硅微粉分类、特点、产业链及制备工艺介绍

硅微粉是一类用途广泛的无机非金属材料，其介电性能优异、热膨胀系数低、导热系数高。

1、硅微粉：常按颗粒形态分为角形与球形

根据不同的分类标准，硅微粉分为不同的类型，如按照用途和纯度可分为普通硅微粉、电工级硅微粉、电子级硅微粉、半导 体级硅微粉等，按照结晶特点可分为结晶硅微粉、熔融硅微粉等；按照颗粒形态可分为角形硅微粉、球形硅微粉等。目前业 界常采用结晶特点以及颗粒形态两种分类方法对相关产品进行分类。

球形硅微粉：性能好、成本高

球形硅微粉是指颗粒个体呈球状，一种高强度、高硬度、惰性的球型颗粒，是通过高温将形状不规则的精选角形硅微粉颗粒瞬间熔融使 其在表面的张力作用下球化，后经过冷却、分级、混合等工艺加工而成的硅微粉。球形硅微粉流动性好，在树脂中的填充量较高，做成 板材后内应力低、尺寸稳定、热膨胀系数低，并且具有更高的堆积密度和更均匀的应力分布，因此可增加填料中的流动性和降低粘度。 此外，球形硅微粉相比角型硅微粉有更大的比表面积，能够显著降低覆铜板和环氧塑封料的线性膨胀系数，提高电子产品的可靠性，同 时还可减少相关制品制造时对设备和模具的磨损。其缺点主要是制备工艺复杂，成本较高。

结晶型硅微粉：工艺简单、成本较低

结晶硅微粉的主要原料是精选优质石英矿，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，能够改善覆铜板 等下游产品的线性膨胀系数、电性能等物理性能。其优势在于起步早，工艺成熟并且简单，对生产硬件要求较低且价格相对 便宜，对覆铜板的刚度、热稳定性和吸水率等各方面的性能都有不小的改善作用。其缺点主要是对树脂体系的改善不及球形 硅微粉，具体表现为分散性、耐沉降性以及耐冲击性均比球形硅微粉要低，热膨胀系数比球形硅微粉要高。

熔融型硅微粉：性能较好、成本居中

熔融硅微粉的主要原料是精选的具有优质晶体结构的石英，经酸浸、水洗、风干、再经高温熔融、破碎、人工分拣，磁选、 超细碎、分级等工艺精制而成的硅微粉。同结晶型硅微粉相比，熔融硅微粉具有密度、硬度、介电常数、热膨胀系数等较低 的优点，在高频覆铜板中的应用尤为突出，可应用于智能手机、平板电脑、网络通讯等行业，其主要缺点是制备过程中熔融 温度较高，工艺复杂，介电常数相对于结晶型硅微粉虽有改善但仍较高，其其生产成本较结晶型硅微粉要高。

2.硅微粉产业链

硅微粉产业上游包括石英等原材料供应商、天然气等能源供应商、球磨机等设备供应商，下游则涵盖覆铜板、环氧塑封料、 绝缘材料、胶粘剂、涂料、陶瓷等众多产业。角形硅微粉主要可分为结晶硅微粉及熔融硅微粉两大类，而球形硅微粉则是在 角形硅微粉的基础上进一步制备而来。

3.三种硅微粉制备工艺

角形硅微粉的制备：主要有干法和湿法研磨两种

干法研磨是将硅微粉原料放进球磨机或振动磨中研磨，该研磨工艺可以连续进料和出料，也可以一次投入若干重量原料，连 续研磨若干时间后出料；出料时要经过微粉分级机控制粒度，粗的产物返回磨机再磨或作为产品，细的则是产品。干法研磨 要严格控制入磨物料水分，产品不再干燥。

湿法研磨是将若干重量硅微粉原料一次投入球磨机中，加入适量的水，作业浓度在65%～80%；连续研磨十几个小时后，倒 出料浆，用压滤方法或放在料桶内自然沉淀脱水，得到含水料饼；用打碎机打碎分散后均匀连续地投到空心轴搅拌烘干机 中，干燥后得到产品。

球形硅微粉的制备：工业上以物理法为主

目前制备球形硅微粉的方法可分为物理法和化学法。物理法制备球形硅微粉，原材料来源广且价格不高，但对原材料石英质 量和生产设备等要求较高。其中火焰成球法是一种可实现规模化生产且有发展前景的工艺技术。化学法可制备出高纯且粒径 均匀的球形硅微粉，但由于在制备过程中对表面活性剂需求较大，极大增加了生产成本，且存在有机杂质不易除净、容易团 聚及工业化难以实现等缺点。目前工业上以物理法制备为主。

火焰成球法：易于实现工业化大规模生产的主流方法

火焰成球法的工艺流程为：首先对高纯石英砂进行粉碎、筛分和提纯等前处理，然后将石英微粉送入燃气-氧气产生的高温 场中，进行高温熔融、冷却成球，最终形成高纯度球形硅微粉。该技术的关键是加热装置要求有稳定的温度场、易于调节温 度范围以及不要对石英粉造成二次污染。主要生产设备包括粉料定量输送系统、燃气量控制和混合装置、气体燃料高温火焰 喷枪、冷却回收装置等。该法生产工艺简单，有利于进行大规模工业生产，发展前景较好。

等离子体法：换热源为等离子体的制备方法

等离子体技术的基本原理是利用等离子矩的高温区将二氧化硅粉体熔化，由于液体表面张力的作用形成球形液滴，然后在快 速冷却过程中形成球形化颗粒。采用高频等离子体熔融法制备球形石英粉，温度范围适中、控制平稳、产量高，可达到较高 球化率，因而是一种较合适的生产方法。其原理与工艺与火焰熔融法类似，主要是将高温热源变为等离子体发生器。