簡析國內(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，是一種無毒、無味、無污染的無機(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。

硅微粉是一種無毒、無味、無污染的無機(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)迎來重大發(fā)展機(jī)遇，這對(duì)國內(nèi)硅微粉企業(yè)而言是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。

國內(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

硅微粉是一種無毒、無味、無污染的無機(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。簡而言之，在硅微粉的制備過程中超細(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

長期以來，我國由于受到嚴(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)，自力更生打破了國外技術(shù)壟斷與。

02國內(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)增長空間提供良好的保障。近年來，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。

2.2環(huán)氧塑封料

環(huán)氧塑封料（Epoxy Molding Compound，簡稱為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)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃研究》，我國集成電路產(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)合增長率達(dá)20%，其中國內(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。隨著國內(nèi)電力工業(yè)的發(fā)展，硅微粉的需求將進(jìn)一步提升 。