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球形二氧化矽粉末是指由天然石英或合成二氧化矽經特定製程加工而成的微米級粉末材料,其顆粒呈球形或近球形。其核心特性包括低比表面積、高流動性和優異的介電性能。從性能角度來看,與不規則的棱角狀二氧化矽粉末相比,球形二氧化矽粉末的球形形態顯著降低了樹脂體系的黏度,提高了填料的填充率,並具有更低的膨脹係數和良好的絕緣性能,有效滿足高端電子封裝材料的嚴格要求。
球形矽微粉的主流製備技術
火焰熔融法:此技術是將粉碎的石英粉末送入高溫火焰(溫度超過1600℃)中。粉末顆粒在高溫下熔化,並由於表面張力收縮成球形。此方法技術成熟,產能高,是目前球形矽微粉工業化量產的核心技術,適用於製備中高階電子產品。
等離子體法:這是一種利用等離子體高能處理材料的技術。在製備球形矽微粉時,將經過超細研磨和化學純化的矽微粉置於等離子反應器中。矽微粉在等離子炬的高溫區快速熔化,在表面張力的作用下形成球形液滴,然後快速冷卻凝固成球形顆粒。
化學合成法:球形矽微粉可透過溶膠-凝膠法和化學氣相沉積法等化學方法製備。化學法製備的球形矽微粉純度高,粒徑均勻可控。然而,溶膠-凝膠法和化學沉澱法等化學方法製備的球形矽微粉容易發生團聚。此外,化學法所用原料,特別是常用的界面活性劑,價格昂貴,大大增加了生產成本。而且,化學法還存在著難以去除有機雜質、製程複雜、製備條件嚴苛、設備要求高等問題。
VMC法(爆轟法):由於火焰熔融球形矽是透過熔化和球化天然礦物粉末製備的,因此在純度和粒徑分佈方面存在一定的限制。 VMC法採用金屬矽粉製備亞微米級球形二氧化矽微粉,具有表面光滑、非晶態含量高等特性。
球形矽粉的球形度是其品質的核心指標,其形成和優化受多種因素限制。首先是原料的特性。原料粉末的粒徑分佈和純度直接影響最終產物的球形度。如果原料含有大顆粒雜質或粉末粒徑範圍較寬,則在熔化過程中容易出現顆粒團聚和變形等問題,導致球形度下降;高純度石英原料可以減少高溫下雜質的異常相變,從而確保球形顆粒的完整性。
