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曾经100%依赖进口的这种工业粉体,如今在产业化中实现重大突破

茜茜
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楼主 发表于:2019-01-16 08:55:59
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近日,一项获得2018年度建材科技进步奖评审公示,且被提名为2019年国家科技进步奖的技术,吸引了粉体网编辑的注意。


这项技术所涉及的一种工业粉体,一度100%依赖进口,不仅价格十分昂贵,而且使用前还需接受调查,禁止用于军工、航空航天等领域,断货也时有发生,属于被严重“卡脖子”的关键材料。


这种高端的工业粉体是航空航天、超级计算机、5G通讯、军工、安防等军民高新技术领域所需大规模集成电路封装及基板的必备关键材料,其十余种制备方法当中又以气体燃烧火焰法最具工业化应用前景,然而该技术却长期被日美韩等国封锁与垄断。



它就是能确保大规模集成电路稳定工作的环氧塑封关键填料——球形硅微粉。对球形硅微粉的制备技术进行攻关,在保障国家信息安全、促进矿物资源综合利用及我国集成电路配套微电子材料国产化等方面都具有极其重要的意义。


制备球形硅微粉是一项跨学科的高难度工程,世界上仅有日本、美国、加拿大、德国和俄罗斯等少数国家掌握此技术。由于该技术涉及高性能芯片技术的开发,国外对硅微粉球形化技术高度保密,获得的国外产品参数也不完整、专用设备更是无法见到。


相比射频等离子球形化法、直流电弧等离子球形化法、碳极电弧加热等高温球形化方法、高温熔融喷射球形化法,火焰法球形化工艺更加简化、控制更加容易、能源消耗成本更低且适于工业放大。



但无论以哪一种方法制备球形硅微粉,最核心的问题还是硅微粉的球形化,主要包括超细微粉的连续稳定输送、高焓高能的稳定温度场、不对硅微粉造成二次污染的清洁热源、粘稠的石英熔融雾滴的高效率冷却与回收等诸多技术难题。


日本是世界上最早开发成功球形硅微粉的国家,上世纪80年代开始,日本就申请了大量的火焰制备球形硅微粉的专利。以日本电气化学株式会社、日本隆森等为主的一批企业己大批量生产球形硅微粉并运用到航天、超大屏幕电子显像和大规模集成电路中。


近些年,由江苏联瑞新材料股份有限公司、南京理工大学、广东生益科技股份有限公司三家单位紧密合作,经过十余年的艰辛攻关,攻克了一系列的技术壁垒与瓶颈,所研发出的具有自主知识产权的火焰法制备电子级球形硅微粉的工艺技术及成套装备与应用技术,终于打破了国外技术垄断与封锁。


据获奖项目公示,该技术已建成年产9000吨的产业化生产线,形成了系列化产品。产品经国内外集成电路封装及基板多家知名客户应用,替代进口并出口日韩。该项目产品目前国内市场占有率约65%,迫使进口产品平均价格下降50%以上。


该技术经专家鉴定为:“项目总体技术达到国际先进水平,其中产品的球形度、球化率、磁性异物指标达到国际领先水平。”


经粉体网编辑的梳理,发现该项技术具有以下的创新点:


(1)理论上,揭示了在火焰中硅微粉成球的规律及影响因素,提出了颗粒成球温度场、气流场、物料流的表征方法及协同作用机制;


(2)工艺上,通过流量、压力、频率等多参数协同调控与优化,掌握了温度场、气流场、物料流调控技术,开发出防颗粒融聚、完全燃烧控制等技术;


(3)装备上,设计出了防积碳燃烧器和防粘壁新型炉膛,获得了高效、作业周期长的成套工艺自动化控制系统及制备球形硅微粉成套设备。


此外,针对高表面能、难分散球形硅微粉在集成电路封装及基板中的大规模应用,该项目发明了应用于不同极性有机体系的球形硅微粉改性技术,开发出多种体系的球形硅微粉有机浆料。

小结:

这项技术之所以能够取得如此巨大的突破并屡获殊荣,在粉体网编辑看来,有三点可谓至关重要:一是以国家重大战略需求为出发点,二是以技术创新精神为驱动,最后就是产学研高度协作为支持。日前该项目已由中国建材联合会提名为2019年国家科学技术进步奖二等奖。综合以上信息来看,实至名归,来日可期。

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