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硅微粉的应用、市场

2021-11-08
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作者:澳门太阳集团9728网网址
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硅微粉是以结晶石英、熔融石英等为原料,经研磨、精密分级、除杂、高温球化等工艺加工而成的一种无毒、无味、无污染二氧化硅粉体,是具有高耐热、高绝缘、低线性膨胀系数和导热性好等优异性能的无机非金属材料。...

硅微粉是以结晶石英、熔融石英等为原料,经研磨、精密分级、除杂、高温球化等工艺加工而成的一种无毒、无味、无污染二氧化硅粉体,是具有高耐热、高绝缘、低线性膨胀系数和导热性好等优异性能的无机非金属材料。

Siliconpowder

硅微粉的分类与品种

按用途和和w(SiO2)纯度(%):普通硅微粉(>99%),电工级硅微粉(>99. 6%),电子级硅微粉(>99. 7%), 半导体级硅微粉(>99.9%)等。 

按化学成分:纯SiO2硅微粉,以SiO2为主要成分的复合硅微粉等。

按颗粒形态:角形硅微粉、球形硅微粉等。

此外还有按粒度大小、表面活性等方式的分类。

  • 角形硅微粉

根据原材料种类可进一步细分为结晶硅微粉和熔融硅微粉。

结晶硅微粉是以石英块、石英砂等为原料,经过研磨、精密分级、除杂等工序加工而成的二氧化硅粉体材料, 在线性膨胀系数、电性能等方面改善覆铜板、环氧封装材料等产品的性能。

熔融硅微粉是选用熔融石英、玻璃类等作为原料,经过研磨、精密分级和除杂等工艺制成,性能较结晶硅微粉大幅改善。

  • 球形硅微粉

以精选角形硅微粉为原料,通过火焰法等工艺加工成球形的二氧化硅粉体材料,具有流动性好、应力低、 比表面积小和堆积密度高等优良特性。

相对球形硅微粉,角形硅微粉生产过程相对简单,应用领域相对低端,因此价值量相对较低;而球形硅微粉具有更好的流动性,作为填充料能够得到更高填充率和均一化,价格相对较高,因此价格是角形硅微粉的3一5倍。

球形硅微粉按照粒度分类,可以分为微米球形硅微粉(1~100μm)、亚微米球形硅微粉(0.1一1.0μm) 和纳米球形硅微粉(1一l00nm)等3种类型。

随着全球电子信息产业的快速发展和4G、5G等技术的不断提升,对电子产品轻薄短小、芯片的封装性能和承载芯片的载板等提出了更高的技术要求,球形硅微粉也朝着粒径小、性能优异的方向发展。亚微米球形硅微粉具有粒径小、粒度分布适当、纯度高、表面光滑和颗粒间无团聚等优点,能够弥补微米球形硅微粉的不足。

亚微米球形硅微粉的制备方法:气相法、化学合成法、火焰法、自蔓延低温燃烧法、VMC法... ...

气相法—— 制备的产品中HCI等杂质含量高,pH低,不能作为主材料应用于电子产品中,只能少量加入,调整黏度、增加强度等功能,另外原料昂贵,设备要求较高,技术较复杂。

化学合成法—— 制备出的亚微米球形硅微粉致密度通常较低,往往含有较多的细孔,造成比表面积大,同时存在生产工艺对环境不友好等不足。

火焰法—— 使用的原料为硅源有机物,对进料系统的安全设计要求较严格且原料的价格较高,往往造成产品生产成本较高。

自蔓延低温燃烧法—— 还没有实现大规模工业化生产, 是否可以工业化生产还需要进一步验证。

VMC法—— 采用金属硅制备出的亚微米级球形二氧化硅微粉具有表面光滑、无定型含量高等特点,然而使用的原料金属硅容易形成粉尘爆燃,生产过程中存在较大的安全隐患。

硅微粉的应用及市场概况 

硅微粉产品作为功能性填料,具有高耐热、高绝缘、低线性膨胀系数和导热性好等独特的物理、化学特性,能够广泛应用于覆铜板、环氧塑封料、电工绝缘材料、胶粘剂、陶瓷、涂料、精细化工、高级建材等领域,在消费电子、家用电器、移动通信、汽车工业、航空航天、国防军工、风力发电等行业渗透深入。下游应用行业良好的发展前景为硅微粉行业的市场增长空间提供良好的保障。

ApplicationofSiliconpowder

  • 覆铜板 

覆铜板是将玻璃纤维布或其它增强材料浸以树脂基体, 一面或双面覆以铜箔并经热压制成的一种电子基础材料,而在基材、增强材料之间需要使用填充料以提升印制电路板(PCB板)的耐热性和可靠性。

硅微粉在降低线性膨胀系数、降低介电性能、提高导热性、高绝缘等方面性能优异,加入硅微粉可以改善印制电路板的线性膨胀系数和热传导率等物理特性,从而有效提高电子产品的可靠性和散热性;且由于硅微粉具备良好的介电性能,能够提高信号传输质量。

目前行业实践中树脂的填充比例在50%左右,硅微粉在树脂中的填充率一般为30%,即硅微粉在覆铜板中的重量比例可达到15%。

覆铜板是一种电子基础材料,PCB则是电子产品中电路元件和器件的关键支撑件,是覆铜板的主要下游产业。目前亚洲地区PCB产值已占全球超过90%,中国PCB产值占比超50%。

  • 环氧塑封料 

环氧塑封料是电子产品中用来封装芯片的关键材料。硅微粉在环氧塑封料的填充比例为70%~90%之间,取填充比例的平均值80%进行测算,硅微粉在国内环氧塑封料行业的市场容量为8万吨。

高性能集成电路对材料要求高,高端硅微粉渗透率持续提升。以高端芯片为代表的超大规模和特大规模集成电路对封装材料的要求极高,不仅要求封装材料中使用超细填充料,而且要求纯度高、放射性元素含量低,传统角形硅微粉已难以满足要求。球形硅微粉尤其是亚微米级产品具有高耐热、高耐湿、高填充率、低膨胀、低应力、低杂质、低摩擦系数等优越性能,成为超大规模和特大规模集成电路封装料中不可或缺的功能性填充材料。因此,国内半导体设计、制造以及封测等各环节持续国产化替代,高端硅微粉需求也随之高速增长。

  • 蜂窝陶瓷、涂料、高端建材需求齐发力

蜂窝陶瓷产品的主要原材料为滑石、硅微粉、氧化铝、高岭土、纤维素等,涂料用硅微粉也有客观地增长。硅微粉与钛白粉结构相似,性能优异,成本低廉,可以有效代替钛白粉。

受益于国家环保标准的实施,环保型胶黏剂和人造石英板等行业得到较好的发展机遇,应用于桥梁和高层建筑、汽车点火线圈封装、风力发电机等领域的特种胶黏剂得到快速发展,高端人造石英板行业也有一定的提升。此外,随着国家循环经济推动和绿色环保产业升级,人造大理石有望不断替代传统瓷砖和天然石材,成为新型高级环保建材。预测2025年硅微粉在高级建材领域需求或将增加358%。

 

 

文章来源:中国粉体网

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