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    曾經100%依賴進口的這種工業粉體,如今在產業化中實現重大突破

    中國粉體網 2019/1/16 10:25:51 點擊 2975 次

    導讀 近日,一項獲得2018年度建材科技進步獎評審公示,且被提名為2019年國家科技進步獎的技術,吸引了粉體網編輯的注意。

    中國粉體網訊  近日,一項獲得2018年度建材科技進步獎評審公示,且被提名為2019年國家科技進步獎的技術,吸引了粉體網編輯的注意。

    這項技術所涉及的一種工業粉體,一度100%依賴進口,不僅價格十分昂貴,而且使用前還需接受調查,禁止用于軍工、航空航天等領域,斷貨也時有發生,屬于被嚴重“卡脖子”的關鍵材料。

    這種高端的工業粉體是航空航天、超級計算機、5G通訊、軍工、安防等軍民高新技術領域所需大規模集成電路封裝及基板的必備關鍵材料,其十余種制備方法當中又以氣體燃燒火焰法最具工業化應用前景,然而該技術卻長期被日美韓等國封鎖與壟斷。



    它就是能確保大規模集成電路穩定工作的環氧塑封關鍵填料——球形硅微粉。對球形硅微粉的制備技術進行攻關,在保障國家信息安全、促進礦物資源綜合利用及我國集成電路配套微電子材料國產化等方面都具有極其重要的意義。

    制備球形硅微粉是一項跨學科的高難度工程,世界上僅有日本、美國、加拿大、德國和俄羅斯等少數國家掌握此技術。由于該技術涉及高性能芯片技術的開發,國外對硅微粉球形化技術高度保密,獲得的國外產品參數也不完整、專用設備更是無法見到。

    相比射頻等離子球形化法、直流電弧等離子球形化法、碳極電弧加熱等高溫球形化方法、高溫熔融噴射球形化法,火焰法球形化工藝更加簡化、控制更加容易、能源消耗成本更低且適于工業放大。


    但無論以哪一種方法制備球形硅微粉,最核心的問題還是硅微粉的球形化,主要包括超細微粉的連續穩定輸送、高焓高能的穩定溫度場、不對硅微粉造成二次污染的清潔熱源、粘稠的石英熔融霧滴的高效率冷卻與回收等諸多技術難題。

    日本是世界上最早開發成功球形硅微粉的國家,上世紀80年代開始,日本就申請了大量的火焰制備球形硅微粉的專利。以日本電氣化學株式會社、日本隆森等為主的一批企業己大批量生產球形硅微粉并運用到航天、超大屏幕電子顯像和大規模集成電路中。

    近些年,由江蘇聯瑞新材料股份有限公司、南京理工大學、廣東生益科技股份有限公司三家單位緊密合作,經過十余年的艱辛攻關,攻克了一系列的技術壁壘與瓶頸,所研發出的具有自主知識產權的火焰法制備電子級球形硅微粉的工藝技術及成套裝備與應用技術,終于打破了國外技術壟斷與封鎖。

    據獲獎項目公示,該技術已建成年產9000噸的產業化生產線,形成了系列化產品。產品經國內外集成電路封裝及基板多家知名客戶應用,替代進口并出口日韓。該項目產品目前國內市場占有率約65%,迫使進口產品平均價格下降50%以上。

    該技術經專家鑒定為:“項目總體技術達到國際先進水平,其中產品的球形度、球化率、磁性異物指標達到國際領先水平?!?br/>


    經粉體網編輯的梳理,發現該項技術具有以下的創新點:

    (1)理論上,揭示了在火焰中硅微粉成球的規律及影響因素,提出了顆粒成球溫度場、氣流場、物料流的表征方法及協同作用機制;

    (2)工藝上,通過流量、壓力、頻率等多參數協同調控與優化,掌握了溫度場、氣流場、物料流調控技術,開發出防顆粒融聚、完全燃燒控制等技術;

    (3)裝備上,設計出了防積碳燃燒器和防粘壁新型爐膛,獲得了高效、作業周期長的成套工藝自動化控制系統及制備球形硅微粉成套設備。



    此外,針對高表面能、難分散球形硅微粉在集成電路封裝及基板中的大規模應用,該項目發明了應用于不同極性有機體系的球形硅微粉改性技術,開發出多種體系的球形硅微粉有機漿料。

    小結:

    這項技術之所以能夠取得如此巨大的突破并屢獲殊榮,在粉體網編輯看來,有三點可謂至關重要:一是以國家重大戰略需求為出發點,二是以技術創新精神為驅動,最后就是產學研高度協作為支持。日前該項目已由中國建材聯合會提名為2019年國家科學技術進步獎二等獎。綜合以上信息來看,實至名歸,來日可期。

    參考資料:

    中國建材聯合會提名2019年國家科技獎項目公示內容之“火焰法制備電子級球形SiO2微粉成套技術與產業化及集成電路應用”

    靳洪允.氧氣-乙炔火焰法制備高純度球形硅微粉技術研究

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