阅读说明：本技术 一种电子封装用高纯度球形硅微粉 (High-purity spherical silicon micropowder for electronic packaging ) 是由 何书辉 于 2019-01-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电子封装用高纯度球形硅微粉,该产品属于石英精加工领域；生产该产品使用的原料有：优质石英石、浓度为10%-15%的稀盐酸、水,使用的设备有：水洗机、破碎机、酸池、高温烧结炉、研磨机、磁选机、燃气炉、分级机,该生产方法的优点是：设备投资少、生产成本低、无污水废气排放、可批量生产出高质量的电子封装用高纯度球形硅微粉,产品具有耐高温、低热膨胀、硬度较高、耐磨性好、透光折射性能、压电性能优异等一系列优点,是电子封装使用的首选材料。(The invention discloses high-purity spherical silicon micro powder for electronic packaging, which belongs to the field of quartz finish machining; the raw materials for producing the product are as follows: high-quality quartz stone, dilute hydrochloric acid with the concentration of 10% -15% and water, and the used equipment comprises: the production method comprises the following steps of washing machine, crusher, acid tank, high-temperature sintering furnace, grinder, magnetic separator, gas furnace and classifier, and has the advantages that: the spherical silicon micro powder has the advantages of low equipment investment, low production cost, no sewage and waste gas emission, capability of producing high-quality high-purity spherical silicon micro powder for electronic packaging in batches, high temperature resistance, low thermal expansion, higher hardness, good wear resistance, excellent light transmission and refraction properties, excellent piezoelectric property and the like, and is a preferred material for electronic packaging.)

一种电子封装用高纯度球形硅微粉

技术领域

本发明属于石英精加工领域，尤其涉及一种以优质石英石为原料工业化生产电子封装用高纯度球形硅微粉的方法。

背景技术

电子封装用高纯度球形硅微粉是硅微粉的一种，是以价格低廉的天然优质石英矿物为基本原料，主要可以有多种工艺制成。电子封装用硅微粉可以是角形或球形，角型生产工艺简单，价格相对低，但为什么需要球形化呢，因为球的表面流动性好，与树脂搅拌成膜均匀，树脂添加量小，并且流动性最好，粉的填充量可达到最高，重量比可达90.5%，因此，球形化意味着硅微粉填充率的增加，硅微粉的填充率越高，其热膨胀系数就越小，导热系数也越低，就越接近单晶硅的热膨胀系数，由此生产的电子元器件的使用性能也越好；其次，球形化制成的塑封料应力集中最小，强度最高，当角形粉的塑封料应力集中为1时，球形粉的应力仅为0.6，因此，球形粉塑封料封装集成电路芯片时，成品率高，并且运输、安装、使用过程中不易产生机械损伤；其三，球形粉摩擦系数小，对模具的磨损小，使模具的使用寿命长，与其他形状的粉相比，可以提高模具的使用寿命达一倍，塑封料的封装模具价格很高，有的还需要进口，这一点对封装厂降低成本，提高经济效益也很重要。球形硅微粉，主要用于大规模和超大规模集成电路的封装上，根据集成度（每块集成电路标准元件的数量）确定是否使用球形硅微粉，当集成度为1M到4M时，已经部分使用球形粉，8M到16M集成度时，已经全部使用球形粉，250M集成度时，集成电路的线宽为0.25μm，当1G集成度时，集成电路的线宽已经小到0.18μm，目前计算机PⅣ 处理器的CPU芯片，就达到了这样的水平。这时所用的球形粉为更高档的，主要使用多晶硅的下脚料制成正硅酸乙脂与四氯化硅水解得到SiO2，也制成球形其颗粒度为 -（10～20）μm可调。这种用化学法合成的球形硅微粉比用天然的石英原料制成的球形粉要贵10倍，其原因是这种粉基本没有放射性α射线污染，可做到0.02PPb以下的铀含量。当集成度大时，由于超大规模集成电路间的导线间距非常小，封装料放射性大时集成电路工作时会产生源误差，会使超大规模集成电路工作时可靠性受到影响，因而必须对放射性提出严格要求。而天然石英原料达到(0.2～0.4) PPb就为好的原料，现在国内使用的球形粉主要是天然原料制成的球形粉。本发明是一种电子封装用高纯度球形硅微粉，外观为白色球状，SiO2含量在99.8%以上。生产该产品以优质石英石为原料，以高温烧结炉、研磨机械、燃气炉为主要设备，通过对优质石英石的破碎、酸洗、水提纯、高温烧结、破碎、磁选、球形化、分级等一系列工艺加工而成，该工艺流程的主要优点是：设备投资少、生产成本低、无污水废气排放、可批量生产，能生产出高质量的电子集成电路封装用球形硅微粉。

发明内容

本发明主要解决的问题是提供一种电子封装用高纯度球形硅微粉的生产方法，生产该产品使用的原料有：优质石英石、浓度为10%-15%的稀盐酸、水，使用的设备有：水洗机、破碎机、酸池、高温烧结炉、研磨机、磁选机、燃气炉、分级机。

本发明采用的技术方案是：

（1）将定量的优质块状石英石送入水洗机，用高压水冲洗，洗净后送入破碎机破碎为小于15mm的石英块。

（2）将破碎后的石英块送入酸池，用浓度为10%-15%的稀盐酸浸泡20-30小时，然后将浸泡后的石英块从池中捞出，立即送入水洗机用水冲洗，洗净的石英块晾干后送入高温烧结炉，调炉内温度为1840℃-1860℃，熔化时间为13-14小时，使炉内石英石成为熔融状态。

（3）停止加热，降温至常温冷却后得到大块的固体熔融石英，经机械破碎后5-6mm的石英颗粒，然后将石英颗粒投入到研磨机进行研磨，研磨时间为4-5小时，得到粒度不同的角型硅微粉，将粒度不同的角型硅微粉通过磁选机去除含铁颗粒，不含铁的角型硅微粉用收料器收集。

（4）调燃气炉内温度为1800℃以上，其燃气炉内的通道为垂直设立，将收集的角型硅微粉从燃气炉内的通道顶部缓慢的送入，在高温作用下迅速熔融，下落后出了燃气炉迅速降温凝固成为球形，待其降温至常温后用分级机按颗粒度大小分级包装即可。

优选的，所述的石英块为地产的红皮大块石英石除皮后的产品。

优选的，所述的10%-15%的稀盐酸为工厂使用后的废酸。

优选的，所述的高温烧结炉为5吨级。

本发明的有益效果是：提供了一种电子封装用高纯度球形硅微粉及其生产方法，该生产方法的优点是：设备投资少、生产成本低、无污水废气排放、可批量生产出高质量的电子封装用高纯度球形硅微粉，产品具有耐高温、低热膨胀、硬度较高、耐磨性好、透光折射性能、压电性能优异等一系列优点，是电子封装使用的首选材料。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，进一步详细描述本发明。

实施例1

将定量的优质块状石英石送入水洗机，用高压水冲洗，洗净后送入破碎机破碎为小于15mm的石英块；将破碎后的石英块送入酸池，用浓度为10%的稀盐酸浸泡30小时，然后将浸泡后的石英块从池中捞出，立即送入水洗机用水冲洗，洗净的石英块晾干后送入高温烧结炉，调炉内温度为1840℃，熔化时间为14小时，使炉内石英石成为熔融状态；停止加热，降温至常温冷却后得到大块的固体熔融石英，经机械破碎后5mm的石英颗粒，然后将石英颗粒投入到研磨机进行研磨，研磨时间为4小时，得到粒度不同的角型硅微粉，将粒度不同的角型硅微粉通过磁选机去除含铁颗粒，不含铁的角型硅微粉用收料器收集；调燃气炉内温度为1800℃以上，其燃气炉内的通道为垂直设立，将收集的角型硅微粉从燃气炉内的通道顶部缓慢的送入，在高温作用下迅速熔融，下落后出了燃气炉迅速降温凝固成为球形，待其降温至常温后用分级机按颗粒度大小分级包装即可。

实施例2

将定量的优质块状石英石送入水洗机，用高压水冲洗，洗净后送入破碎机破碎为小于15mm的石英块；将破碎后的石英块送入酸池，用浓度为12.5%的稀盐酸浸泡25小时，然后将浸泡后的石英块从池中捞出，立即送入水洗机用水冲洗，洗净的石英块晾干后送入高温烧结炉，调炉内温度为1850℃，熔化时间为13.5小时，使炉内石英石成为熔融状态；停止加热，降温至常温冷却后得到大块的固体熔融石英，经机械破碎后5.5mm的石英颗粒，然后将石英颗粒投入到研磨机进行研磨，研磨时间为4.5小时，得到粒度不同的角型硅微粉，将粒度不同的角型硅微粉通过磁选机去除含铁颗粒，不含铁的角型硅微粉用收料器收集；调燃气炉内温度为1800℃以上，其燃气炉内的通道为垂直设立，将收集的角型硅微粉从燃气炉内的通道顶部缓慢的送入，在高温作用下迅速熔融，下落后出了燃气炉迅速降温凝固成为球形，待其降温至常温后用分级机按颗粒度大小分级包装即可。

实施例3

将定量的优质块状石英石送入水洗机，用高压水冲洗，洗净后送入破碎机破碎为小于15mm的石英块；将破碎后的石英块送入酸池，用浓度为15%的稀盐酸浸泡20小时，然后将浸泡后的石英块从池中捞出，立即送入水洗机用水冲洗，洗净的石英块晾干后送入高温烧结炉，调炉内温度为1860℃，熔化时间为13小时，使炉内石英石成为熔融状态；停止加热，降温至常温冷却后得到大块的固体熔融石英，经机械破碎后6mm的石英颗粒，然后将石英颗粒投入到研磨机进行研磨，研磨时间为5小时，得到粒度不同的角型硅微粉，将粒度不同的角型硅微粉通过磁选机去除含铁颗粒，不含铁的角型硅微粉用收料器收集；调燃气炉内温度为1800℃以上，其燃气炉内的通道为垂直设立，将收集的角型硅微粉从燃气炉内的通道顶部缓慢的送入，在高温作用下迅速熔融，下落后出了燃气炉迅速降温凝固成为球形，待其降温至常温后用分级机按颗粒度大小分级包装即可。