球形二氧化硅顆粒具有表面光滑、比表面積大、硬度高和適當的流動性等特點,此外還具有耐高溫、低熱膨脹系數、高絕緣、耐腐蝕和獨特的光學特性,在大規模集成電路封裝中覆銅板以及環氧塑封料填料、航空航天、精細化工和日用化妝品等高新技術領域有著廣泛的應用。而日本雅都瑪公司生產的球形二氧化硅產品,依靠優異的材料性能享譽全球。甚至在某些應用領域,雅都瑪具有壟斷優勢,國內企業暫時還未形成技術突破,成了所謂卡脖子的材料。接下來,小編就帶您了解下雅都瑪的工藝路線與應用。
雅都瑪球形二氧化硅的制備的工藝路線
日本企業Admatechs(雅都瑪)通過分散硅粉在氧氣的氣流中點火燃燒,通過反應熱將反應物變成蒸汽或液體,在氣化以及液化過程中,粉末鋒利的邊緣優先熔化,根據固體熱力學原理,液滴由于表面張力而變為球狀,隨后將其進一步冷卻固化,并經過混合分級、水洗和干燥等步驟,得到平均粒徑為0.2~10μm的球狀二氧化硅微粒。
反應過程如下圖所示:
亞微米級球形二氧化硅制備過程
雅都瑪高純亞微米球形二氧化硅指標參數
對于生產粒徑較大(平均粒徑范圍從5~30μm)的球狀二氧化硅微粒,Admatechs(雅都瑪)則采用表面熔融的方法,將結晶破碎的二氧化硅放入熔爐中,利用表面張力使其變為球狀并進行冷卻固化。
雅都瑪微米級二氧化硅制備過程
雅都瑪球形二氧化硅應用領域
雅都瑪生產的球形二氧化硅有著優異的綜合性能,無論是使導熱性和電氣絕緣性活用的膠黏劑,還是讓高流動和強韌性并存的液態樹脂,又或者對耐熱和耐候性有要求的功能性涂料都有著雅都瑪球形二氧化硅的身影。其也可以應用于包括MPU和存儲器等超薄半導體的塑封料,LCD和PDP等的平板顯示設備的隔膜密封材料,以及以汽車零部件為首的工程塑料等等。接下來我們就來看一下具體有哪些應用領域:
(1)電子電路封裝領域
日常生活中的電腦和智能手機都離不開覆銅板的使用,覆銅板主要由樹脂和二氧化硅構成,樹脂與二氧化硅熱膨脹系數不同,在使用過程中芯片等勢必會帶來溫度的升高,這就使得樹脂可能因為受熱膨脹而使得芯片等收到擠壓,甚至可能會破壞芯片的結構。使用二氧化硅微球可以有效降低材料的熱膨脹系數,從而防止芯片的損壞。
覆銅板
(2)LED發光領域
LED燈在日常生活中有著廣泛的使用,但是,LED 發出的光線是線性的,直接使用我們只能利用其中的一部分。由于雅都瑪生產的二氧化硅是精細的球形顆粒,因此光可以散射到各種方向。通過將球形二氧化硅一起添加到透鏡中,LED發出的光就能得到有效的利用。
LED燈泡
(3)隔熱涂料領域
近年來,隨著全球變暖的加劇,人們越來越需要在夏天保持涼爽。為了滿足這一需求,雅都瑪生產的球形二氧化硅也可以用于隔熱涂料領域。由于隔熱涂料中混合的球形二氧化硅具有一定的尺寸結構,因此可有效反射一部分太陽光,從而抑制陽光對地基墻面的加熱。
隔熱涂料
(4)手機
手機的輕薄化是手機廠商們一直以來的目標,手機IC封裝就需要更加精細、高性能的材料,使用小尺寸高純球形二氧化硅來保證這個目標是必不可少的。
(5)加工助劑
雅都瑪生產的球形二氧化硅顆??梢蕴岣叻勰┖蛧娡坎牧希ń饘俜勰?、陶瓷粉末、尼龍珠、石膏等)的流動性,從而在3D打印機粉末燒結層壓成型過程中實現粉末均勻供應。它也可用作有機或金屬粉末、無機粉末及其功能性陶瓷、無機顏料等機械研磨的助劑。它還可用作燒結助劑、油墨潤滑劑、粉末催化劑、分散性改善劑以及如光/熱穩定劑。
Admatechs(雅都瑪)采用不同方法制備出各種尺寸結構不同的球形二氧化硅,從而滿足不同行業對球形二氧化硅的特定需求。對于國內硅微粉生產企業來講,雅都瑪硅粉燃燒法生產高純度、低鐵、低放射性元素亞微米級球形二氧化硅的技術,更值得學習借鑒。
粉體圈 小鄭
作者:粉體圈
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