La micropoudre de silicium sphérique est un matériau inorganique non métallique avec une maille et floculant Structure quasi particulaire. Elle possède un faible coefficient de dilatation thermique, une faible concentration de contrainte, un faible coefficient de frottement, une bonne résistance à la corrosion, une excellente stabilité chimique, une bonne dispersibilité et une faible conductivité thermique, entre autres propriétés. Ces dernières années, elle a attiré l'attention dans des domaines émergents tels que l'aérospatiale et le conditionnement de circuits intégrés à grande échelle. Grâce à ses propriétés exceptionnelles et à ses vastes perspectives d'application, la micropoudre de silicium sphérique est devenue un pôle de recherche dans le domaine des nouveaux matériaux.
Il existe différents types de micropoudres de silicium sphériques. Les plus courantes classification La préparation du silicium est basée sur la teneur en uranium (U), un élément radioactif, et est divisée en poudre de silicium sphérique à faible rayonnement et en poudre de silicium sphérique à usage général. Les méthodes de préparation courantes comprennent la méthode à la flamme, la méthode de précipitation chimique, la méthode en phase gazeuse et la méthode au plasma.
État actuel de l'industrie des micropoudres de silicium sphérique
Dans les années 1980, le Japon a commencé à développer de la micropoudre de silicium sphérique, en se concentrant principalement sur la méthode de préparation à la flamme. Au début des années 2000, le Japon avait atteint une capacité de production annuelle de 10 000 tonnes. La micropoudre de silicium sphérique a depuis été largement utilisée dans les circuits intégrés à grande échelle, l'aérospatiale et la fabrication de matériaux spéciaux. Les principales entreprises dans ce domaine sont Shin-Etsu, Toshiba Melting et Admatechs, qui représentent ensemble environ 70% du marché mondial de la micropoudre de silicium sphérique. Admatechs a notamment presque monopolisé le marché de la micropoudre de silicium sphérique avec des tailles de particules inférieures à 1 µm.
Les entreprises américaines ont développé des produits présentant des taux de sphéroïdisation élevés, des surfaces lisses et une excellente sphéricité. Elles utilisent principalement la méthode de sphéroïdisation par fusion-pulvérisation à haute température, en utilisant du quartz de haute pureté comme matière première. À des températures supérieures à 2000 °C, le quartz est fondu sous forme liquide, puis pulvérisé et refroidi pour produire le produit fini.
Français En raison des vastes perspectives d'application de la micropoudre de silicium sphérique dans les domaines de haute technologie, les entreprises étrangères ont mis en place des barrières technologiques rigoureuses. Dans le même temps, le développement de la technologie de la micropoudre de silicium sphérique en Chine progresse rapidement. La production de micropoudre de silicium sphérique de haute pureté en Chine est concentrée dans des régions telles que Huzhou (Zhejiang) et Lianyungang (Jiangsu). Ces dernières années, quelques entreprises nationales, dont Donghai Silica Micropowder, Zhejiang Huafei Electronics et Jiangsu Lianrui New Materials, ont collaboré avec des instituts de recherche pour surmonter les blocages technologiques étrangers grâce à des recherches et développements approfondis. Bien que des percées notables aient été réalisées dans la technologie de production, des lacunes subsistent dans la pureté des produits et la taille des particules. Actuellement, les produits fabriqués dans le pays ne représentent qu'environ 15% du marché haut de gamme.
Selon les données du cabinet d'études de marché Mordor Intelligence, la taille du marché mondial des micropoudres de silicium était d'environ 3,96 milliards USD en 2021. Elle devrait atteindre 5,33 milliards USD d'ici 2027, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 5,1%.
Principaux domaines d'application de la poudre de silicium sphérique
01. Poudre de silicium sphérique pour stratifiés cuivrés (CCL)
Ces dernières années, la technologie des charges inorganiques est devenue un axe de recherche essentiel pour le développement de nouveaux produits et l'amélioration des performances des stratifiés cuivrés. En raison de sa grande surface, la poudre de silicium sphérique peut interagir pleinement avec la résine époxy, offrant une excellente capacité de dispersion. Lorsqu'elle est dispersée dans la résine époxy, elle augmente la surface de contact et les points de liaison, améliorant ainsi la compatibilité entre les deux matériaux. De plus, la poudre de silicium sphérique offre des propriétés mécaniques et électriques supérieures, ce qui la rend de plus en plus populaire dans la production de stratifiés cuivrés.
Actuellement, la poudre de silicium sphérique est principalement utilisée dans les CCL rigides, où elle représente 20% à 30% de la composition totale. Son utilisation dans les CCL flexibles et à base de papier est relativement limitée.
02. Poudre de silicium sphérique pour composés de moulage époxy (EMC)
Aujourd'hui, plus de 95% de dispositifs microélectroniques utilisent des composés de moulage époxy. Ces composés sont généralement constitués de charges (60-90%), de résine époxy (moins de 18%), d'agents de durcissement (moins de 9%) et d'additifs (environ 3%). Les charges les plus couramment utilisées sont les poudres de dioxyde de silicium, qui peuvent constituer jusqu'à 90,5% du composé. La poudre de dioxyde de silicium joue un rôle crucial dans la réduction du coefficient de dilatation thermique, l'augmentation de la conductivité thermique, la diminution de la constante diélectrique, l'amélioration de la protection de l'environnement, l'obtention d'un caractère ignifuge, la réduction des contraintes internes, la prévention de l'absorption d'humidité, le renforcement des composés de moulage et la réduction du coût des matériaux d'emballage.
Exigences relatives à la poudre de silicium sphérique dans les applications CEM :
1. Haute pureté
La pureté élevée est une exigence fondamentale pour les matériaux utilisés dans les produits électroniques, en particulier dans les circuits intégrés à très grande échelle. En plus de minimiser les éléments d'impureté classiques, la teneur en éléments radioactifs doit être aussi faible que possible, idéalement nulle.
2. Taille de particules ultrafine et haute uniformité
La poudre de silicium sphérique utilisée pour l'encapsulation de circuits intégrés à très grande échelle à l'étranger présente des particules de taille fine, des plages de distribution étroites et une excellente uniformité. Aux États-Unis, la taille moyenne des particules est généralement de 1 à 3 µm, tandis qu'au Japon, elle est généralement de 3 à 8 µm, avec une taille maximale de particules inférieure à 24 µm.
3. Taux de sphéroïdisation et dispersibilité élevés
Un taux de sphéroïdisation élevé garantit une fluidité et une dispersibilité supérieures des charges. Une sphéroïdisation de haute qualité garantit que le produit est entièrement dispersé dans les composés de moulage époxy, obtenant des effets de remplissage optimaux. Les produits étrangers atteignent généralement un taux de sphéroïdisation supérieur à 98%. En comparaison, les matériaux nationaux atteignent généralement un taux de sphéroïdisation d'environ 90%, quelques-uns atteignant 95%.
03. Poudre de silicium sphérique pour céramique en nid d'abeille
Les supports en céramique en nid d'abeille utilisés pour la purification des gaz d'échappement des automobiles et les filtres à particules diesel (DPF) pour la purification des gaz d'échappement des moteurs diesel, principalement fabriqués à partir de cordiérite, sont fabriqués à partir de matériaux tels que l'alumine, la poudre de silicium et d'autres par des procédés tels que le mélange, le moulage par extrusion, le séchage et le frittage. La poudre de silicium sphérique améliore le taux de moulage et la stabilité des produits en céramique en nid d'abeille, contribuant ainsi à l'amélioration des performances du produit.
04. Peintures et revêtements
La poudre de silicium sphérique offre d'excellentes performances en termes de résistance aux rayures, de nivellement, de transparence et de résistance aux intempéries, ce qui la rend très efficace dans les revêtements destinés à diverses applications. Il s'agit notamment des peintures décoratives, des peintures pour bois, des revêtements en poudre, des revêtements anticorrosion et des revêtements de sol.
05. Poudre de silicium sphérique pour adhésifs
La poudre de silicium sphérique est utilisée dans les adhésifs destinés au collage des pales d'éoliennes, dans les adhésifs structuraux pour bâtiments et dans d'autres composants structuraux composites de grande taille. Elle améliore les propriétés de l'adhésif en offrant une viscosité adaptée, une excellente thixotropie, des caractéristiques anti-affaissement, une force de liaison élevée et une résistance à la fatigue.
06. Domaines d'application de pointe
La poudre de silicium sphérique est particulièrement adaptée pour réduire la viscosité de diverses résines et peintures, améliorer la fluidité et minimiser la formation de bavures. Elle est largement utilisée dans les matériaux et additifs avancés, notamment :
- Améliorants de fluidité et réducteurs de bavures pour résines d'emballage de semi-conducteurs.
- Additifs en poudre de carbone.
- Remplissages en caoutchouc de silicone.
- Matériaux de frittage et additifs.
- Remplisseurs pour matériaux d'emballage liquides.
- Charges et substrats en résine.
- Applications dans les technologies à écart étroit.
Résumé
Ces dernières années, le développement rapide de l'industrie de l'information électronique a stimulé la demande en poudre de silicium sphérique. Elle est devenue un matériau de production clé pour les stratifiés cuivrés et les circuits intégrés. D'ici la fin du « 14e Plan quinquennal », on s'attend à ce que l'utilisation de poudre de silicium sphérique dans les stratifiés cuivrés dépasse 55%.
Avec des propriétés chimiques stables, une excellente dispersibilité et des caractéristiques respectueuses de l'environnement, le silicium sphérique poudre Ses applications sont nombreuses. Il sert de dispersant dans les industries des plastiques et des revêtements, améliorant la finition de surface des matériaux. De plus, ses applications dans l'aérospatiale, les plastiques spéciaux, les revêtements haut de gamme, les fibres spéciales, les caoutchoucs, les produits chimiques fins et les cosmétiques continuent de se développer, démontrant son vaste potentiel et son avenir prometteur.
