中國(guó)粉體網(wǎng)訊  一噸石英礦石多少錢(qián)？把它制成球形粉體又是多少錢(qián)呢？蘭陵益新礦業(yè)科技有限公司給出了答案：石英礦石每噸幾十元到幾百元不等，而通過(guò)加工生產(chǎn)球化以后的產(chǎn)品，能賣(mài)到上萬(wàn)到十幾萬(wàn)一噸，最后產(chǎn)品價(jià)格能夠提升上百倍。

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這是為何呢？

原來(lái)，石英礦石可以經(jīng)過(guò)一系列加工工藝制造成球形硅微粉、高純球形硅微粉，而球形硅微粉是大規(guī)模集成電路封裝和IC基板行業(yè)的關(guān)鍵材料，如用于芯片封裝的環(huán)氧模塑料和液體封裝料以及高性能基板，在航空、航天、汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)及特種陶瓷等高新技術(shù)領(lǐng)域有諸多應(yīng)用。由于日本、美國(guó)等國(guó)外生產(chǎn)廠商對(duì)球形硅微粉的專(zhuān)用生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)實(shí)行壟斷和封鎖，導(dǎo)致我國(guó)高端球形硅微粉長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口，相關(guān)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)研發(fā)進(jìn)展較緩慢。我國(guó)球形硅微粉以往大部分依賴(lài)于進(jìn)口，國(guó)內(nèi)僅有聯(lián)瑞新材、壹石通、華飛電子、錦藝新材、益新科技等少數(shù)企業(yè)具有生產(chǎn)球形硅微粉的能力，因此價(jià)格居高不下。那么，這種球形硅微粉是如何制成的呢？

球形硅微粉的制備

目前，球形硅微粉的制備方法主要包括物理法、化學(xué)法及物理化學(xué)法。其中，物理制備方法主要包括火焰成球法、高溫熔融噴射法、等離子體法、高溫煅燒球形化等；化學(xué)制備方法主要包括氣相法、水熱合成法、自蔓延低溫燃燒法、溶膠-凝膠法、沉淀法和微乳液法等。

火焰成球法

火焰成球法首先要對(duì)高純石英砂進(jìn)行充分的粉碎，并通過(guò)篩分、提純后在燃?xì)?氧氣環(huán)境下放置石英微粉，通過(guò)高溫熔融和冷卻成球后可獲得高純度球形硅微粉。火焰成球法制備球形硅微粉不用考慮電磁場(chǎng)內(nèi)離子流動(dòng)等現(xiàn)象，生產(chǎn)工藝更加簡(jiǎn)單，有利于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，發(fā)展前景較好。

高溫熔融噴射法

高溫熔融噴射法是把物料置于高溫場(chǎng)中將其熔化使之成為熔融體，在熔融體流出的瞬間，以通過(guò)噴霧器的高壓空氣進(jìn)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(wú)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(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有突破，用于制造高純球形硅微粉難度很大。

高溫等離子體熔融法

高溫等離子體熔融法是利用交流或直流電弧等離子體產(chǎn)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(jīng)驟冷，經(jīng)旋風(fēng)和布袋收集，便得到球狀硅微粉。其特點(diǎn)是加熱溫度高，可以獲得比化學(xué)燃燒高5倍以上的溫度（3000K以上）場(chǎng)，高溫高熱和高活性氣氛使化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行非常迅速，導(dǎo)致化學(xué)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(dāng)反應(yīng)物料離開(kāi)等離子體時(shí)，經(jīng)急驟冷卻，粒子不再長(zhǎng)大；可根據(jù)不同需要形成不同氣氛的等離子態(tài)，反應(yīng)物選擇范圍寬。

但等離子體技術(shù)難度很大，首先，等離子體溫度場(chǎng)受等離子體的磁性、電性能影響，溫度場(chǎng)小而集中，加熱裝置穩(wěn)定的高溫場(chǎng)不易控制，溫度范圍不易調(diào)整；其次，等離子體的能量和射流的產(chǎn)生是由電流通過(guò)電離的氣體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的，過(guò)多地稀釋等離子體就會(huì)中斷電流，失去作用。這些因素使得產(chǎn)品球化率不易控制，很難形成規(guī)模生產(chǎn)。

氣相法

氣相法是氣相二氧化硅通過(guò)氯硅烷在氫氧焰中高溫水解縮聚而生成二氧化硅粒子，然后經(jīng)過(guò)驟冷，顆粒驟聚、氣固分離、脫酸等后處理工藝而獲得。這種方法制備的球形硅微粉在純度上比較高，其粒徑在15nm~35nm之間，比表面積為65m2/g~355m2/g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)也超過(guò)了99.9%，但是在有機(jī)物中很難分散，容易為環(huán)境帶來(lái)污染。

沉淀法

沉淀法制備球形硅微粉是以水玻璃和酸化劑為原料，適時(shí)加表面活性劑同時(shí)控制反應(yīng)溫度，在溶液達(dá)到一定pH值時(shí)加入穩(wěn)定劑，所得沉淀經(jīng)洗滌、干燥、煅燒后即得到納米球形硅微粉。用沉淀法的制備球形硅微粉粒徑非常均勻，成本很低，工藝流程簡(jiǎn)單，容易控制，能夠在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用，不過(guò)缺陷是可能會(huì)發(fā)生團(tuán)聚的問(wèn)題。

水熱合成法

水熱合成法一般是在高溫150℃~350℃高溫與高氣壓條件下，讓無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物與水化合，通過(guò)強(qiáng)烈對(duì)流讓離子、分子、離子團(tuán)等進(jìn)入放有籽晶的生長(zhǎng)區(qū)，最終獲得過(guò)飽溶液與結(jié)晶。對(duì)無(wú)機(jī)物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌和干燥能夠形成超細(xì)、高純的微粒子。通過(guò)水熱合成法制備球形硅微粉，省去了一般液相合成法需通過(guò)煅燒轉(zhuǎn)換成氧化物的過(guò)程，降低了硬團(tuán)聚的形成幾率。

溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是指將含高化學(xué)活性組分的化合物經(jīng)過(guò)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)熱處理形成氧化物或其他化合物固體的方法。溶膠-凝膠法制備二氧化硅微球往往采用硅酸酯（TMOS和TEOS等）作為硅源，以醇為溶劑，在酸性或堿性條件下硅酸酯首先經(jīng)過(guò)水解、縮合化學(xué)反應(yīng)過(guò)程形成穩(wěn)定的二氧化硅溶膠體系，溶膠再經(jīng)陳化逐漸形成凝膠，凝膠經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)固化后最終得到球形二氧化硅粉體材料。

微乳液法

微乳液法是利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成均勻的乳液，使成核、生產(chǎn)、聚結(jié)、團(tuán)聚等過(guò)程局限在一個(gè)微小的球形液滴內(nèi)，從乳液中析出固相，形成球形顆粒。

國(guó)內(nèi)球形硅微粉企業(yè)生產(chǎn)情況

聯(lián)瑞新材

江蘇聯(lián)瑞新材料股份有限公司一直專(zhuān)注于電子級(jí)硅微粉產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，是國(guó)內(nèi)規(guī)模領(lǐng)先的電子級(jí)硅微粉企業(yè)，在覆銅板和環(huán)氧塑封料領(lǐng)域的應(yīng)用始終保持70%以上，通過(guò)持續(xù)近40年的技術(shù)積累，助力實(shí)現(xiàn)我國(guó)芯片關(guān)鍵材料的自主可控。目前公司電子級(jí)硅微粉產(chǎn)品年產(chǎn)量高達(dá)十萬(wàn)噸，市場(chǎng)占有率位居全國(guó)第一、世界前列。

聯(lián)瑞新材近日在接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)表示，年產(chǎn)15000噸高端芯片封裝用球形粉體生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目已處于點(diǎn)火試車(chē)階段，產(chǎn)能釋放預(yù)計(jì)在2023年三、四季度。

雅克科技

江蘇雅克科技股份有限公司子公司華飛電子目前已成為國(guó)內(nèi)知名硅微粉生產(chǎn)企業(yè)。公司主要產(chǎn)品已與世界頂尖硅微粉生產(chǎn)商日本電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、日本新日鐵Micron等公司的部分產(chǎn)品處于同一水平。公司持續(xù)研發(fā)投入，現(xiàn)已獲得4項(xiàng)球形硅微粉相關(guān)發(fā)明專(zhuān)利，通過(guò)自主創(chuàng)新掌握了業(yè)內(nèi)先進(jìn)的原料配方技術(shù)、無(wú)污染研磨技術(shù)、混合復(fù)配技術(shù)、高溫球形化技術(shù)，精密分級(jí)技術(shù)和表面處理技術(shù)等。

2023年8月3日，雅克科技在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司Low-α球形硅微粉產(chǎn)線已經(jīng)建設(shè)完成，產(chǎn)品主要應(yīng)用于集成電路封裝領(lǐng)域。

壹石通

在電子通信功能填充材料領(lǐng)域，安徽壹石通材料科技股份有限公司通過(guò)特有的Low-α粉體制備技術(shù)、流化床氣流粉碎技術(shù)，可賦予二氧化硅粉體材料磁性異物含量低、粒徑分布窄、穩(wěn)定性好、介電常數(shù)低、介質(zhì)損耗低等特性，滿足高頻高速、低延時(shí)、低損耗、高可靠的信號(hào)傳輸要求，已為日本雅都瑪?shù)热枕n企業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定供貨。

來(lái)源：壹石通招股說(shuō)明書(shū)

在電子通信功能填充材料領(lǐng)域，公司開(kāi)發(fā)出用于5G高頻高速覆銅板的熔融二氧化硅和球形二氧化硅，其技術(shù)特點(diǎn)符合先進(jìn)通信（5G）用覆銅板對(duì)信號(hào)傳輸速度、傳輸質(zhì)量的更高要求，成功應(yīng)用于先進(jìn)通信（5G）用高頻高速線路板中。

錦藝新材

蘇州錦藝新材料科技股份有限公司是覆銅板用無(wú)機(jī)功能粉體材料市占率領(lǐng)先企業(yè)。根據(jù)中國(guó)非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì)組織開(kāi)展的科技成果鑒定，公司化學(xué)合成球硅開(kāi)發(fā)的工藝屬于“國(guó)際首創(chuàng)”，“避開(kāi)了國(guó)外的技術(shù)封鎖，極大地提升我國(guó)高端球形硅微粉的加工水平，產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。公司高性能球形硅微粉產(chǎn)品被認(rèn)定為2021年度省級(jí)專(zhuān)精特新產(chǎn)品。

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在球形粉體制備技術(shù)方面，公司是國(guó)內(nèi)少有的能夠同時(shí)提供多種制備原理，且滿足覆銅板等高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的球形硅微粉供應(yīng)商。在國(guó)內(nèi)主流廠商大部分球硅產(chǎn)品所在的火焰法球硅領(lǐng)域，公司火焰法球形硅微粉具有一定性能優(yōu)勢(shì)。直燃法球形硅微粉經(jīng)客戶認(rèn)證可實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，與公司化學(xué)合成球形硅微粉組合，能夠在當(dāng)前覆銅板最高技術(shù)等級(jí)代表如Megtron8級(jí)高速覆銅板、IC載板以及類(lèi)載板SLP等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，是目前業(yè)內(nèi)廠商能夠提供的最高等級(jí)粉體材料之一。

益新科技

蘭陵縣益新礦業(yè)科技有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事硅基新材料及高導(dǎo)熱散熱材料球形化研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的民營(yíng)企業(yè)。益新科技通過(guò)自主研發(fā)的熔融球化爐，對(duì)石英礦石進(jìn)行制粉加工，然后再對(duì)角形粉進(jìn)行火焰熔融成球，變成球形硅微粉，廣泛應(yīng)用于觸控模組、航空航天、特種陶瓷、微電子、新能源等諸多領(lǐng)域。公司在國(guó)內(nèi)率先打破國(guó)際技術(shù)封鎖，自主創(chuàng)新掌握熔融球化爐技術(shù)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。生產(chǎn)的球形硅微粉項(xiàng)目業(yè)內(nèi)唯一入選“省重大科創(chuàng)工程”，填補(bǔ)了山東高端硅基材料空白。

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據(jù)了解，益新科技通過(guò)加工生產(chǎn)球化以后的球形硅微粉產(chǎn)品，能賣(mài)到十幾萬(wàn)一噸，與礦石相比提升至少245倍！益新科技的球形硅微粉應(yīng)用非常廣泛，它不但適用于大規(guī)模集成電路封裝的應(yīng)用，在一些高端應(yīng)用領(lǐng)域也大有用途。比如充分發(fā)揮球形硅微粉的輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕，還有一些光學(xué)特性原理，將其應(yīng)用于深海探測(cè)上，另外在航空航天領(lǐng)域，5G通訊，還有一些高檔陶瓷，包括一些日用化妝品上，球形硅微粉都有應(yīng)用。

參考來(lái)源：

閃電新聞.“點(diǎn)石成金”新技術(shù)讓小石頭變身“金疙瘩”  打破技術(shù)封鎖實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口

愛(ài)臨沂 觀天下.“點(diǎn)石成金”新技術(shù)填補(bǔ)省內(nèi)高端硅基材料空白

郭倩等.溶膠-凝膠法制備二氧化硅微球研究進(jìn)展概述

胡修權(quán)等.我國(guó)球形石英粉開(kāi)發(fā)狀況及發(fā)展思考

謝強(qiáng)等.火焰熔融法制備電子封裝用球形硅微粉制備與表征

李勇等.球形硅微粉制備方法與應(yīng)用研究

各公司官網(wǎng)、年報(bào)、招股說(shuō)明書(shū)、東方財(cái)富網(wǎng)、新浪財(cái)經(jīng)、同花順財(cái)經(jīng)等

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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