎機破碎,經過多級預處理后,篩分到合適粒徑;采用乙炔、天然氣等氣體作為熔融粉體的熱源,其火焰潔凈無污染,將合適粒徑的角形硅微粉采用高溫火焰熔融法將其高溫瞬間熔化,并快速冷卻球化成形,得到高純度且粒徑均勻的球形硅微粉。目前國內主流廠商制備的球形硅微粉主要原理為火焰熔融制備。
火焰法制備球形硅微粉
直燃/VMC法
由于火焰熔融球硅屬于天然礦物粉體熔融球化,因此在純度和粒徑分布方面存在一定限制,少數國外領先企業采用VMC制備方法,即通過金屬硅粉直接與氧氣反應,從而制備純度較高、粒度小、粒徑分布相對可控的二氧化硅微球。
直燃法生產球硅原理
來源:日本雅都瑪
化學合成法
化學合成法包括氣相法、沉淀法、水熱合成法、溶膠-凝膠法等,化學合成法球形硅微粉由于既有合成路徑及后端加工技術水平的限制,業內僅有少數廠商能夠在較高水平下穩定保證顆粒分散度、球化率和表面光滑程度等技術指標。
化學合成法球硅制備技術
來源:錦藝新材招股說明書
此外,通過對球形硅微粉進行表面改性,可以根據應用的需要有目的地改變硅微粉表面的物理化學性質,從而改善其與有機高分子材料的相容性,滿足其在高分子材料中的分散性與流動性需求,使球形硅微粉在覆銅板及環氧塑封料等領域更好地得以應用。
2025年4月23日,由中國粉體網、中粉會展主辦的“微納米球形二氧化硅制備與應用研討會”將在江蘇南京召開,屆時來自河南大學的牛利永副教授,將做題為《球形二氧化硅的規模化制備、改性及應用研究》的報告。
專家簡介
牛利永,副教授,博導。2016年在香港理工大學獲得博士學位,2016年8月至今在河南大學工作。主要從事納米雜化材料規模化制備及應用研究,包括納米潤滑材料、金屬微納材料、導熱/封裝納米填料等。主持國家重點研發計劃課題1項,河南省重點研發專項等省級項目4項,市廳級項目3項,參與國家自然基金項目多項,河南省重大科技專項2項;已在Adv. Mater.Small,Nanoscale等學術期刊發表論文38篇,申請專利14件(授權8件)。
參考來源:
陳獨旭.球形硅微粉改性對環氧塑封料性能影響的研究
王路喜等.改性硅微粉對覆銅板耐熱性及其應用研究
聯瑞新材、錦藝新材招股說明書
(中國粉體網編輯整理/初末)
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