浅谈高纯超细硅微粉的生产与应用

硅微粉是由天然石英（SiO 2）或熔融石英（天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO 2）经破碎、球磨（或振动、气流磨）、浮选、酸洗提纯、高纯水处

理等多道工艺加工而成的微粉。因其优良的耐温性、耐酸碱腐蚀以及导热性差、高绝缘、低膨胀、硬度大等特性，是电工、电子、橡胶行业不可或缺的功能填

料之一。随着硅微粉行业的发展和下游行业的拓展延伸，高纯超细硅微粉已成为行业发展热点。

【摘要】硅微粉是一种不可或缺的功能性填料。随着电子信息等产业的发展，对硅微粉的质量要求越来越高,高纯超细硅微粉已成为行业发展热点。本文将着重介绍高纯超细硅微粉的生产及其应用。

【关键词】硅微粉；高纯；超细；应用

浅谈高纯超细硅微粉的生产与应用

徐鹏金/

文

1.高纯超细硅微粉概述

1.1硅微粉的分类

硅微粉根据用途可分为普通硅微粉（PG）、电工级硅微粉（DG）、电子级硅微粉（JG）；

按其颗粒形态分为角形硅微粉和球形硅微粉；

其中以石英矿或硅石为原料直接粉磨得到的硅微粉称为结晶硅微粉，以熔融石英为原料粉磨得到的硅微粉称为熔融硅微粉（RG）；

对上述硅微粉进行有机表面改性后分别称为普通活性硅微粉（PGH）、电工级活性硅微粉（DGH）、电子级结

晶型活性硅微粉（JGH）、电子级熔融型活性硅微粉（RGH）及球形硅微粉[1]。

1.2高纯超细硅微粉成为行业发展热点

超细硅微粉体材料是近年来逐渐发展起来的新材料。

超细硅微粉具有粒度小、比表面积大、化学纯度高、填充性好等特点。

超细硅微粉以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性而在覆铜板、胶黏剂、橡胶、涂料、工程塑料、医药、造纸、日化等诸多领域得到广泛应用，并为其相关工业领域的发展提供了新材

料的基础和技术保证，享有“工业味精”、“材料科学的原点”之美誉。

高纯硅微粉一般是指SiO 2含量高于99.9%的硅微粉，主要应用在IC 的集成电路和石英玻璃等行业，其高档产品更被广泛应用在大规模及超大规模集成电路、光纤、激光、航天、军事中，是高新技术产业不可缺少的重要材料。

高纯超细硅微粉已成为行业发展热点。一些发达国家更是将其作为一项战略目标来实现。

2.高纯超细硅微粉的应用

高纯超细硅微粉用于塑料中可以有效地增加塑料的抗弯、抗压强度，同样也可以提高大多数塑料产品的承载能力；在橡胶制品中可代替炭黑，改善橡胶的延伸率、拉撕裂强度和抗老化性能；作为涂料的添加剂可以显著提高涂料的耐磨特性而且可以增强其着色能力。但其最大的市场前景是应用于大规模及超

大规模集成电路用塑封料、电子元器件

塑封料、环氧浇注料灌封料等领域[2]。

在环氧模塑封料中,高纯硅微粉是

其主要原料,由于SiO

2

具有稳定的物

理化学性能、良好的透光性及线膨胀性

能和优良的高温性能,因此SiO

2

是目

前最理想的环氧塑封料的填充材料,其

填充率可达到70%～90%，同时高纯超

细硅微粉也是半导体集成电路最理想的

基板材料。世界上对高纯超纯硅微粉的

需求量将随着IC行业的发展而快速发

展，估计未来10年世界对其的需求将

以20%的速度增长。

表1：电工及电子级硅微粉的粒度分布要求

规格/目中位粒径D

50

/μm比表面积/(cm2/g)累积粒度30021.00～25.001700～2100≤50μm≥75% 40016.00～20.002100～2400≤39μm≥75% 60011.00～15.002400～3000≤25μm≥75% 10008.00～10.003000～4000≤10μm≥65%

表2：不同级别硅微粉产品主要用途

产品名称主要用途

普通型硅微粉主要用于环氧树脂浇涂料、灌封料、电焊条保护层、金属铸造、陶瓷、硅橡胶、普通油漆、涂料及其他化工行业填料。

电工级硅微粉主要用于普通电器、元器件的绝缘浇注，高压电器的绝缘浇注，APG（环氧树脂自动压凝胶成型技术）工艺注射料，环氧灌封和高档陶瓷釉料等行业。

电子级硅微粉主要用于集成电路、电子元器件的塑封料和包装材料，环氧树脂浇注料、灌封料和高档油漆、涂料、工程塑料的填充料，粘合剂、硅橡胶、精密铸造、高档陶瓷釉填料和其他化工领域。

高纯超细硅微粉主要用于大规模及超大规模集成电路用塑封料、电子元器件塑封料、环氧浇注料灌封料、高档涂料、油漆、工程塑料、粘合剂、硅橡胶、精密铸造、高级陶瓷和化工领域。

纳米级硅微粉主要用于微电子封装材料、高分子复合材料、高档塑料、橡胶、油漆、涂料、油墨、颜料、陶瓷、粘合剂、玻璃钢、药物载体和抗菌剂材料等领域。

球形硅微粉主要用于电子塑封料、涂料、环氧地坪、硅橡胶等领域。

3.高纯超细硅微粉的生产

3.1高纯超细硅微粉主要原料的选择

高纯超细硅微粉的制备一般包括化学合成法和天然矿物提纯法，但是通过长期的研究发现化学合成法成本高产量低，无法满足需求。用天然石英矿物作为原材料制备超细粉体既可满足市场需求，同时也能更好地降低粉体中有害杂质含量。

高纯超细硅微粉生产用的原料有脉石英、石英岩、熔融石英以及复合型原料。原料的选择是至关重要，因为生产用原料的好坏，必将直接关系到生产工

艺流程的长短、生产成本的高低和最终

产品质量的优劣。举例：生产结晶型硅

微粉时，一般都选择质地较纯的脉石英

（SiO

2

含量一般均≥99.9%）而忽略了

一些表面污染、用普通的化学方法易清

除的石英岩和石英砾岩之类的矿物。我

国有些地区的石英岩和石英砾岩质地也

很纯，是加工、生产高纯超细硅微粉的

好原料，而且它们的硬度相比脉石英要

稍软一些，易加工[3]。

从图1可以明显看出，日本“中央

化工机株式会社”生产的硅微粉工艺流

程十分简单，两段破碎、两段磨矿即可，

证明其原矿质量很好。

3.2高纯超细硅微粉的生产工

艺

硅微粉的生产工艺一般根据原矿性

质和矿石工艺矿物学等特性及用户对产

品质量的要求而大同小异。而高纯超细

硅微粉的生产，则在高纯砂制备的基础

上进行进一步超细粉碎或研磨分级而获

得。

高纯超细硅微粉的生产，其加工设