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激光粒度儀在硅微粉粒度檢測中的應用

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一、硅微粉

   硅微粉是由天然石英（SiO2）或熔融石英（天然石英經(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2）經(jīng)破碎、球磨（或振動(dòng)、氣流磨）、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉。硅微粉呈灰色，顆粒呈球形，極細，最細顆粒小于0.01UM，平均粒徑0.1-0.3UM,常溫下易結合成較松的塊狀，具有較高的膠凝性和吸附能力， 硅微粉是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的無(wú)機非金屬材料。由于它具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導熱性差、高絕緣、低膨脹、化學(xué)性能穩定、硬度大等優(yōu)良的性能，被廣泛用于化工、電子、集成電路（IC）、電器、塑料、涂料、高級油漆、橡膠、國防等領(lǐng)域。隨著(zhù)高技術(shù)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，硅微粉亦將步入新的歷史發(fā)展時(shí)期。

    受?chē)鴥任㈦娮庸I(yè)的飛速發(fā)展的拉動(dòng)，球形硅微粉的用量與日劇增。球形硅微粉主要用于大規模集成電路封裝，在航空、航天、精細化工、可擦寫(xiě)光盤(pán)、大面積電子基板、特種陶瓷及日用化妝品等高新技術(shù)領(lǐng)域也有應用，市場(chǎng)前景廣闊。

二、硅微粉行業(yè)發(fā)展現狀

我國硅質(zhì)原料資料資源豐富，有水晶、半透明及乳白色脈石英、變質(zhì)石英巖、沉積石英巖、海相沉積石英砂、河湖相沉積石英砂、粉石英等類(lèi)型。隨著(zhù)硅質(zhì)原料被大量開(kāi)發(fā)利用，高品質(zhì)的硅質(zhì)原料逐漸減少；為了滿(mǎn)足產(chǎn)量逐年提高的硅微粉用原料的要求，部分硅質(zhì)原料必須經(jīng)過(guò)礦選提純達到質(zhì)量標準后，才能來(lái)加工硅微粉。

   據調查，目前國內生產(chǎn)硅微粉的能力約25萬(wàn)噸，主要是普通硅微粉，而高純超細硅微粉大量依靠進(jìn)口。初步預測2005年我國對超細硅微粉的需求量將達6萬(wàn)噸以上。其中，橡膠行業(yè)是最大的用戶(hù)，涂料行業(yè)是重要有巨大潛力的應用領(lǐng)域，電子塑封料、硅基板材料和電子電器澆注料對高純超細硅微粉原料全部依靠進(jìn)口，僅普通球形硅微粉的價(jià)格2—3萬(wàn)元/噸，而高純超細硅微粉的價(jià)格則高達幾十萬(wàn)元/噸以上。

   國內目前生產(chǎn)的主要是角形結晶硅微粉和角形榕融硅微粉，雖然能滿(mǎn)足國內市場(chǎng)的需求，也有部分出口，但大部分產(chǎn)品檔次叫低。國內市場(chǎng)需求的高檔硅微粉如球形硅微粉，超細硅微粉仍依賴(lài)國外進(jìn)口。

三、硅微粉的粒度控制

  隨著(zhù)我國微電子工業(yè)、國防工業(yè)及其他高新技術(shù)的飛速發(fā)展，要求硅微粉必須滿(mǎn)足高純、超細及球形化的要求、所以，硅微粉的加工過(guò)程的污染、粒度控制、純度控制、放射性元素控制等問(wèn)題更需要嚴格把控。

     硅微粉可按照不同的標準進(jìn)行分類(lèi)，其粒度大小成為衡量其質(zhì)量的一個(gè)重要指標。按用途劃分，硅微粉可劃分為：油漆涂料用硅微粉、環(huán)氧地坪用硅微粉、橡膠用硅微粉、密封膠用硅微粉、. 電子級和電工級塑封料用硅微粉、精密陶瓷用硅微粉。不同用途的硅微粉其粒度要求也不一樣。如： 油漆涂料用硅微粉，目數: 600-2500目 。環(huán)氧地坪用硅微粉，目數: 600-1250目。

按級別劃分，硅微粉可分為：普通硅微粉、電工級硅微粉、電子級硅微粉、熔融硅微粉、超細硅微粉、“球粒”硅微粉 。在不同的級別中對硅微粉的粒度要求是不一樣的，其中“球粒”硅微粉選用高品質(zhì)石英原礦，細度在325目至5000目之間， 具有合理可控的粒度范圍，外觀(guān)為白色粉末狀。

四、硅微粉的球形度檢測

    球形硅微粉主要用于大規模集成電路封裝，在航空、航天、精細化工、可擦寫(xiě)光盤(pán)、大面積電子基板、特種陶瓷及日用化妝品等高新技術(shù)領(lǐng)域也有應用，它在環(huán)氧樹(shù)脂體系中作為填料后，可節約大量的環(huán)氧樹(shù)脂。

    硅微粉為什么要球形化？ 首先，球的表面流動(dòng)性好，與樹(shù)脂攪拌成膜均勻，樹(shù)脂添加量小，并且流動(dòng)性最好，粉的填充量可達到最高，重量比可達90.5%。因此，球形化意味著(zhù)硅微粉填充率的增加，硅微粉的填充率越高，其熱膨脹系數就越小，導熱系數也越低，就越接近單晶硅的熱膨脹系數，由此生產(chǎn)的電子元器件的使用性能也越好。

    其次，球形化制成的塑封料應力集中最小，強度最高，當角形粉的塑封料應力集中為1時(shí)，球形粉的應力僅為0.6，因此，球形粉塑封料封裝集成電路芯片時(shí)，成品率高，并且運輸、安裝、使用過(guò)程中不易產(chǎn)生機械損傷。

    其三，球形粉摩擦系數小，對模具的磨損小，使模具的使用壽命長(cháng)，與角形粉的相比，可以提高模具的使用壽命達一倍，塑封料的封裝模具價(jià)格很高，有的還需要進(jìn)口，這一點(diǎn)對封裝廠(chǎng)降低成本，提高經(jīng)濟效益也很重要。

    顆粒球形度是顆?；緟抵?。球形度的大小直接影響了顆粒的流動(dòng)性和堆積性。目前球形的度的檢測主要靠顯微鏡。

五、激光粒度儀在硅微粉行業(yè)的應用

   在球形硅微粉制備及應用過(guò)程中，球形度及粒度檢測是至關(guān)重要的。顯微圖像顆粒分析儀，它采用圖像采集與分析軟件，將計算機與顆粒粒度及粒形分析理論完美結合，再或得顆粒圖像的同時(shí)，將顆粒的粒度、球形度、長(cháng)徑比、龐大率、表面等相關(guān)顆粒大小和形狀的表征參數以特征值和分布形式呈現出來(lái)。本次硅微粉測試采用的是Winner99E，測試報告如下：

處理前

 

處理后