Сферический порошок диоксида кремния — это микроразмерный порошкообразный материал, получаемый из природного кварца или синтетического диоксида кремния путем специальных процессов, в результате которых образуются сферические или почти сферические частицы. Его основные характеристики включают низкую удельную поверхность, высокую текучесть и превосходные диэлектрические свойства. С точки зрения эксплуатационных характеристик, по сравнению с нерегулярным угловатым порошком диоксида кремния, сферическая морфология сферического порошка диоксида кремния значительно снижает вязкость полимерных систем, увеличивает степень наполнения и обладает более низким коэффициентом теплового расширения и хорошими изоляционными свойствами, эффективно удовлетворяя строгим требованиям к высококачественным материалам для электронной упаковки.
Основные методы получения сферического микропорошка кремния
Метод пламенного синтеза: Этот метод включает подачу измельченного кварцевого порошка в высокотемпературное пламя (температура превышает 1600°C). Частицы порошка плавятся при высоких температурах и под действием поверхностного натяжения принимают сферическую форму. Этот метод является отработанным, имеет высокую производительность и в настоящее время является основной технологией промышленного массового производства сферического микропорошка кремния, подходящей для получения продукции среднего и высокого класса для электронной промышленности.
Плазменный метод: Это технология, использующая высокую энергию плазмы для обработки материалов. При получении сферического микропорошка кремния микропорошок кремния после сверхтонкого измельчения и химической очистки помещается в плазменный реактор. Микропорошок кремния быстро плавится в высокотемпературной зоне плазменной горелки, образуя сферические капли под действием поверхностного натяжения, которые затем затвердевают в сферические частицы после быстрого охлаждения.
Метод химического синтеза: Сферический микропорошок кремния получают химическими методами, такими как золь-гель и химическое осаждение из газовой фазы. Сферический микропорошок кремния, полученный химическими методами, обладает высокой чистотой и однородным и контролируемым размером частиц. Однако сферический микропорошок кремния, полученный химическими методами, такими как золь-гель и химическое осаждение, склонен к агломерации. Кроме того, используемые в химических методах сырьевые материалы, особенно широко используемые поверхностно-активные вещества, дороги, что значительно увеличивает производственные затраты. Также существуют проблемы, такие как трудности с удалением органических примесей, сложный технологический процесс, высокие требования к условиям получения и оборудованию.
Метод VMC (детонационный метод): Поскольку сферический кремний, полученный методом пламенного синтеза, производится путем плавления и сфероидизации природного минерального порошка, существуют определенные ограничения с точки зрения чистоты и распределения частиц по размерам. Метод VMC использует порошок металлического кремния для получения субмикронного сферического микропорошка диоксида кремния, который обладает такими характеристиками, как гладкая поверхность и высокое содержание аморфной фазы.
Сферичность сферического порошка кремния является ключевым показателем его качества, и на его формирование и оптимизацию влияют множество факторов. Во-первых, это характеристики исходных материалов. Распределение частиц по размерам и чистота исходного порошка напрямую влияют на сферичность конечного продукта. Если исходный материал содержит крупные примеси или порошки с широким диапазоном размеров частиц, в процессе плавления могут легко возникнуть такие проблемы, как агломерация и деформация частиц, что приводит к снижению сферичности; высокочистые кварцевые исходные материалы позволяют уменьшить аномальные фазовые переходы примесей при высоких температурах, обеспечивая целостность сферических частиц.