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球形硅微粉技术
     球形硅微粉技术以价格低廉的天然优质粉石英矿物为基本原料,采用溶胶-凝胶技术,在分散剂和球形催化剂存在的条件下,制备出符合电子封装材料要求的高纯球形纳米非晶态硅微粉,打破了美、日、德等少数国家对该技术的垄断局面,表明我国球形硅微粉研究获得新的重大进展。日前,成都理工大学自行研制的“一种用天然粉石英制备高纯球形纳米非晶态硅微粉的方法”,获得国家知识产权局专利申请。
    球形硅微粉主要用于大规模集成电路封装,在航空航天精细化工、可擦写光盘、大面积电子基板、特种陶瓷及日用化妆品等高新技术领域也有应用,市场前景广阔。专家预计,到2010年仅我国对球形硅微粉的需求即达2万~3万吨,高纯硅微粉为10万吨,年均增长率均超过20%。世界对球形硅微粉的需求量将超过30万吨,价值数百亿元。随着我国微电子工业的迅猛发展,大规模、超大规模集成电路对封装材料的要求越来越高,不仅要求其超细,而且要求高纯度,特别是对于颗粒形状提出球形化要求。但制备球形硅微粉是一项跨学科高难度工程,目前世界上只有美国、日本、德国、加拿大和俄罗斯等少数国家掌握此技术。
    为打破国外对我国球形硅微粉生产技术与专用设备的严密封锁,“十五”以来,我国有20多家研究单位先后对该技术装备进行了攻关,并取得了突破性进展。中科院过程工程研究所研制成功高纯球形硅微粉制备新工艺;湖北省建材研究设计院与清华大学材料系合作开展高纯超细球形化硅微粉研究已通过省级鉴定;武汉大学采用化学合成技术制备球形硅微粉,技术指标达到日本nipponshokuba公司ke-p系列产品的水平;湖北武汉帅尔光电子粉体新材料有限公司研制的超大规模集成电路封装料用球形硅微粉项目和四川省绵阳市三慧硅质材料有限公司研制的高纯超细球形硅微粉成型技术项目,均列入2003年国家科技创新基金项目;云南超微新材料有限责任公司研制的高温熔融方法生产球形熔融硅微粉项目,进入2004年国家新材料高技术产业化专项;海南省地质勘查局粉体材料工程技术研究中心以精选的结晶型石英砂为原料,成功制成球形硅微粉,产品适用于电子塑封材料;2005年8月,江苏省连云港市晶瑞石英工业开发研究院承担的高频等离子制备球形硅微粉关键技术及产品,通过了部级鉴定,并已建成50吨/年中试生产线,技术水平国内领先,产品主要性能达到国际先进水平。
    今年3月,连云港东海硅微粉有限责任公司承担的微米级集成电路用化学合成球型硅微粉项目,通过江苏省科技厅主持的科技成果鉴定,打破了国外在化学合成球型硅微粉领域的垄断地位,技术和工艺设备达到国际先进水平,填补了国内空白。7月份,中国凯盛国际工程有限公司与蚌埠玻璃工业设计研究院联合研发的高纯球形石英粉产品工业化制备技术及专用生产设备开发项目通过鉴定,其技术、设备为国内首创,产品的球形化率、玻璃化率和分散性等主要技术指标达到国际先进水平,实现工业化连续稳定生产,并已形成450吨/年的生产规模,产品可替代进口。
    我国盛产石英,并且矿源分布较广,全国范围内的大小硅微粉厂近百家,基本上都属于乡镇企业。这些生产企业大多规模小、品种单一,采用非矿工业的常规加工设备,在工艺过程中缺乏系统的控制手段,致使硅微粉产品的纯度、粒度以及产品质量稳定性差,无法与进口产品抗衡。这些企业中真正能够生产高纯、超微硅微粉的很少,主要分布于江苏连云港和徐州、浙江湖州以及河北、青海等地,其主打产品集中在600目以下,使用领域一般为冶金、陶瓷、电工产品填料以及电子分立元件的封装等。为抢占高端市场,近年来国内有眼光的企业纷纷上马建设球形硅微粉项目。
    山西长治庄益通硅业有限公司的电子级球形硅微粉项目,属国家863重点科研攻关项目,总投资5200万元,今年上半年投产,年产电子级球形硅微粉1000吨;重庆锦艺硅材料开发有限公司首期5万吨硅微粉项目今年7月1日投产,“十一五”期间将建成年产20万吨硅微粉、5000吨球形硅微粉、2000吨多晶硅生产线为核心项目的西部硅产业基地;黑龙江省通河县宝通石英产品有限公司引进江苏省连云港市晶瑞石英工业开发研究院开发的高频等离子制备球形硅微粉关键技术,总投资8700万元,年产球形硅微粉1000吨,今年8月份已完成前期准备工作;江西遂川县招商局计划总投资逾1亿元,兴建高纯和球形硅微粉加工厂及生产线5条,形成年产高纯和球形硅微粉4000吨的能力;湖北荆化实业股份有限公司引进武汉大学最新研制的低应力环氧塑封料球形硅微粉技术,将形成4000吨/年生产能力。
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