中國粉體網訊 2021年4月23日，據凱盛科技公告，全資子公司蚌埠中恒新材料科技有限責任公司的球形石英粉生產線擴建項目已經完成建設，于4月23日正式投產。據悉，該項目的建成能夠擴大公司球形石英粉的生產規模，實現產品品質的提升，有利于提高市場占有率，促進公司的可持續發展。
球形石英粉是以天然石英石為原料，經粉碎—高溫熔融處理，由角形結晶變為球形非晶態的一種粉體材料，主要應用于集成電路塑封材料領域，同時也可用于其他領域。
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蚌埠中恒新材料科技有限責任公司成立于2007年11月，是全國建材國際工程公司/蚌埠玻璃工業設計研究院的下屬公司。其中硅基材料事業部前身為蚌埠中凱電子材料有限公司，是蚌埠玻璃工業設計研究院（中國建材國際工程集團有限公司）為轉化球形石英粉生產技術科研成果而成立的生產企業，現在為院下屬上市公司“凱盛科技”的全資子公司。
公司位于安徽省蚌埠市的省級玻璃新材料科技產業園內，采用完全自主的具有國際先進水平的火焰噴射熔融球化工藝技術，專業從事粉體的球形化生產。早在2019年3月14日，公司就公告稱中恒新材料擬投資2700萬元在蚌埠市龍子湖區中國玻璃新材料產業園進行球形石英粉生產線擴建項目，包括角型石英粉設計產能為6000噸/年以提供原料，球形硅微粉產能約1000噸/年。
圖片來源：蚌埠中恒新材料科技有限責任公司
蚌埠中恒新材料科技有限責任公司球形石英粉產品詳情
球形石英粉的特性
球形石英粉具有高介電、耐熱耐濕耐腐蝕、高填充量、低膨脹、低應力、低雜質、低摩擦系數、表面光滑、比表面積大、硬度大、化學性能穩定等優越性能。首先，球形粉流動性好，與樹脂攪拌成膜均勻，樹脂添加量小，石英粉的填充量高，質量分數最高可達90.5％。石英粉的填充量越高，導熱系數越低，塑封料的熱膨脹系數就越小，越接近單晶硅的熱膨脹系數，生產的電子元件使用性能就越好。其次，球形粉的應力僅為角形粉應力的60％，由球形石英粉制成的塑封料應力集中最小，強度最高。最后，球形粉表面光滑，摩擦系數小，對模具的磨損小，可延長模具的使用壽命達1倍以上。
球形石英粉的應用領域非常廣，用作電子封裝材料是其應用領域的第一大市場。電子封裝是集成電路的支撐業，隨著大規模及超大規模集成電路的發展，集成電路越來越精細，對封裝材料的要求越來越高，封裝形式不斷優化與更新。電子封裝的3大主材料是基板材料、塑封材料和引線框架及焊料。塑料封裝由于其成本低廉、工藝簡單，并適于大批量生產，自誕生起便得到了快速發展，在封裝中所占份額越來越大，目前塑料封裝在世界范圍內占集成電路市場的95％以上。在塑封料中，環氧塑封料（EMC）是國內外集成電路封裝的主流，95％以上的微電子元件采用環氧塑封。在微電子封裝中，主要要求集成電路封裝后高耐潮、低應力、低α射線，耐浸焊和回流焊，塑封性能工藝好。針對此，環氧塑封料必須在樹脂基體里摻雜無機填料，目前使用的無機填料幾乎都是石英微粉（二氧化硅微粉）。球形石英粉除主要用于電子封裝領域外，還可廣泛用于電子油墨、光導纖維、高檔化妝品、高級精密陶瓷的制造，光學器件及電子元件的精密研磨，以及用作特種油漆涂料的填料等。
球形石英粉的制造方法
◇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，再經驟冷，經旋風和布袋收集，便得到球狀硅微粉。其特點是加熱溫度高，可以獲得比化學燃燒高5倍以上的溫度（3000k以上）場，高溫高熱和高活性氣氛使化學反應進行非常迅速，導致化學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）。
◇高溫熔融噴射法
高溫熔融噴射法是把物料置于高溫場中將其熔化使之成為熔融體，在熔融體流出的瞬間，以通過噴射器的高壓空氣進行噴吹，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定形率的方法。
◇氣體燃燒火焰法
氣體燃燒火焰法是以乙炔氣、氫氣、天然氣等燃料氣為原料，以氧氣或空氣為助燃氣，通過密閉爐窯燃燒產生潔凈火焰。與此同時，角形石英粉隨氣流被輸送到火焰中。當角形粉末經過高溫火焰場時，首先被熔化為無定形顆粒，當它離開高溫場被迅速冷卻時即刻收縮變為球形顆粒，再經過旋風收集便得到成品。
縮小差距 助力各行業高速應用需要注意哪些因素？
球形石英粉優異的特點使其在電子封裝等領域大放異彩，國內外發展形勢良好，各個生產廠家都想在技術上和成本上取得突破。而我國球形石英粉的生產起步較晚，產品質量與國外產品也存在一定的差距。由于市場競爭加劇，已經掌握技術信息的生產廠家各自為陣，進行技術封鎖。根據國際的發展趨勢，我國應該加大對球形石英粉的開發，球形石英粉的發展應該向高純度、超細化及高均勻性以及高球化率及高分散性方向發展。
（1）高純度 高純度是電子產品對材料最基本的要求，在超大規模集成電路中要求更加嚴格，除了常規雜質元素含量要求低外，還要求放射性元素含量盡量低或沒有。美國生產的用于超大規模集成電路封裝料的球形石英粉SiO2含量達99.98％以上，雜質含量非常低，其中Fe、Al、Ca、Mg等金屬氧化物含量總和小于130×10-6，放射性元素含量在0.5×10-6以內。
（2）超細化及高均勻性 國外用于超大規模集成電路封裝料的球形石英粉粒度細、分布范圍窄、均勻性好，美國一般為1～3μm，日本平均粒徑一般為3～8μm，最大粒徑小于24μm。而國產球形石英粉粒度較粗、分布范圍較寬、均勻性較差，平均粒徑一般為10～30μm；少量收塵產品平均粒徑可達到3～5μm，但從粒度分布上看，最大顆粒可達75μm以上，最小顆粒可達1μm以下。
（3）高球化率及高分散性 高球化率是保證填充料高流動性、高分散性的前提，球化率高、球形度好才能保證產品的流動性和分散性能好，在環氧塑封料中就能得到充分的分散并能保證最佳填充效果。國外產品球化率一般都能達到98％以上，而國產料球化率一般只能達到90％左右，少數可達到95％。
小結
球形石英粉的純度、粒度分布、顏色、球形度、電導率等每一部分的指標都需要做到極致，這樣才能保證合理應用，使工業化生產萬無一失！
參考文獻：
胡修權等.我國球形石英粉開發現狀及發展思考
蚌埠中恒公司官網
解讀球形石英粉“國標”的促動力——訪蚌埠中凱電子材料有限公司副總經理周建民
（中國粉體網編輯整理/茜茜）
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