隨著科技的日益進步，微電子元件性能不斷提高，對封裝技術及封裝材料的要求越來越高，球形硅微粉由于具有其他類型石英粉無法比擬的優(yōu)越特性，正被逐步應用于大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的生產中，在電子信息技術領域發(fā)揮著越來越重要的作用。

       制備球形硅微粉是一項跨學科的高難度工程，世界上僅有日本、美國、加拿大、德國和俄羅斯等少數國家掌握此技術。由于該技術涉及高性能芯片技術的開發(fā)，國外對硅微粉球形化技術高度保密，獲得的國外產品參數也不完整、專用設備更是鮮見。

球形硅微粉的主要制備方法

       大致而言，球形硅微粉的制備方法主要有高溫等離子體熔融法、高溫熔融噴射法和氣體燃燒火焰法等。

（1）高溫等離子體熔融法

       該方法是利用交流或直流電弧等離子體產生的高溫氣體作熱源，將石英粉體噴射到等離子焰中，粉體受熱熔化并瞬間氣化，再經驟冷，經旋風和布袋收集，便得到球狀硅微粉。

其特點是加熱溫度高，可以獲得比化學燃燒高５倍以上的溫度（3000Ｋ以上）場，高溫高熱和高活性氣氛使化學反應進行非常迅速，導致化學液相法難以合成的高溫相化合物快速生成（如氮化物、碳化物和硼化物等）；當反應物料離開等離子體時，經急驟冷卻，粒子不再長大；可根據不同需要形成不同氣氛的等離子態(tài)，反應物選擇范圍寬。

      缺點：等離子體技術難度很大，首先，等離子體溫度場受等離子體的磁性、電性能影響，溫度場小而集中，加熱裝置穩(wěn)定的高溫場不易控制，溫度范圍不易調整；其次，等離子體的能量和射流的產生是由電流通過電離的氣體介質實現的，過多地稀釋等離子體就會中斷電流，失去作用。這些因素使得產品球化率不易控制、很難形成規(guī)模生產。

（2）高溫熔融噴射法

      該方法是把物料置于高溫場中將其熔化使之成為熔融體，在熔融體流出的瞬間，以通過噴射器的高壓空氣進行噴吹，熔融物被高速氣流分散打碎成霧狀小液滴，再被迅速冷卻，小液滴遇冷便快速自然收縮成表面光滑的球狀顆粒。高溫熔融噴射法是最易保證球形化和無定形率的方法。但是，爐體高溫材料、粘稠的石英熔融體霧化以及防止二次污染等一系列關鍵技術很難突破，用于制造高純球形石英粉難度相當大。

（3）氣體燃燒火焰法

       該方法是以乙炔氣、氫氣、天然氣等燃料氣為原料，以氧氣或空氣為助燃氣，通過密閉爐窯燃燒產生潔凈火焰。與此同時，角形石英粉隨氣流被輸送到火焰中。當角形粉末經過高溫火焰場時，首先被熔化為無定形顆粒，當它離開高溫場被迅速冷卻時即刻收縮變?yōu)榍蛐晤w粒，再經過旋風收集便得到成品。

      此法涉及熱力學、氣體和顆粒流體力學等方面的理論，與等離子體高溫火焰相比，首先溫度場相對較低，其次是影響因素較少，不再涉及電磁學理論及離子在電磁場中流動和運動的問題，使各種條件影響因素變得較易控制，設備制造更為簡化，容易實現工業(yè)化，發(fā)展前景較好。

國內外的生產現狀

     日本是世界上最早開發(fā)成功球形硅微粉的國家，上世紀80年代開始，日本就申請了大量的火焰制備球形硅微粉的專利。以日本電氣化學株式會社、日本隆森等為主的一批企業(yè)已大批量生產球形硅微粉并運用到航天、超大屏幕電子顯像和大規(guī)模集成電路中。

      據中國粉體網小編的了解，目前我國能夠生產高純球形二氧化硅、亞微米級球形二氧化硅的企業(yè)數量較少，主要分布于江蘇連云港、安徽蚌埠、浙江湖州等地區(qū)。國內外球形硅微粉生產廠家分別采用哪種工藝路線呢？

為適應超大規(guī)模集成電路對封裝材料的要求，結合國內目前生產技術水平及產品質量，根據國際發(fā)展趨勢，應加大對球形硅微粉的開發(fā)力度，引導向高純度、超細化、高分散性、高均勻性以及高球形化方向發(fā)展。

如果您需要詳細了解高技術球形硅微粉的制備工藝及產業(yè)化發(fā)展，敬請關注由中國粉體網于2019年10月30-31日在江蘇徐州舉辦的“2019全國石英大會”，屆時將會有中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所李豐研究員帶來精彩報告：《高純納米球形硅微粉的制備及產業(yè)化》。

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