Сферический кремниевый микропорошок Обладает высокой чистотой, ультрамелкими частицами, отличными диэлектрическими свойствами и теплопроводностью, а также низким коэффициентом теплового расширения. Он находит широкое применение в корпусировании крупногабаритных интегральных схем, аэрокосмической промышленности, производстве покрытий, фармацевтике и косметике ежедневного использования, что делает его незаменимым наполнителем.
Методы получения сферического микропорошка кремния можно разделить на физико-химические и химические.
- Физико-химические методы включают синтез пламени, детонационное горение, высокотемпературное распыление расплава, плазменные методы и самораспространяющееся низкотемпературное горение.
- Химические методы включают газофазный, жидкофазный (золь-гель, осаждение, микроэмульсия) и другие методы химического синтеза.
При производстве сферического кремниевого микропорошка строгий контроль на каждом этапе имеет решающее значение для обеспечения качества продукции.
Факторы контроля сырья
Основным сырьем для получения сферического кремниевого микропорошка является угловатый плавленый или кристаллический кремниевый порошок.
- Стабильность сырья: Лучше всего использовать кремниевый порошок из одной и той же залежи и с одинаковым процессом производства. Это обеспечивает однородность и максимальную сферичность при постоянных температуре окатывания, расходе газа, скорости подачи, давлении и условиях потока.
- Физические и химические свойства: Значительные колебания свойств сырья влияют на температуру окомкования и дисперсию частиц.
- Размер и распределение частиц: Частицы разных размеров нагреваются по-разному. Крупные частицы имеют более высокую точку пассивации, чем мелкие. Поэтому для достижения более высокой сферичности обычно используют кремниевый порошок с узким распределением угловатых частиц.
- Дисперсность частиц: Ультратонкие угловатые кремниевые порошки склонны к агломерации из-за повышенной поверхностной энергии. Если агломераты не разрушаются, в процессе окатывания несколько частиц могут слипаться, что влияет на производительность.
- Содержание влаги: Неправильное хранение или высокая влажность могут привести к тому, что порошок впитает влагу, образуя агломераты и снижая эффективность гранулирования.
- Низкая радиоактивность: Сырьё для низкорадиоактивного микропорошка должно содержать минимальное количество урана (U), тория (Th) и других радиоактивных элементов. Добыча низкорадиоактивных минералов из жил встречается редко и часто монополизирована, хотя исследования по снижению содержания урана в кремниевых порошках увенчались частичным успехом.
Требования к газу
- Высокая теплотворная способность: Температура окомкования при высокотемпературных методах сжигания колеблется в пределах 1700–2500 °C. Высококалорийные газы обеспечивают достаточное количество энергии для достижения необходимой температуры.
- Высокая чистота: Нечистые газы оставляют твердые остатки, которые влияют на эксплуатационные характеристики пороха.
Смешивание порошков
Для улучшения сферичности производители сначала создают сферические кремниевые порошки с узким (однопиковым) распределением. Однако такие порошки не позволяют достичь максимальной плотности упаковки и могут не соответствовать требованиям к высокому наполнению. Распространенным решением является смешивание порошков с различным распределением частиц для получения широкого (многопикового) распределения. Это улучшает упаковку, снижает абсорбцию масла и повышает сыпучесть.
Модификация поверхности
Модификация поверхности происходит в два этапа:
- Дисперсия перед шаровой мельницей: Ультратонкие угловатые порошки склонны к агломерации. Активация поверхности диспергирует эти частицы перед комкованием. Диспергатор должен полностью испариться при высоких температурах, иначе образуются углеродистые отложения, что влияет на качество.
- Модификация после шарового измельчения: Сферические кремниевые порошки часто плохо совместимы с органическими смолами, что влияет на термо- и влагостойкость корпусов и подложек ИС. Модификация поверхности улучшает сцепление интерфейса с полимерами и повышает производительность.
Эпический порошок
Благодаря передовым технологиям обработки порошков компания Epic Powder предлагает решения для производства высококачественного сферического кремниевого микропорошка. Оптимизируя выбор сырья, управление газом, смешивание и модификацию поверхности, Epic Powder обеспечивает высокую сферичность, однородный размер частиц и исключительную чистоту. Их системы обеспечивают стабильное крупномасштабное производство для применения в электронике, аэрокосмической промышленности, производстве покрытий и косметике. Это помогает заказчикам добиваться высокой производительности и надежности конечных продуктов.
