《球形石英粉国家标准.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《球形石英粉国家标准.doc（28页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、球 形 石 英 粉国家标准编制说明（征求意见稿）标准编制组目录1 工作简况11.1 任务来源11.2 标准的编制工作过程11.3 标准制定的基本原则和技术路线22 行业概况32.1 球形石英粉主要市场应用32.2 球形石英粉火焰熔融法生产技术72.3 球形石英粉其他生产技术82.4 国内球形石英粉的主要生产情况103 国内外相关标准研究及本标准制定的必要性分析113.1 国内外相关标准的研究情况113.2 制定该标准的必要性分析114 标准主要技术内容124.1 标准主要技术指标的检测方法和原理124.2 各技术参数范围制定的依据和意义155 实施本标准预期达到的社会和经济效益等情况226 国
2、内外主要技术指标的对比分析237 与相关法律法规的关系248 重大分歧意见的处理经过和依据249 作为推荐性国家标准的建议2510 标准水平2511 废止现行有关标准的建议2512 其他应予说明的事项25图表目录图1 标准编制的技术路线2图2 履铜板剖面构造3图3 履铜板现场生产情况4表1 国内履铜板主要生产企业及产能4表 2 国内环氧塑封料主要厂商及产能情况5图4 熔融法生产主要设备8图5 火焰熔融法生产主要工艺流程8图6 等离子法制备熔融硅微粉工艺及设备9图7 化学合成法工艺流程图9图8 液相水解法制备高纯球形石英粉10表3 球形石英粉的分类15表4 国内相关样品主要信息16表5 中位粒径
3、要求17表6 比表面积要求17表7 球形度要求18表8 球形度要求18表9 电导率要求19表10 国内外主要样品对比231 工作简况1.1 任务来源根据国标委综合2008154号文“关于下达2008年第三批国家标准制修订计划的通知”，球形石英粉国家标准的制定工作被列入2009年国家标准制修订计划，项目编号为20082071-T-609。全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会组织了该标准的制定工作。参与本标准起草的单位有：蚌埠玻璃工业设计研究院、中国建材国际工程集团有限公司、方兴科技有限公司、蚌埠中凯电子材料有限公司。1.2 标准的编制工作过程（1）成立标准起草工作组按照国标委综合2008154
4、号通知要求，全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会组织主要起草单位蚌埠玻璃工业设计研究院、中国建材国际工程集团有限公司、安徽方兴科技股份有限公司和蚌埠中凯电子材料有限公司对球形石英粉标准制定工作进行了认真研究，在此基础上，组成由有关单位相关人员参加的标准编制组，主要起草人员。(2) 市场调研编制组在广泛调研我国球形石英粉研发、生产、应用现状的基础上，结合目前球形石英粉产品的生产水平和经营情况，确定该通用标准的基本框架，包括：标准名称、使用范围、定义和术语、命名原则、要求和标识等内容，形成标准草案的基本框架。（3）征求意见稿草案编制组依据座谈会以及其他形式所征求到的意见和建议，多次对该标准草案进
5、行研讨并修改文本，于2012年3月中旬完成标准草案修改稿。2012年4月底，又邀请相关部门人员参加征求意见座谈会，在进一步采纳相关建议的基础上，形成标准征求意见稿草案文件。（4）因如下原因，标准申请延期1) 球形石英粉的应用较广泛，在电子行业以及建材行业都有应用，需要协调不同行业标准的要求，给标准的起草带来一定难度；2）球形石英粉的生产技术在不断发展，生产厂家也在不断增加，产品种类、规格及相关技术指标在不断变化，需待进一步确认；3）国内外不断推出新的产品，样品的收集以及试验工作量较大；4）尚需完成指标征求意见等大量工作；5）起草人员发生变动。（5）工作进度安排1）2012年10月2013年2月
6、，国内外样品收集检测，并完成国家标准征求意见稿、标准编写说明及有关附件的整理；2）将标准征求意见稿报送分标委秘书处（网上征求意见一个月），并对征集的意见进行归纳整理、分析研究和处理后提出国家标准送审稿、编制说明及有关附件、意见汇总处理表；3）将完善后的标准送审稿、编写说明、意见汇总处理表及其他有关附件送分标委秘书处组织审查，根据审查意见修改并形成国家标准报批稿。1.3 标准制定的基本原则和技术路线1.3.1 标准制定的基本原则本标准积极采用行业标准和国外先进技术指标，本着有利于促进技术进步，提高产品质量；有利于合理利用资源，提高经济效益；符合用户要求，保护消费者利益，促进对外贸易的原则制定。1
7、.3.2 标准制定的技术路线效益预测本标准通过技术调研，对国内外主要生产商产品进行收集和检测，样品数据分析和整理，并结合下游客户的产品要求，同时考虑相关行业政策法规，确定可行的指标项目和参数限值，最后分析其社会经济效益，制定技术路线如下：样品检测相关样品收集数据整理分析技术经济评估生产工艺处理技术市场应用标准技术指标和参数的确定及论证问卷调查行业市场技术调研技术资料研究相关标准的研究相关政策、法规研究图1 标准编制的技术路线2 行业概况2.1 球形石英粉主要市场应用球形石英粉又称球形硅微粉，是指颗粒个体呈球形，主要成分为二氧化硅的无定形石英粉体材料。球形石英粉主要用于大规模集成电路封装中覆铜板
8、以及环氧塑封料填料，在航空航天、精细化工和日用化妆品等高新技术领域也有应用。随着我国电子信息产业的快速发展, 手机、个人电脑等越来越多的电子信息产品的产销量开始进入世界前列, 带动了我国集成电路市场规模的不断扩大。石英粉由于具有高介电、耐热耐湿耐腐蚀、高填充量、低膨胀、低应力、低杂质、低摩擦系数和低价格等优越性能,应用领域非常广。考虑球形石英粉较角形石英粉在性能上的优势，目前国内主要还是应用在电子封装领域，主要的作用是：（1）降低产品应力；（2）提高导热系数；（3）增加产品强度和防腐性能。电子封装的四大主材料是基板材料、塑封料和引线框架及焊料，球形石英粉在前两者中被广泛使用。2.1.1 覆铜板
9、用球形石英粉覆铜板 (CCL) 是现代电子产业发展的基石, 作为印制电路板 (PCB) 制造中的基础材料, 覆铜板的基本特性和加工性能很大程度上影响着PCB的品质和长期可靠性。随着无铅时代的来临, 焊料的焊接温度从原来的183提高到217, 同时PCB厂家不断向多层次、高密度安装等方向发展, 覆铜板的耐热能力面临着越来越严峻的挑战。近年来, 在覆铜板的新产品开发和性能改进方面, 采用无机填料填充技术已成为一个很重要的研究手段。球形石英粉因表面积大可以与环氧树脂之间充分接触, 其分散能力较好，分散在环氧树脂中相当于增大了与环氧树脂间的接触面积, 增多了结合点, 更有利于提高两者的相容性，另外较好
10、的机械性能和电性能，在履铜板领域使用也越来越广泛。目前球形石英粉主要被用在刚性CCL上，挠性CCL与纸基CCL的使用量相对较小。图2 履铜板剖面构造下图为我国履铜板现场生产情况。图3 履铜板现场生产情况下表给出了我国内地FR-4覆铜板(含CEM-3 覆铜板)的主要生产厂家生产情况。表1 国内覆铜板主要生产企业及产能序号厂家企业性质年产能（万张）所在地1建滔化工港资280深圳2南亚电子 台资200昆山3广东生益台资内资150东莞4联茂电子台资90东莞5无锡联茂电子台资70无锡6广州宏仁台资60广州7惠州合正台资50惠州8广州松下电子 日资40广州9中山台光电子台资40中山2.1.2 EMC用球形
11、石英粉环氧塑封料（EMC）是封装电子器件和集成电路最主要的一种热固性高分子复合材料。封装环氧塑封料作为封装主要材料之一，在电子封装中起着非常关键的作用。在集成电路制造中，EMC 通过高温低压传递来封装分立器件、集成电路。其固化成型后，在集成电路中起到芯片支撑、芯片保护、芯片散热、芯片绝缘等作用，具有避免器件在使用环境中受大气中的水汽、杂质和各种化学气氛的污染和侵蚀，保证封装好的芯片在工作环境中长期、稳定工作的功效。环氧塑封料是集成电路工业的重要配套化学品，高性能封装材料将促进高性能集成电路的生产和使用。目前 95%以上的微电子器件都是环氧塑封器件。常见的环氧塑封料的主要组成为填充料（6090）
12、，环氧树脂（18以下），固化剂（9以下），添加剂（3左右）。在微电子封装中，要求集成电路封装后高耐潮、低应力、低射线，耐浸焊和回流焊，塑封工艺性能好。针对这几项要求，环氧塑封料必须在树脂基体里掺杂无机填料，现用的无机填料基本上都是二氧化硅微粉，其含量最高达90.5 %，具有降低塑封料的热膨胀系数，增加热导，降低介电常数，环保、阻燃，减小内应力，防止吸潮，增加塑封料强度，降低封装料成本等作用。 中国目前已成为世界EMC第二大生产国，中国制造的EMC出口量也在快速增长。中国大陆厂商的海外客户逐渐增多，客户遍及欧美、东南亚、中国大陆和台湾等地，改变了世界半导体EMC主要被日本企业垄断的行业竞争格局，
13、也改变了全球半导体封装业对中国国产塑封料的认知。目前，国内环氧塑封料主要生产厂家约二十家。表2 国内环氧塑封料主要厂商及产能情况企业名称工厂所在地企业性质产能（吨/年）汉高华威连云港中德合资16000长春住工（常熟）江苏苏州台日合资13000松下电工（上海）上海奉贤日资7200江苏中鹏连云港内资5030华海诚科连云港内资5000住友电木（苏州）江苏苏州日资5000长兴电子材料（昆山）上海昆山台资4200日立化成公司江苏苏州日资4000北京中新泰合电子北京内资3000金刚高丽化学江苏无锡韩国3000北京首科化公司北京内资2700浙江恒耀电子浙江金华内资20002011年度中国大陆半导体封装用EM
14、C总用量,中国大陆厂商约占八成左右，海外进口EMC约占两成左右，这其中，球形石英粉市场用量较大。2.1.3 航空航天、陶瓷用球形石英粉球形石英粉是一种重要的功能性材料，具有化学稳定性好、流动性好、耐酸碱、耐高温、热膨胀系数低、电绝缘性能好等特性，利用这些特性在陶瓷行业既能改良传统材料，又能制备新材料。球形石英粉应用于特种耐高温陶瓷材料中，对于降低烧成温度和提高成品率等可收到理想效果，作为载体、填料，被广泛应用于提高陶瓷制品的韧性、光洁度；由球形石英粉与高性能树脂、陶瓷为基体的先进复合材料 （Advanced Composite Materials，简称ACM）制成的耐高温陶瓷基复合材料是用于飞
15、机、火箭、卫星、飞船等航空航天飞行器的理想防热瓦片材料。应用于精密陶瓷、电子陶瓷、高级陶瓷、人造莫来石材料、搪瓷釉和特种耐火材料中，具有介电性能优异，热膨胀系数低，电绝缘性好，在氧化中形成多层保护层，具有良好的力学性能和抗高温抗氧化性能，还可以解决陶瓷的脆性问题。特种耐火材料中加入球形石英粉后具有良好的流动性、烧结性、结合性、填充气孔性能等，使之特种耐火材料具有结构密、强度高、耐磨损、抗侵蚀等特性。球形石英粉和熔融石英都属于无定形二氧化硅，但球形颗粒更容易实现最精密堆积，用球形石英粉代替熔融石英制备的石英陶瓷基材料比用熔融石英气孔更少，致密度和强度更高。用球形石英粉制备的石英陶瓷基复合材料具有
16、高温性能好、抗热震稳定性好、导热率低、加工精度高、透波性能好及介电性能好等优良性能，在国防军工领域是导弹用天线罩的主要材料之一。当导弹进入稠密大气层时，虽然天线罩与空气摩擦表面温度高于2500 ，但石英陶瓷具有很高的高温粘度，因此损坏速度很低，可广泛用于导弹和火箭的天线罩。在原子能工业中，石英陶瓷作为在核燃料的基质(SiO2-UO体系)和辐射屏蔽材料使用，石英陶瓷的某些性能还被用来作为射电望远镜的光学反射器使用，也是红外线高质量反射器应用的首选材料。在冶金行业，金属带材连续退火炉的炉底辊质量是影响作业率和产品表面质量的主要因素之一，传统的石墨碳套和陶瓷涂层辊容易出现辊面氧化、炉辊结瘤、疏松和剥
17、落等现象，影响正常生产。石英陶瓷炉底辊以强度高、耐高温、热膨胀小、化学稳定性好、不变形及表面光滑细腻和耐磨性好等特点，作为金属带材连续处理炉的炉底辊使用，是传统石墨碳套和陶瓷涂层辊的理想替代产品，可有效的解决氧化和结瘤问题，避免频繁的更换作业，提高生产效率以及钢带表面质量，具有广阔的应用前景。球形石英粉应用于精密陶瓷、电子陶瓷、高级陶瓷，具有介电性能优异，热膨胀系数低，电绝缘性好，在氧化中形成多层保护层，具有良好的力学性能和抗高温抗氧化性能，还可以解决陶瓷的脆性问题。在特种陶瓷中加入球形石英粉，可提高致密、耐热冷疲劳，减少气孔率，球形石英粉对特种陶瓷制品性能的影响，主要体现在高温烧结过程中，通
18、过球形颗粒的高流动性填隙，减少气孔；使制品致密化；在高温过程中产生莫来石晶相，弥散到制品中，从而改善制品性能。球形石英粉作为高档陶瓷釉料，可提高陶瓷釉的强度、增加表面光洁度。2.1.4 精细化工用球形石英粉高纯球形石英粉具有常规二氧化硅涂料所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性。添加到紫外光固化涂料中，明显地提高涂料的硬度和附着力，还减弱了紫外光固化涂料吸收UV辐射的程度。从而降低了紫外光固化涂料的固化速度。其拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构。同时增加了涂料的强度和光
19、洁度，提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不变。填料添加量不但可大幅降低树脂用量，进而大幅降低生产成本，而且还能提高油漆、涂料质量，使油漆、涂料达到低收缩率、低粘度、高添加量、高耐磨性和良好贮存性的目的。球形石英粉也具有很好的流动与润滑性，可以达到更好的分散悬浮和稳定，用于油墨和颜料中，可使油墨和颜料用量少反而遮盖力高，光泽好，树脂粒度细腻，成膜连续，均匀光浩，膜层薄，使印刷的图像清晰，若用在 UV油墨中，可加快其固化速度，同时由于填料的细微均匀分散而消除墨膜的收缩起皱现象。会使油墨色彩艳丽而发光，印出更精美的图像。2.1.5 化妆品用球形石英粉球形硅微粉跟普通角形硅微粉相比，因具有更高的
20、流动性及更大的比表面积，使其具有如下优点：（1)在粉状产品如粉饼中能提高流动性和贮存的稳定性从而起到防结块的作用；（2)因其比表面积高的特点还能作为吸附剂和载体的作用，能吸附气体、液体、固体物质；（3)较大比表面积使其具有更好的吸附性，决定其化妆品配方更经济；（4)粉体的球形状对皮肤有良好的亲和性及触感。 2.2 球形石英粉火焰熔融法生产技术国内各生产厂家目前主要利用火焰熔融的方法来实现石英粉球形化的量产，该技术的关键是加热装置要求有稳定的温度场、易于调节温度范围以及不要对石英粉造成二次污染。主要生产设备有粉料定量输送系统、燃气量控制和混合装置、气体燃料高温火焰喷枪、冷却回收装置，下面分别简要
21、介绍其工作原理：粉料定量输送系统：将待加工成球形石英粉的粉料按照规定的给料量连续、均匀地输送到高温火焰中；燃气量控制和混合装置：可根据火焰温度、火焰长度和刚度调节、控制燃气量和助燃气体量，并将燃气与助燃气体充分混合后送到高温火焰喷枪；气体燃料高温火焰喷枪：是将混合燃料气体(混合入助燃气体)和非球形石英粉物料同时喷出，点火后产生高温火焰，熔融分散的石英粉，使之成为球形石英粉；冷却回收装置：将已被熔融且分散的高温球形石英粉迅速冷却，避免出现析晶现象，并将冷却后的球形石英粉在收集器中回收。主要设备示意图如下：图4 火焰熔融法主要生产设备生产工艺流程图如下:图5 熔融法生产主要工艺流程其成球原理为：高
22、温火焰喷枪喷出16002000的高温火焰，当粉体进入高温火焰区时其角形表面吸收热量而呈熔融状态，热量进一步被传递到粉体内部，粉体颗粒完全呈熔融状态。在表面张力的作用下，物体总是要趋于稳定状态，而球形则是最稳定状态，从而达到产品成球目的。粉体颗粒能否被熔融取决于两方面：一是火焰温度要高于粉体材料的熔融温度，这就要选择合适的气体燃料；二是保证粉体颗粒熔融所需要的热量。在火焰温度一定的情况下，不同粒径的粉体颗粒达到熔融所需要的热量是不同的，而吸收热量的多少与粉体颗粒在火焰中的时间成正比，因此可得到粉体颗粒在火焰中达到熔融所需要的时间与其粒径的关系：t =d式中：t 为粉体颗粒在火焰中达到熔融所需要的
23、时间；为材料的相关系数，如比热、导热系数、密度等；为火焰的相关系数；d 为粉体颗粒粒径。根据粉体颗粒在火焰中达到熔融所需要的时间和粉体颗粒在火焰中的速度，得到所需火焰的长度尺寸，通过调节燃气量控制装置达到要求。2.3 球形石英粉其他生产技术2.3.1 等离子加热炉法 热等离子体也叫局部热力学平衡等离子体， 其主要特征是等离子体中局部的电子温度（Te）、离子温度（Ti）以及气体温度（Tg）几乎一致。电弧等离子体、高频等离子体以及感应等离子体都属于热等离子体。 采用高频等离子体熔融法制备球形石英粉，温度范围适中、控制平稳、产量高,可达到较高球化率, 因而是一种较合适的生产方法。其原理与工艺与火焰熔
24、融法类似，主要是将高温热源变为等离子体发生器。主要设备有: 等离子体发生器、粉体输送器、等离子反应炉、冷却回收装置、旋风收集器、布袋收集器。图6 等离子法制备熔融硅微粉工艺及设备工作气为压缩空气,工作气量为10m3/h。高频等离子体发生器输入功率为100kW,产生40007000的高温气体作为热源,将二氧化硅粉体通过给料器从顶部输送到等离子反应炉弧区内,粉体受热熔化和气化,经特制的骤冷器进行淬冷,再经重力收集,旋风收集(微米级)和布袋集尘(纳米级),在1s2s内,就可得到球状微米级和纳米级SiO2粉体。等离子体发生器的原理，主要是通过电场能量进入放电媒介质的电磁藕合产生等离子体, 当射频交流电
25、通过相匹配的线圈时, 在附近产生的振荡磁场将藕合于部分电离的气体负载(负载在放电腔内流动) 并提供欧姆加热来维持等离子体。2.3.2 化学合成法 在一定温度下, 用氨水或碳铵处理硅溶胶乳液,得到球形凝胶, 再用酸处理凝胶, 得到水合球形二氧化硅, 然后进行精制和热处理,得到满足需要的球形二氧化硅微粉。下图为化学法合成球形硅微粉示意图，特点是铀含量低，缺点是产品易团聚。图7 化学合成法工艺流程图主要设备有：反应釜、自动投料设备、纯水设备、过滤洗涤设备、干燥设备、工业电窑、分级包装设备、其它辅助设备等。精制纯化后的石英粉中常见金属离子含量少于510-6, 放射性铀元素含量小于510-9。2.3.3
26、 水解法把液体SiCl4 以恒定的速度加入到添加了不同分散剂的去离子水中, 并同时用石英棒高速搅拌水解产物, 将得到的水解产物经陈化、洗涤、过滤后, 在 100200的恒温箱中进行干燥脱水至恒重后，转移至高温烧结炉中, 在不同温度下进行高温烧结脱羟和晶形转换, 经粉磨、筛分后即得到所需粒径的高纯球形石英粉。图8 液相水解法制备高纯球形石英粉2.4 国内球形石英粉的主要生产情况 我国盛产石英，矿源分布广，且许多矿产质量很高，资源丰富的区域如江苏连云港和徐州、浙江湖州，安徽凤阳等地，因此也形成了以这些区域为主的全国范围内的大小石英粉厂几百家，基本上都属于民营企业为主。但国内大部分企业生产规模不大、
27、品种不多，在工艺过程中缺乏系统的控制手段，致使石英粉产品的纯度、粒度以及产品质量稳定性与国外产品比较还存在一定的差距。在这些企业中真正能够生产球形石英粉的不多，其主打产品集中在1000目以下，多数以角形石英粉产品为主，技术含量和利润不高，主要应用领域多为冶金、陶瓷、橡胶用填料、耐火材料、建材、化妆品等。目前国内也逐步出现一些能够生产高纯、超微、球形石英粉的生产企业，占领中高端市场，并有部分的出口。 近几年来，我国新建的石英粉项目较多，产能扩张很快，行业的供给能力大幅度提高。我国石英粉技术有所进步，厂商生产高端产品的能力不断加强，生产技术有明显的进步。特别是以东海硅微粉有限公司、蚌埠中凯电子材料
28、有限公司为代表的一批国内企业在球形石英粉技术上取得突破，制备出符合电子封装材料要求的产品，打破了美、日等少数国家对该技术的垄断局面。 2012年石英粉市场行业调查报告显示，目前国内球形石英粉的产能尚不足万吨，一些产品还主要以进口为主，因此仍需进一步经过产品认证及加强下游应用研究。3 国内外相关标准研究及本标准制定的必要性分析3.1 国内外相关标准的研究情况目前国内外尚无球形石英粉的相关行业标准和国家标准，迄今为止我国的行业应用还只是部分参照相关的行业标准SJ10675-2002 电子及电器工业用二氧化硅微粉，且是针对角形石英粉。随着微电子工业的迅速发展，对电子及电器工业用二氧化硅微粉的要求不断
29、提高，石英粉不仅要超细、高纯度、低放射性元素含量，而且对颗粒形状提出了球形化要求。原行业标准SJ10675-2002的许多参数的范围已逐渐不适应行业发展要求，同时行业内部新增其他性能指标要求。电路集成度越来越高，排线密度越来越高，因此对粉体颗粒提出要求，需增加筛分余量的指标。另由于电子行业要求的不断提高，多项参数和指标也需重新变更和界定，因此原行业标准已逐步很难适应现在飞速发展的电子工业，需要对此进一步的整理和归纳，并根据市场要求作出针对性的修订。3.2 制定该标准的必要性分析3.2.1 球形石英粉行业背景随着我国微电子信息产业的迅速发展，手机、个人电脑等越来越多的电子信息产品的产销量开始进入
30、世界前列, 带动了我国集成电路市场规模的不断扩大。球形石英粉,由于其具有高介电、高耐热、高耐湿、高填充量、低膨胀、低应力、低杂质、低摩擦系数等优越性能, 在大规模、超大规模集成电路的基板和封装料中成为了不可缺少的优质材料。目前的球形石英粉市场，存在着“产品类型各异，质量参差不齐”等突出问题。一方面，很难满足日益发展的电子技术的强烈需求，减缓甚至阻碍了国内电子行业的发展；另一方面，各生产企业盲目发展，竞争行为不规范，市场秩序较为混乱。现阶段在球形石英粉生产和使用的过程中，都缺乏一个明确的量化标准，国内下游部分应用企业都是靠着经验来衡量石英粉性能，因此，没有球形石英粉标准不利于我们球形石英粉产业的
31、健康发展，下游的产品质量也无法得到保证。3.2.2 必要性分析目前，国内球形石英粉生产技术日趋成熟，发展迅速，部分技术甚至达到国际先进水平，并逐渐形成规模化、产业化，而每年近30亿元的市场需求量更体现了该技术的巨大的发展潜力和价值潜力，巨大的市场前景，较高的附加价值，较低的市场占有率，使得发展该项技术尤为必要。为规范产品质量，促进该项先进技术发展，制定统一的合理的标准规范势在必行，而国内外球形石英粉标准规范的空白也为本标准的制定提供了可能。通过制定本标准，对促进球形石英粉技术的推广和应用具有十分深远的意义。同时，标准的实施对电子行业等领域的发展也具有促进意义，使得我国球形石英粉行业朝着以下几个
32、正确的方向发展：（1）生产高度现代化。由于微电子工业对球形石英粉的纯度、粒度和形状的要求不断提高，标准中对于这些参数以及范围的确立，对生产过程的无尘化及专用设备的开发提出了要求，同时必须通过在线监测与控制，以确保最终产品的高质量和高稳定性；（2）技术创新力度加快。由于高技术球形石英材料的特殊性和品种的多样性，所以仅仅对传统工艺与装备的改良是远远不够的。标准在规定可以达到目前参数范围内的前提下，鼓励生产企业通过加快自主创新，采用先进的节能环保方法，生产出质优价廉和性能稳定的球形石英粉；现代工业进入21 世纪，随着技术创新速度的加快，规模化、低成本、高纯度、多品种及功能化仍然是球形石英粉的发展趋势
33、。除此之外，球形石英粉粉的合成技术、智能化技术和微纳米技术必将达到一个新的水平。所以，跨学科的创新力度必须不断加大。本标准在规定电子工业用途的参数范围的同时，积极推广其他行业应用，考虑加入其他应用领域的要求，如涂料行业应用对球形石英粉白度的要求等。（3）不断加强对知识产权的保护。国外高技术球形石英粉生产厂的核心部位几乎全部采用封闭式管理。在洽谈技术贸易项目中，核心技术绝对不对外转让。日本对我国出口的高技术球形石英粉粉参数一向采取保密措施，德国甚至将高技术石英粉视作战略物资而限制出口。而我国标准的确立，也可以更好的反映我国球形石英粉的国内状况和生产技术，便于知识产权保护机制的形成；因此，制定球形
34、石英粉国家标准，将为中国乃至世界微电子技术和其他相关应用领域的发展作出更大的贡献。4 标准主要技术内容4.1 标准主要技术指标的检测方法和原理4.1.1 取样：按GB/T 6678中5的规定，确定采样单元。采样时，应将采样器垂直插入包装袋中心料层深度的3/4处采样，取样总重不少于1kg，并将采出的样品混匀后按四分法缩分至不少于250 g，再分成二份，一份供检验用，一份留样。保存三个月备查。4.1.2 试验条件：按SJ 3228.2的规定进行。4.1.2.1 所用的分析天平称量应精确至0.2mg；4.1.2.2 试剂配制以及分析所用的水均为去离子水，水值大于2M以上；4.1.2.3 分析所用试剂
35、除指明外均指分析纯；4.1.2.4 分析所用的溶液除特殊指明外均指水溶液；4.1.2.5 “恒重”是指连续两次称重误差不超过0.2mg；4.1.2.6 凡标准溶液的浓度，必须保留四位有效数字；4.1.2.7 天平砝码以及容量器皿等必须定期校准。4.1.3 外观检查：用目视法进行。产品应是白色粉末状，色匀，无杂质颗粒，无结团。4.1.4 中位粒径的测定：按GB/T 19077.1的规定进行。将一个有代表性的试样置于装有适当液体或气体的容器中分散成适当浓度，然后使其通过单色光束（通常是激光），光遇到颗粒后以各种角度散射，由多元探测器收集这些光束，并且记录散射图上相应的数值用于随后的分析。然后通过适
36、当的数学模型和数学程序转化记录下来的散射光数据，计算某一粒度颗粒相对于总体积的百分比，从而得出粒度体积分布。4.1.5 比表面积的测定：按GB/T 19587的规定进行。放到气体体系中的样品，其物质表面（颗粒外部和内部通孔的表面积)在低温下将发生物理吸附。当吸附达到平衡时，测量平衡吸附压力和吸附的气体量，根据BET方程式求出试样单分子层吸附量，从而计算出试样的比表面积。4.1.6 球形度测定：利用电子显微鏡测定粒子的断面面积(A)和粒子的周边长度（PM），用周边长度（PM）计算出其真圆的面积(B)，球形度值为(A/B)100。粒子个数应取不少于200个，分別测定其球形度，取算术平均值为测定结果
37、。4.1.7 球化率测定：采用扫描电镜对样品进行十次微区照相，每次取视场中50-200个粒子，统计非球形颗粒个数, 计算出球形颗粒所占例即为球化率。非球形颗粒判定依据为颗粒体上是否存在锐角形面，如存在则判定为非球形颗粒，否则视为球形颗粒。4.1.8 白度值的测定 ：按GB/T23774的规定进行。光谱漫反射恒等于1的理想完全反射漫射体（PRD）表面的白度为100度，光谱漫反射比恒等于0的黑体表面白度为0度。采用白度计测得样品与标准白板的白色程度相对值。4.1.9 灼烧失量的测定：按SJ 3228.3的规定进行。试样中所含吸附水、碳酸盐、有机物以及其他易挥发物质，经高温灼烧即分解挥发逸出。灼烧所
38、损失的量即灼烧失量。4.1.10 电导率的测定 ：按GB/T 6908的规定进行。溶解于水的酸、碱、盐电解质，在溶液中解离成正、负离子，使电解质溶液具有导电能力，其导电能力的大小用电导率表示。4.1.11 水萃取液pH值的测定：按GB/T 9724的规定进行。将规定的指示电极与参比电极浸入同一被测溶液中，构成一原电池，其电动势与溶液pH值相关，通过测量电池电动势即可得到pH值。4.1.12 +75m筛分余量的测定：将一定量的样品在水中分散充分后过200目标准筛，粒径大于75m的颗粒将留在筛面上，将筛面上的剩余物进行烘干称重，其与样品量的比重即为+75m筛分余量。4.1.13 磁性异物的测定：将
39、一定量样品在水中分散均匀后，利用磁性异物与磁铁之间的作用力将异物吸附出来进行个数统计。4.1.14 含水量的测定：按GB/T 6284的规定进行。将试样在（1052）下加热烘干至恒重，计算干燥后试样减少的重量。4.1.15 结晶氧化硅含量的测定：按SJ/T 10675第6.10的规定进行。无定形二氧化硅和晶态二氧化硅在特征x射线照射下，各自具有特有的x射线散射花样，其散射强度与含量成比例。采用x射线衍射阶梯扫描方式，确定根据检测样品的系数Ka值，继而测得样品中无定形二氧化硅与晶型二氧化硅含量。4.1.16 二氧化硅含量的测定：按SJ 3228.4的规定进行。试样用硫酸和氢氟酸处理，使二氧化硅成
40、四氟化硅形式挥发，挥发出的量即为二氧化硅含量。4.1.17 三氧化二铁含量的测定：按SN/T 0483第3.4的规定进行。用抗坏血酸将高价铁还原成亚铁，在pH1.59.5时，亚铁与1，10-菲啰啉生成橙红色络合物，借此进行比色测定。4.1.18 三氧化二铝含量的测定：按SN/T 0483第3.3的规定进行。铝与络天青S-溴化十六烷基三甲基铵生成稳定的蓝色三元络合物，借此进行比色测定。4.1.19 氧化钙的测定：按GB3284的规定进行。气态原子能够吸收特定波长的光，其吸收程度与溶液中元素的浓度呈线性关系。4.1.20 Na+的测定：按SJ/T 10675第6.13的规定进行。利用测量钠离子活度
41、原理，当钠电极进入溶液时，钠电极与溶液产生电位差，此电位差取决于溶液中钠的活度。用一支有固定电位的参比电极测得其电势，从而求得钠的活度。4.1.21 K+的测定：按GB/T 3284第3.2规定进行。气态原子能够吸收特定波长的光，其吸收程度与溶液中元素的浓度呈线性关系。4.1.22 Cl-的测定：按SJ/T 10675第6.14的规定进行。用硝酸银溶液滴定样品溶液中的氯，当滴定达到终点时，引起指示电极（银电极）的电极电位产生突跃。根据电位滴定曲线求得滴定终点，以此计算出水萃取液中氯离子含量。4.1.23 U含量的测定：试样经硝酸，氢氟酸，高氯酸分解后，铀呈铀酰离子状态存在与溶液中。在pH7-9
42、的条件下，铀酰离子与荧光试剂形成稳定的络合物，在氮分子激光器发出的脉冲激光激励下，发出绿色荧光，其强度与样品中铀含量呈正比。用此方法可以测得样品中铀含量。4.2 各技术参数范围制定的依据和意义4.2.1 类别和型号的划分目前，国内外对于球形石英粉规格和类别划分较为混乱，本标准根据目前国内生产厂家的主要生产规格，结合下游客户的主要规格型号需求，通过对国内外的市场分析和调研，将球形石英粉划分为高纯球形石英粉和普通球形石英粉两大类，规格分类如下：表3 球形石英粉的分类分类型号规格产品说明高纯球形石英粉QYG-H030旋风分离器产品020010005002BG袋式过滤器收尘粉普通球形石英粉QYG-R0
43、30旋风分离器产品020010005002BG袋式过滤器收尘粉注：规格中数字代表其中位粒径，BG代表带式过滤器收集的小粒径收尘粉。高纯类型较普通类型球形石英粉杂质含量低，可以使得电子元器件性能稳定，适合更高端的客户群，附加值也较高。目前球形石英粉主要应用于电子复合材料填料，通常客户对于最终的混和料的粘度是有一定要求的，可通过调整粉体大小粒径的配比，来达到高填充低粘度的目的。为满足目前的市场应用，在规格上进行030，020，010，005，002，BG六个级别划分。4.2.2 相关参数以及范围的制定本标准参数限值均根据国内球形石英粉的生产厂家以及用户要求并结合国外相关产品质量参数来制定，符合国内
44、多数以上生产厂家的参数达标，满足行业要求。现对国内主要生产厂家相关产品信息整理如下：表4 国内相关样品主要信息国内样品编号12345678910中位粒径(m)5.04.28.6109.86.016.122.022.95.0比表面积(m2/g)3.272.061.020.6818.5431.2216.340.62.21.2球形度97.009393.5791.9929599.59493.0694球化率白度88.1693.1983.3292.4892.0991.0489.9490.0490.7491.13电导率(S/cm)101010101010531191010PH5.074.786.335.044.724.344.065.244.846.26筛分余量(+75m %)00000017940灼烧失量(%)0.100.060.120.100.270.460.200.080.060.08
