به عنوان یک ماده-غیر آلی غیر فلزی با کارایی بالا، دوده سیلیس عمدتاً از کوارتز طبیعی یا کوارتز ذوب شده از طریق یک سری مراحل پردازش خوب از جمله خرد کردن، طبقهبندی، آسیاب کردن، جداسازی مغناطیسی، شناورسازی، و ترشی اسید تهیه میشود. در میان آنها، ترکیبات قالبگیری اپوکسی (EMC) ساختهشده از دوده سیلیس کروی، غلظت تنش کم و استحکام بالایی را نشان میدهند که آنها را برای مدارهای مجتمع (ICs) مناسبتر از دود سیلیس زاویهدار میکند. در همین حال، دوده سیلیس کروی می تواند سایش را به تجهیزات و قالب ها در طول ساخت محصولات مرتبط کاهش دهد.
به عنوان یک ماده پرکننده هسته برای بستهبندی مدارهای مجتمع، دوده سیلیس عمدتاً در دو زمینه اصلی استفاده میشود: ترکیبات قالبگیری اپوکسی و ورقههای روکش مسی (CCL). در ترکیبات قالب گیری اپوکسی، دوده سیلیس 70 تا 90 درصد از کل ترکیب را تشکیل می دهد. ضریب انبساط حرارتی پایین و خواص دی الکتریک عالی آن به طور موثر تنش داخلی در ترکیبات قالبگیری را کاهش میدهد، خطر ترک خوردگی تراشه را کاهش میدهد و اتلاف حرارتی و استحکام مکانیکی را بهبود میبخشد. همچنین از تراشه ها در برابر فرسایش توسط رطوبت و گرد و غبار خارجی محافظت می کند و با بیش از 97٪ سناریوهای بسته بندی نیمه هادی سازگار است.
در زمینه روکشهای مسی-، دود سیلیس مقاومت حرارتی، پایداری ابعادی و دقت سوراخکاری زیرلایهها را افزایش میدهد. دوده سیلیکا با کروییت بالا، با سیالیت خوب و سرعت پر شدن بالا، عمدتاً در برنامههای کاربردی بالا مانند-فرکانس بالا و{5}}سرعت بالا-روکش مسی- و زیرلایههای IC استفاده میشود. از طریق ترکیب پودرها با اندازههای ذرات مختلف، خواص الکتریکی و مکانیکی ورقههای مسی-روکش شده بیشتر بهینه میشوند و از توسعه مدارهای مجتمع به سمت کوچکسازی و چگالی بالا حمایت میکنند.
فناوری های آماده سازی دوده سیلیس کروی برای مدارهای مجتمع عمدتاً به دو دسته روش های فیزیکی و روش های شیمیایی تقسیم می شوند. روش های فیزیکی شامل ذوب شعله و تصفیه پلاسما است، در حالی که روش های شیمیایی شامل روش سل-ژل، روش میکروامولسیون، روش رسوب شیمیایی، روش اسپری و روش فاز بخار است.
روش های فیزیکی
ذوب شعله فناوری است که در آن ماسه کوارتز با خلوص بالا- آسیاب میشود، الک میشود، خالص میشود و سپس به یک میدان دمای بالا-تولید شده توسط گاز- احتراق اکسیژن وارد میشود. پودر در دماهای بالا ذوب میشود و متعاقباً سرد میشود تا بخار سیلیس کروی{4}}با خلوص بالا تشکیل شود.
درمان پلاسما از انرژی بالای پلاسما برای پردازش مواد استفاده می کند. در مقایسه با روش پلاسما، ذوب شعله دارای فرآیندهای بالغ و ساده، هزینه کم، قابلیت کنترل آسان، راندمان تولید بالا و امکان سنجی بیشتر برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ-می باشد.
روشهای شیمیایی
روش سل-ژل شامل یک سری واکنش های شیمیایی (هیدرولیز، تراکم و غیره) ترکیبات آلی یا معدنی فلزی در فاز مایع برای تشکیل یک سیستم سل می باشد. پس از پیری، ذرات کلوئیدی در سل به تدریج پلیمریزه می شوند و به ژل تبدیل می شوند و سپس خشک، پخت و پردازش می شوند تا محصول نهایی به دست آید.
روش میکروامولسیون از سورفکتانتها برای امولسیون کردن دو حلال غیرقابل امتزاج در یک سیستم میکرو{0}}یکنواخت استفاده میکند. این میکرو{2}}پراکندگیها بهعنوان ریز راکتورها عمل میکنند، جایی که هستهزایی و رشد ذرات جامد در ریزراکتورهای جداگانه محدود میشود و در نهایت ذرات کروی ریز را تولید میکنند.
رسوب شیمیایی به طور کلی از سیلیکات به عنوان منبع سیلیکون و اسیدهای معدنی یا آلی به عنوان اسیدی کننده با افزودن مناسب سورفکتانت استفاده می کند. دوده سیلیس کروی با کنترل شرایط واکنش برای تشکیل رسوبات و به دنبال آن شستشو، خشک کردن و تکلیس به دست می آید.
روش اسپری یک تکنیک رایج برای تهیه پودر است. برای دود سیلیس کروی، یک پیش ماده سیلیکا به دستگاه اسپری تزریق می شود و به صورت قطرات ریز اتمیزه می شود. با کشش سطحی، قطرات تمایل دارند تا شکلهای کروی ایجاد کنند و سپس برای تولید دوده سیلیس کروی خشک میشوند.
روش فاز بخار مستقیماً از گازها استفاده می کند یا مواد را از طریق ابزارهای فنی خاص به گاز تبدیل می کند و امکان واکنش های فیزیکی یا شیمیایی را در حالت گازی فراهم می کند. ذرات سپس متراکم می شوند و در طول خنک شدن رشد می کنند تا نانوذرات را تشکیل دهند.
دوده سیلیس کروی تهیه شده با روش های شیمیایی دارای خلوص بالا و اندازه ذرات قابل کنترل یکنواخت است. با این حال، محصولات حاصل از روش هایی مانند روش سل-ژل و رسوب شیمیایی تمایل به تجمع دارند. علاوه بر این، مواد خام مورد استفاده در فرآیندهای شیمیایی-بهویژه سورفکتانتهایی که معمولاً مورد استفاده قرار میگیرند-گران هستند و هزینههای تولید را بهطور قابل توجهی افزایش میدهند. چالشهای دیگر عبارتند از حذف دشوار ناخالصیهای آلی، جریانهای پیچیده فرآیند، شرایط آمادهسازی سختگیرانه و نیازهای بالای تجهیزات. بنابراین، تولید صنعتی دوده سیلیس کروی از طریق روش های شیمیایی هنوز راه درازی در پیش دارد.