球形石英粉5大應(yīng)用領(lǐng)域及指標(biāo)要求
球形石英粉由于具有高介電、耐熱耐濕耐腐蝕、高填充量、低膨脹、低應(yīng)力、低雜質(zhì)、低摩擦系數(shù)和低價(jià)格等優(yōu)越性能，廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路封裝中覆銅板以及環(huán)氧塑封料填料、航空航天、精細(xì)化工和日用化妝品等高新技術(shù)領(lǐng)域。
1、覆銅板用球形石英粉
隨著我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，手機(jī)、個(gè)人電腦等越來(lái)越多的電子信息產(chǎn)品的產(chǎn)銷量開始進(jìn)入世界前列，帶動(dòng)了我國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大。
考慮球形石英粉較角形石英粉在性能上的優(yōu)勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)主要還是應(yīng)用在電子封裝領(lǐng)域，主要的作用是：降低產(chǎn)品應(yīng)力；提高導(dǎo)熱系數(shù)；增加產(chǎn)品強(qiáng)度和防腐性能。
覆銅板（CCL）是現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，作為印制電路板制造中的基礎(chǔ)材料，覆銅板的基本特性和加工性能很大程度上影響著電路板的品質(zhì)和長(zhǎng)期可靠性。
近年來(lái)，在覆銅板的新產(chǎn)品開發(fā)和性能改進(jìn)方面，采用無(wú)機(jī)填料填充技術(shù)已成為一個(gè)很重要的研究手段。球形石英粉因表面積大可以與環(huán)氧樹脂之間充分接觸，其分散能力較好，分散在環(huán)氧樹脂中相當(dāng)于增大了與環(huán)氧樹脂間的接觸面積，增多了結(jié)合點(diǎn)，更有利于提高兩者的相容性。另外，較好的機(jī)械性能和電性能，在履銅板領(lǐng)域使用也越來(lái)越廣泛。
目前球形石英粉主要被用在剛性CCL上，占覆銅板混澆比例的20%～30%；撓性CCL與紙基CCL的使用量相對(duì)較小。
 按照我國(guó)半導(dǎo)體集成電路與器件的發(fā)展規(guī)劃，未來(lái)4-5年后，我國(guó)對(duì)球形硅微粉的需求將達(dá)到10萬(wàn)噸以上，目前國(guó)內(nèi)僅用于超大規(guī)模集成電路塑封材料的球形硅微粉用量已超3000噸。
2、EMC用球形石英粉
環(huán)氧塑封料（EMC）是封裝電子器件和集成電路最主要的一種熱固性高分子復(fù)合材料。封裝環(huán)氧塑封料作為封裝主要材料之一，在電子封裝中起著非常關(guān)鍵的作用。
目前95%以上的微電子器件都是環(huán)氧塑封器件。常見的環(huán)氧塑封料的主要組成為填充料60-90%，環(huán)氧樹脂18%以下，固化劑9%以下，添加劑3%左右?，F(xiàn)用的無(wú)機(jī)填料基本上都是二氧化硅微粉，其含量最高達(dá)90.5%，具有降低塑封料的熱膨脹系數(shù)，增加熱導(dǎo)，降低介電常數(shù)，環(huán)保、阻燃，減小內(nèi)應(yīng)力，防止吸潮，增加塑封料強(qiáng)度，降低封裝料成本等作用。
EMC用球形石英粉指標(biāo)要求：
（1）高純度
高純度是電子產(chǎn)品對(duì)材料最基本的要求，在超大規(guī)模集成電路中要求更加嚴(yán)格，除了常規(guī)雜質(zhì)元素含量要求低外，還要求放射性元素含量盡量低或沒有。
美國(guó)生產(chǎn)的用于超大規(guī)模集成電路封裝料的球形石英粉：
SiO2含量達(dá)99.98%以上；
Fe?Al?Ca?Mg等金屬氧化物含量總和小于130×10-6；
放射性元素含量在0.5×10-6以內(nèi)。
日本生產(chǎn)的球形硅微粉：
SiO2含量達(dá)99.9%；
Fe2O3含量可達(dá)8×10-6；
水淬取液中Na+?K+?Ca2+?Cl-等離子含量分別可達(dá)5×10-6以下；
放射性U含量達(dá)0.1×10-9以下。
（2）超細(xì)化及高均勻性
國(guó)外用于超大規(guī)模集成電路封裝料的球形石英粉粒度細(xì)、分布范圍窄、均勻性好，美國(guó)一般為1-3μm，日本平均粒徑一般為3-8μm，最大粒徑小于24μm。
（3）高球化率及高分散性
高球化率是保證填充料高流動(dòng)性、高分散性的前提，球化率高、球形度好才能保證產(chǎn)品的流動(dòng)性和分散性能好，在環(huán)氧塑封料中就能得到充分的分散并能保證最佳填充效果。國(guó)外產(chǎn)品球化率一般都能達(dá)到98%以上，而國(guó)產(chǎn)料球化率一般只能達(dá)到90%左右，少數(shù)可達(dá)到95%。
中國(guó)已成為世界EMC第二大生產(chǎn)國(guó)，出口量也在快速增長(zhǎng)，廠商的海外客戶逐漸增多，客戶遍及歐美、東南亞、中國(guó)大陸和臺(tái)灣等地，改變了世界半導(dǎo)體EMC主要被日本企業(yè)壟斷的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局，也改變了全球半導(dǎo)體封裝業(yè)對(duì)中國(guó)國(guó)產(chǎn)塑封料的認(rèn)知，球形石英粉的市場(chǎng)需求量也越來(lái)越大。
3、化妝品用球形石英粉
球形硅微粉跟普通角形硅微粉相比，因具有更高的流動(dòng)性及更大的比表面積，使其應(yīng)用于口紅、粉餅、粉底霜等化妝品中，特點(diǎn)是：
在粉狀產(chǎn)品如粉餅中能提高流動(dòng)性和貯存的穩(wěn)定性從而起到防結(jié)塊的作用；
較小平均粒徑?jīng)Q定其良好的平滑性和流動(dòng)性；
較大比表面積使其具有更好的吸附性，能吸收汗液、香料、營(yíng)養(yǎng)物，使化妝品配方更經(jīng)濟(jì)；
粉體的球形狀對(duì)皮膚有良好的親和性及觸感。
另外，球形石英粉易于化妝品其他組分配伍，無(wú)毒、無(wú)味，且自身為白色，尤其可貴的是其反射紫外線能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，被紫外線照射后不分解，不變色，也不會(huì)與配方中其他組分發(fā)生反應(yīng)，是防曬化妝品配料的良好選擇。
化妝品用球形石英粉的特點(diǎn)：一般要求硅含量達(dá)到99.9%；粒徑0.2-2μm可控；球形率在95%以上；低輻射（鈾含量＜0.5ppb）
廣東某化妝品用球形石英粉
| 指標(biāo) |
球形石英粉 |
| 白度 |
96±1 |
| 類型 |
熔融型 |
| 比表面積 |
25m2/g |
| 球形率 |
95%以上 |
| 粒度 |
0.2-1μm |
| 堆積密度 |
0.5g/cm3 |
| 折光率 |
1.46 |
| 軟化點(diǎn) |
1200-1500℃ |
| 比重 |
2.1 g/cm3 |
4、航空航天、陶瓷用球形石英粉
球形石英粉是一種重要的功能性材料，具有化學(xué)穩(wěn)定性好、流動(dòng)性好、耐酸堿、耐高溫、熱膨脹系數(shù)低、電絕緣性能好等特性，利用這些特性在陶瓷行業(yè)既能改良傳統(tǒng)材料，又能制備新材料。
由球形石英粉與高性能樹脂、陶瓷為基體的先進(jìn)復(fù)合材料制成的耐高溫陶瓷基復(fù)合材料是用于飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星、飛船等航空航天飛行器的理想防熱瓦片材料。
在特種陶瓷中加入球形石英粉，可提高致密、耐熱冷疲勞，減少氣孔率，球形石英粉對(duì)特種陶瓷制品性能的影響，主要體現(xiàn)在高溫?zé)Y(jié)過程中，通過球形顆粒的高流動(dòng)性填隙，減少氣孔，使制品致密化，在高溫過程中產(chǎn)生莫來(lái)石晶相，彌散到制品中從而改善制品性能。球形石英粉作為高檔陶瓷釉料，可提高 陶瓷釉的強(qiáng)度、增加表面光潔度。
特種耐火材料中加入球形石英粉后具有良好的流動(dòng)性、燒結(jié)性、結(jié)合性、填充氣孔性能等，使之特種耐火材料具有結(jié)構(gòu)密、強(qiáng)度高、耐磨損、抗侵蝕等特性。
球形石英粉和熔融石英都屬于無(wú)定形二氧化硅，但球形顆粒更容易實(shí)現(xiàn)最精密堆積，用球形石英粉代替熔融石英制備的石英陶瓷基材料比用熔融石英氣孔更少，致密度和強(qiáng)度更高。用球形石英粉制備的石英陶瓷基復(fù)合材料具有高溫性能好、抗熱震穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、加工精度高、透波性能好及介電性能好等優(yōu)良性能，在國(guó)防軍工領(lǐng)域是導(dǎo)彈用天線罩的主要材料之一。
5、涂料、油墨等精細(xì)化工用球形石英粉
高純球形石英粉具有常規(guī)二氧化硅涂料所不具有的特殊光學(xué)性能，它具有極強(qiáng)的紫外吸收，紅外反射特性。能對(duì)涂料形成屏蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的目的，同時(shí)增加了涂料的隔熱性。添加到紫外光固化涂料中，明顯地提高涂料的硬度和附著力，還減弱了紫外光固化涂料吸收UV輻射的程度。從而降低了紫外光固化涂料的固化速度。
球形石英粉擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，能在涂料干燥時(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)增加了涂料的強(qiáng)度和光潔度，提高了顏料的懸浮性，能保持涂料的顏色長(zhǎng)期不變。
填料添加量不但可大幅降低樹脂用量，進(jìn)而大幅降低生產(chǎn)成本，而且還能提高油漆、涂料質(zhì)量，使油漆、涂料達(dá)到低收縮率、低粘度、高添加量、高耐磨性和良好貯存性的目的。
球形石英粉也具有很好的流動(dòng)與潤(rùn)滑性，可以達(dá)到更好的分散懸浮和穩(wěn)定，用于油墨和顏料中，可使油墨和顏料用量少反而遮蓋力高，光澤好，樹脂粒度細(xì)膩，成膜連續(xù)，均勻光浩，膜層薄，使印刷的圖像清晰，若用在UV油墨中，可加快其固化速度，同時(shí)由于填料的細(xì)微均勻分散而消除墨膜的收縮起皺現(xiàn)象。會(huì)使油墨色彩艷麗而發(fā)光，印出更精美的圖像。
來(lái)源：《球形石英粉》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制說明
我國(guó)球形石英粉開發(fā)狀況及發(fā)展思考，作者：胡修權(quán)，賀愛平，周毅等
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
