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（天然石英經高溫熔融、冷卻后的非晶態SiO2）經破碎、球磨（或振動、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，硅微粉是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料。由于它具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導熱性差、高絕緣、低膨脹、化學性能穩定、硬度大等優良的性能，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、國防等領域。隨著高技術領域的迅猛發展，硅微粉亦將步入新的歷史發展時期。

受國內微電子工業的飛速發展的拉動，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、可擦寫光盤、大面積電子基板、特種陶瓷及日用化妝品等高新技術領域也有應用，市場前景廣闊。

二、硅微粉行業發展現狀

我國硅質原料資料資源豐富，有水晶、半透明及乳白色脈石英、變質石英巖、沉積石英巖、海相沉積石英砂、河湖相沉積石英砂、粉石英等類型。隨著硅質原料被大量開發利用，高品質的硅質原料逐漸減少；為了滿足產量逐年提高的硅微粉用原料的要求，部分硅質原料必須經過礦選提純達到質量標準后，才能來加工硅微粉。

據調查，目前國內生產硅微粉的能力約25萬噸，主要是普通硅微粉，而高純超細硅微粉大量依靠進口。初步預測2005年我國對超細硅微粉的需求量將達6萬噸以上。其中，橡膠行業是最大的用戶，涂料行業是重要有巨大潛力的應用領域，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口，僅普通球形硅微粉的價格2—3萬元/噸，而高純超細硅微粉的價格則高達幾十萬元/噸以上。

國內目前生產的主要是角形結晶硅微粉和角形榕融硅微粉，雖然能滿足國內市場的需求，也有部分出口，但大部分產品檔次叫低。國內市場需求的高檔硅微粉如球形硅微粉，超細硅微粉仍依賴國外進口。

三、硅微粉的粒度控制

隨著我國微電子工業、國防工業及其他高新技術的飛速發展，要求硅微粉必須滿足高純、超細及球形化的要求、所以，硅微粉的加工過程的污染、粒度控制、純度控制、放射性元素控制等問題更需要嚴格把控。

硅微粉可按照不同的標準進行分類，其粒度大小成為衡量其質量的一個重要指標。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、可擦寫光盤、大面積電子基板、特種陶瓷及日用化妝品等高新技術領域也有應用，它在環氧樹脂體系中作為填料后，可節約大量的環氧樹脂。

硅微粉為什么要球形化？首先，球的表面流動性好，與樹脂攪拌成膜均勻，樹脂添加量小，并且流動性最好，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，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，成品率高，并且運輸、安裝、使用過程中不易產生機械損傷。

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，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格很高，有的還需要進口，這一點對封裝廠降低成本，提高經濟效益也很重要。

顆粒球形度是顆粒基本參數之一。球形度的大小直接影響了顆粒的流動性和堆積性。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的應用

在球形硅微粉制備及應用過程中，球形度及粒度檢測是至關重要的。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，將顆粒的粒度、球形度、長徑比、龐大率、表面等相關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。本次硅微粉測試采用的是Winner99E，測試報告如下：

處理前