El polvo de sílice se fabrica a partir de cuarzo cristalino y cuarzo fundido mediante molienda, clasificación de precisión y eliminación de impurezas. La sílice esférica se refiere al polvo de sílice en forma esférica. El polvo de sílice esférica tiene alta resistencia al calor, aislamiento y capacidad de relleno, con baja expansión, constante dieléctrica y coeficiente de fricción. También es resistente a los ácidos y álcalis. El polvo de sílice se utiliza ampliamente en el empaquetado de circuitos integrados, sustratos de circuitos integrados, la industria aeroespacial y materiales de construcción.
Dos aplicaciones principales del polvo de silicio esférico
Laminado revestido de cobre
Con el rápido desarrollo de la industria electrónica, el laminado revestido de cobre (CCL), como material fundamental para los circuitos electrónicos, se enfrenta a crecientes requisitos de rendimiento. En productos electrónicos de alta frecuencia, alta velocidad y alta fiabilidad, la resistencia al calor del CCL es un factor clave que afecta a su vida útil y fiabilidad. Afecta directamente a la fiabilidad y estabilidad de los productos electrónicos.
El polvo de sílice tiene buenas propiedades de relleno, aislamiento eléctrico y estabilidad térmica. Añadirlo al CCL puede mejorar la resistencia al calor del sustrato. La forma de la sílice afecta significativamente a la capacidad de relleno. En comparación con la sílice angular, la sílice esférica tiene una mayor densidad de empaquetamiento y una distribución uniforme de la tensión. Mejora la fluidez del sistema. En comparación con otros tipos de sílice, la sílice esférica tiene mejor relleno, expansión térmica y resistencia al desgaste.
Compuesto de moldeo epoxi (EMC)
El compuesto de moldeo epoxi (EMC) es un material clave para el empaquetado de chips en productos electrónicos, estrechamente relacionado con la industria de los circuitos integrados. Dado que la resina epoxi pura tiene una estructura altamente reticulada, tiene las desventajas de ser frágil, tener poca resistencia al calor y poca tenacidad al impacto. Por lo tanto, es necesario añadir rellenos con resistencia al calor y un fuerte efecto de curado. El polvo de sílice es uno de los rellenos más utilizados. El EMC típico consta de rellenos (principalmente polvo de sílice, 60-90%), resina epoxi (por debajo del 18%), agentes de curado (por debajo del 9%) y aditivos (alrededor del 3%).
El polvo de sílice esférica tiene las siguientes características:
Primero, su contenido de SiO₂ supera el 99,9%, lo que garantiza la estabilidad durante el uso y mejora la fiabilidad de los compuestos de moldeo epoxi (EMC).
Segundo, su esfericidad suele ser superior a 0,93, con una tasa de esferoidización general superior al 90%. Esto reduce el impacto en la viscosidad del EMC y mejora la fluidez.
Tercero, tiene una alta conductividad térmica, un bajo coeficiente de expansión térmica lineal y excelentes propiedades dieléctricas, lo que lo hace crucial para la calidad del EMC.
Más allá de los CCL y EMC, el polvo de sílice esférica mejora los soportes cerámicos para sistemas de escape de automóviles/diésel al mejorar las tasas de moldeo y la estabilidad. En adhesivos para aerogeneradores y selladores de construcción, optimiza la viscosidad, la tixotropía, la resistencia al pandeo y la fuerza de unión. La sílice esférica submicrónica reduce la viscosidad de la resina/pintura, mejora el flujo, minimiza las rebabas y se utiliza en resinas semiconductoras, aditivos de carbono y caucho de silicona.
Tres procesos principales del polvo de silicio esférico
En aplicaciones prácticas, debido a las diferencias en los métodos de preparación, las propiedades básicas de los polvos de sílice esférica pueden variar significativamente. Actualmente, existen tres vías tecnológicas principales para la producción a gran escala de polvos de sílice esférica. Estos incluyen polvo de sílice esférica de fusión a la llama, polvo de sílice esférica de combustión directa/método VMC y polvo de sílice esférica de síntesis química.
fusión a la llama
Se utiliza polvo de sílice angular triturado, tamizado y purificado como materia prima. El polvo de sílice angular se tritura mediante un molino de chorro de aire y se pretrata en varias etapas. Después del preprocesamiento, se tamiza hasta el tamaño de partícula apropiado.
El acetileno, el gas natural y otros gases se utilizan como fuentes de calor para el polvo fundido. La llama es limpia y no contaminante. El polvo de sílice angular con el tamaño de partícula apropiado se funde instantáneamente a alta temperatura utilizando un método de fusión a la llama de alta temperatura. Luego se enfría y esferoidiza rápidamente para formar polvo de sílice esférica de alta pureza y tamaño uniforme.
Actualmente, el método principal para producir polvo de sílice esférica en España es la fusión a la llama.
Método de combustión directa/VMC
La sílice esférica por fusión de llamas se obtiene a partir del fundido y esferoidización de polvos minerales naturales. Esto resulta en ciertas limitaciones en pureza y distribución del tamaño de partícula. Algunas empresas extranjeras utilizan el método VMC, donde el polvo de silicio metálico reacciona directamente con oxígeno. Este método produce microsferas de sílice con mayor pureza, tamaño de partícula más pequeño y una distribución de tamaño relativamente controlable.
Síntesis química
Los métodos de síntesis química incluyen síntesis en fase gaseosa, precipitación, síntesis hidrotermal y métodos sol-gel. Debido a limitaciones en las vías de síntesis y en la tecnología de procesamiento downstream, solo unas pocas empresas en la industria pueden garantizar de manera estable la dispersión de partículas, la tasa de esferoidización y la suavidad de la superficie a un alto nivel.
conclusión
El polvo de sílice esférica de alto rendimiento fue dominado en su momento por empresas japonesas. Actualmente, las empresas japonesas aún lideran el mercado mundial de polvo de sílice esférica de alta gama. Hay menos empresas nacionales con tecnología avanzada y líneas de productos bien establecidas. Al mismo tiempo, EPIC Powder también está haciendo esfuerzos, investigando y desarrollando continuamente. EPIC Powder ha superado desafíos técnicos y desarrollado su ruta única de preparación de sílice esférica. Esto ha mejorado la competitividad de los productos nacionales de sílice esférica.
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