簡(jiǎn)析國(guó)內(nèi)硅微粉產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

硅微粉是由天然石英（SiO2）或熔融石英（天然石英經(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2）經(jīng)色選、破碎、研磨（或振動(dòng)、氣流磨）、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道嚴(yán)密工藝加工而成的白色微粉，是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的無(wú)機(jī)非金屬礦物材料,不溶于酸，微溶于KOH溶液，熔點(diǎn)1650℃。由于它具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)高、高絕緣、低膨脹、化學(xué)性能穩(wěn)定、硬度高等優(yōu)良的性能，被用于化工、電子、集成電路（IC）、電器、塑料、涂料、高級(jí)油漆、橡膠、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。在其他行業(yè)或產(chǎn)品中應(yīng)用也可以改善產(chǎn)品的綜合性能，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

硅微粉是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的無(wú)機(jī)非金屬材料，具有高耐熱、高絕緣、低線性膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱性好等獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，應(yīng)用。隨著覆銅板、環(huán)氧塑封料、電工絕緣材料等下游市場(chǎng)的快速發(fā)展，硅微粉產(chǎn)業(yè)迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇，這對(duì)國(guó)內(nèi)硅微粉企業(yè)而言是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。

國(guó)內(nèi)硅微粉的加工制備概況
1.1硅微粉的超細(xì)粉碎及提純

硅微粉是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的無(wú)機(jī)非金屬材料，由天然石英（SiO 2 ）或熔融石英（天然石英經(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO 2 ）經(jīng)破碎、球磨（或振動(dòng)、氣流磨）、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成。簡(jiǎn)而言之，在硅微粉的制備過(guò)程中超細(xì)粉碎和提純是兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。
天然石英礦物中含有大量的包裹體和裂紋，利用超細(xì)粉碎技術(shù)可以的降低裂紋和缺陷的數(shù)量，再結(jié)合提純工藝可以更好的降低有害雜質(zhì)的含量。以目前的粉碎技術(shù)而言，天然石英礦物可以利用的設(shè)備有球磨機(jī)、攪拌磨、氣流磨、振動(dòng)磨等。球磨機(jī)和振動(dòng)磨加分級(jí)機(jī)系統(tǒng)，產(chǎn)品粒徑小且系統(tǒng)調(diào)整較靈活，能夠形成大規(guī)模生產(chǎn)。

對(duì)于提純，主要是去除硅微粉中主要雜質(zhì)鐵和鋁。目前主要提純方法有物理方法、化學(xué)方法和微生物法三種方法。
物理方法提純硅微粉主要有重選、微波處理、機(jī)械擦洗、超聲波選礦、水洗、磁選和浮選等，這些方法都主要用于除去石英當(dāng)中的粗雜質(zhì)。

酸浸和酸洗是常見的化學(xué)處理方法。酸浸可分為熱酸浸和冷酸浸。常見的酸包括H 2 SO 4 、HCl、HF和H 3 PO 4 等，包括它們的混合酸。它們對(duì)石英砂中的金屬雜質(zhì)如鐵和鋁具有更好的去除效果。酸洗法分為混酸酸洗和單酸酸洗，常用酸包括 H 2 SO 4 、HCl、HF和HNO 3 等。其原理是利用石英砂不被HF以外的酸溶解，而其中的雜質(zhì)如鐵、鋁金屬雜質(zhì)會(huì)被酸溶液溶解，從而達(dá)到提純石英砂的目的。目前酸浸提純石英砂的方法應(yīng)用，但石英砂濕法提純后廢酸的處理仍是該行業(yè)的技術(shù)瓶頸。使用微生物去除石英砂顆粒表面的鐵雜質(zhì)是一種新興的除鐵技術(shù)，目前還沒(méi)有得到的應(yīng)用，只處在實(shí)驗(yàn)室研究階段 [2] 。

1.2球形硅微粉的制備
隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，球形硅微粉已是大規(guī)模集成電路的必備戰(zhàn)略材料。目前制備球形硅微粉的方法可分為物理法和化學(xué)法。物理法主要有火焰成球法、高溫熔融噴射法、自蔓延低溫燃燒法、等離子體法和高溫煅燒球形化等；化學(xué)方法主要有氣相法、水熱合成法、溶膠-凝膠法、沉淀法、微乳液法等?；瘜W(xué)方法由于顆粒團(tuán)聚較嚴(yán)重，產(chǎn)品比表面積較大，吸油值大，大量填充時(shí)與環(huán)氧樹脂均混困難，因此，目前工業(yè)上主要采用物理法

球形化物理法工藝

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)由于受到嚴(yán)格的技術(shù)，一直未突破電子級(jí)球形SiO 2 微粉制備技術(shù)，因而嚴(yán)重制約了中國(guó)集成電路封裝及集成電路基板行業(yè)的發(fā)展。由江蘇聯(lián)瑞新材料股份有限公司、南京理工大學(xué)、廣東生益科技股份有限公司三家單位緊密合作，經(jīng)過(guò)十余年的艱辛攻關(guān)，突破了火焰法制備電子級(jí)球形SiO 2 微粉的防爐膛粘壁、防積炭、防融聚、粒度調(diào)控等關(guān)鍵工藝技術(shù)，研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)化生產(chǎn)成套裝備，制備出高純度、高球形度、高球化率的產(chǎn)品，發(fā)明了球形 SiO2 微粉在有機(jī)體系中應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，自力更生打破了國(guó)外技術(shù)壟斷與。

02國(guó)內(nèi)硅微粉的應(yīng)用及主要市場(chǎng)需求概況

硅微粉產(chǎn)品作為功能性填料，具有高耐熱、高絕緣、低線性膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱性好等獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，能夠應(yīng)用于覆銅板、環(huán)氧塑封料、電工絕緣材料、膠粘劑、陶瓷、涂料、精細(xì)化工、高級(jí)建材等領(lǐng)域。

不同級(jí)別硅微粉產(chǎn)品主要用途

市場(chǎng)空間與下游應(yīng)用行業(yè)緊密相關(guān)，下游應(yīng)用行業(yè)良好的發(fā)展前景能夠?yàn)楣栉⒎坌袠I(yè)的市場(chǎng)增長(zhǎng)空間提供良好的保障。近年來(lái)，超細(xì)、高純硅微粉以及球形硅微粉成為行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)與方向。隨著5G 、半導(dǎo)體等行業(yè)的推動(dòng)，下游覆銅板和環(huán)氧塑封料的快速發(fā)展，拉動(dòng)了硅微粉需求的不斷提升 。

2.1覆銅板
覆銅板（Copper Clad Laminate，簡(jiǎn)稱為CCL），是結(jié)構(gòu)為“銅箔+介質(zhì)絕緣層（樹脂和增強(qiáng)材料）+銅箔”的、用于制造印制電路板的重要基材，下游面向通訊設(shè)備、消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、汽車電子、工控醫(yī)療、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，可以說(shuō)覆銅板是各類電路系統(tǒng)的上游基礎(chǔ)材料。
CCL填料青睞于硅微粉。硅微粉在耐熱性、介電性能、線性膨脹系數(shù)以及在樹脂體系中的分散性都具有優(yōu)勢(shì)，由于其熔點(diǎn)高、平均粒徑微小、介電常數(shù)較低以及高絕緣性，因此應(yīng)用到覆銅板行業(yè)中 。
覆銅板應(yīng)用于電子電路組裝，是5G產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵部件。隨著5G建設(shè)在2019年進(jìn)入快速發(fā)展階段，PCB 尤其是PCB產(chǎn)品市場(chǎng)需求量將大幅增加，CCL需求也將隨之實(shí)現(xiàn)快速成長(zhǎng)。

2.2環(huán)氧塑封料

環(huán)氧塑封料（Epoxy Molding Compound，簡(jiǎn)稱為EMC），又稱環(huán)氧樹脂模塑料、環(huán)氧模塑料，是由環(huán)氧樹脂為基體樹脂，以高性能酚醛樹脂為固化劑，加入硅微粉等為填料，以及添加多種助劑混配而成的粉狀模塑料，是集成電路等半導(dǎo)體封裝必需材料（半導(dǎo)體封裝中有97%以上采用環(huán)氧塑封料） [4] 。

據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃研究》，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)到2020年全行業(yè)銷售收入將達(dá)到9,300億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)20%，其中國(guó)內(nèi)集成電路封裝測(cè)試業(yè)銷售收入將達(dá)到2,900億元，新增1,400億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到15% [4] 。

硅微粉尤其是球形硅微粉作為封裝用環(huán)氧塑封料不可或缺的功能性填充材料，在集成電路行業(yè)迅速發(fā)展的行業(yè)背景下，市場(chǎng)前景廣闊。

2.3電工絕緣材料

電工絕緣材料主要是用來(lái)使電器元件之間相互絕緣以及元件和地面之間絕緣，在電器電工行業(yè)具有十分重要的作用，從各類電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)到集成電路都與絕緣材料直接相關(guān)。如作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的電力工業(yè)，它的發(fā)展與高性能絕緣材料密切相關(guān)。絕緣材料是保證電氣設(shè)備特別是電力設(shè)備能否可靠、持久、安全運(yùn)行的關(guān)鍵材料，它的水平將直接影響電力工業(yè)的發(fā)展水平和運(yùn)行質(zhì)量。隨著國(guó)內(nèi)電力工業(yè)的發(fā)展，硅微粉的需求將進(jìn)一步提升 。