Мікропорошок плавленого -кремнезему, високо-чистий, однорідний не-металічний матеріал, широко використовується в електронних упаковках, напівпровідникових пристроях, високоякісній-кераміці та покриттях. Процес його формування безпосередньо впливає на мікроструктуру матеріалу, фізичні властивості та кінцеві результати застосування. У цій статті систематично досліджується процес формування мікропорошку плавленого -кремнезему, аналізується вплив ключових параметрів на продуктивність продукту та представлені сучасні основні технології формування та напрямки оптимізації.
Характеристики та вимоги до формування мікропорошку кремнезему класу Fusion-
Мікропорошок плавленого-кварцу — це аморфний порошок кремнезему, утворений із кварцу високої-чистоти шляхом плавлення при високій{2}}температурі та швидкого охолодження. Він має надзвичайно низький рівень металевих домішок (таких як Fe та Al), відмінну сферичність і хорошу хімічну та термічну стабільність. Процес його формування повинен відповідати таким основним вимогам:
1. Підтримка високої чистоти: уникнення вторинного забруднення під час процесу формування гарантує, що вміст домішок у кінцевому продукті буде нижчим за ppm.
2. Контроль ущільнення: досягнення високої насипної щільності шляхом оптимізації процесу для задоволення вимог щодо низького коефіцієнта розширення електронної упаковки та інших галузей.
3. Контроль розподілу частинок за розміром: Формований матеріал повинен мати рівномірний розподіл частинок за розміром для покращення плинності та наповнюваності під час подальшої обробки.
Основні процеси формування порошку кремнезему класу Fusion-
1. Сухе пресування
Сухе пресування є одним із найпоширеніших методів формування кремнеземного порошку та підходить для виробів простої-форми (таких як прокладки та підкладки). Процес включає:
• Попередня обробка: модифікація поверхні порошку плавленого кремнезему (наприклад, додавання зв’язуючого агента) виконується для покращення зв’язку між-частинками.
• Пресування: тиск 50–300 МПа застосовується у формі для досягнення початкового ущільнення шляхом перегрупування частинок і пластичної деформації.
• Виймання з форми та спікання: після виймання з форми пресований необроблений корпус зазвичай спікається при 1000–1200 градусів для подальшого підвищення міцності.
Ключові параметри: надмірний тиск може призвести до руйнування частинок, тоді як недостатній тиск зменшує щільність зеленого тіла. Вибір добавок безпосередньо впливає на виймання з форми та кінцеві механічні властивості.
2. Ізостатичне пресування
Для ізостатичного пресування використовується рідина під високим-тиском (наприклад, олія або вода) для застосування ізотропного тиску (зазвичай 100–300 МПа) до порошку. Він підходить для складних форм або високоточних-деталей. До його переваг можна віднести:
• Рівномірний розподіл щільності: уникає дефектів напряму сухого пресування та підходить для виготовлення тонкостінних-деталей або деталей спеціальної-форми.
• Високий потенціал ущільнення: у поєднанні з подальшим процесом гарячого ізостатичного пресування (HIP) можна отримати деталі з майже-теоретичною щільністю.
Проблеми процесу: Висока вартість обладнання та суворі вимоги до сипучості порошку, що вимагає гранулювання для покращення властивостей корму.
3. Лиття під тиском
Лиття під тиском підходить для мініатюрних, дуже складних деталей із мікропорошку кремнезему (таких як кронштейни для електронної упаковки). Процес включає:
• Підготовка вихідної сировини: мікропорошок кремнезему змішують із термопластичним сполучним (наприклад, парафіновим воском або поліетиленгліколем), а потім обробляють у змішувачі для утворення однорідної вихідної сировини.
• Ін’єкція: сировину вводять у прес-форму при температурі 150–200 градусів і виймають з форми після охолодження для отримання необробленого тіла.
• Роз’єднання та спікання: зв’язуючу речовину видаляють за допомогою розчинника або термічного роз’єднання з подальшим високотемпературним спіканням для ущільнення.
Технічні труднощі: повне видалення в’яжучого є критичним; залишковий вуглець або органічні речовини можуть спричинити дефекти продукту; усадку при спіканні необхідно точно контролювати, щоб забезпечити точність розмірів.
4. Гелькастинг
Gelcasting — це майже{0}}net-техніка формування форми, яка використовує полімеризацію мономерів для формування тривимірної мережевої структури для закріплення порошку. До його переваг можна віднести:
• Низька усадка: підходить для виробництва великих однорідних деталей.
• Гнучкість процесу: вміст твердих частинок суспензії (зазвичай 40–60 об.%) можна регулювати, щоб збалансувати плинність і міцність.
Обмеження: органічні мономери можуть вводити домішки, що потребує оптимізації рецептури для задоволення високих вимог до чистоти.
Оптимізація процесів і майбутні тенденції
Щоб покращити якість плавленого кремнеземного порошку, дослідники зосереджуються на таких напрямках:
1. Розробка добавок: нанорозмірні добавки для спікання (такі як MgO та Y₂O₃) можуть знизити температуру спікання та пригнічувати ріст зерна.
2.Чисельне моделювання: аналіз кінцевих елементів використовується для оптимізації розподілу тиску пресування або конструкції каналу впорскування для зменшення дефектів.
3. Екологічна обробка: просування зв’язуючих-на основі води та технології спікання без тиску зменшує споживання енергії та забруднення навколишнього середовища.
Висновок
Вибір процесу формування плавленого-кремнеземного порошку вимагає всебічного розгляду форми продукту, продуктивності та-рентабельності. Сухе пресування та ізостатичне пресування підходять для традиційних застосувань, тоді як лиття під тиском та гелеве лиття пропонують унікальні переваги у точному виробництві. У майбутньому, з розвитком нових систем матеріалів і інтелектуальних процесів, технологія формування плавленого-кремнезему порошкового порошку сприятиме прогресу в електронному пакуванні та високо-виробництві.
