การผลิตผงซิลิกาทรงกลม

ผงซิลิคอนทรงกลมมีความบริสุทธิ์ค่อนข้างสูง อนุภาคละเอียดมาก มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าและการนำความร้อนที่ดี และมีข้อดีคือค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ ใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์วงจรรวมขนาดใหญ่ อวกาศ เคลือบ ยา และเครื่องสำอางในชีวิตประจำวัน และเป็นสารตัวเติมที่สำคัญที่ทดแทนไม่ได้

มีสองวิธีในการเตรียมผงซิลิคอนทรงกลม: วิธีทางกายภาพและเคมีและวิธีการทางเคมี วิธีทางกายภาพและเคมีส่วนใหญ่ได้แก่ วิธีเปลวไฟ วิธีการเผาไหม้ วิธีการพ่นละลายอุณหภูมิสูง วิธีพลาสมา และวิธีการเผาไหม้ที่อุณหภูมิต่ำที่แพร่กระจายด้วยตนเอง วิธีทางเคมีส่วนใหญ่ได้แก่ วิธีเฟสก๊าซ วิธีเฟสของเหลว (วิธีโซลเจล วิธีการตกตะกอน วิธีการไมโครอิมัลชัน) วิธีการสังเคราะห์ทางเคมี เป็นต้น

ในกระบวนการผลิตผงซิลิคอนทรงกลม การควบคุมอย่างเข้มงวดในแต่ละขั้นตอนการผลิตเป็นกุญแจสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์เป็นไปตามมาตรฐาน

วัตถุดิบหลักของผงซิลิคอนทรงกลมคือผงซิลิคอนทรงกลมหลอมเหลวหรือผลึกเชิงมุม

ความเสถียรของวัตถุดิบ

วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตไมโครผงซิลิกอนทรงกลมนั้นควรเป็นไมโครผงซิลิกอนทรงเหลี่ยมที่ผ่านกระบวนการแปรรูปจากแร่เดียวกันและกระบวนการผลิตเดียวกัน เพื่อให้มีความสม่ำเสมอของวัตถุดิบสูงสุดและมั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์ที่มีอัตราการทำให้เป็นทรงกลมสูงจะถูกผลิตขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่อุณหภูมิการทำให้เป็นทรงกลม ปริมาณก๊าซ ปริมาณการป้อน ความดัน อัตราการไหล และปัจจัยอื่นๆ ที่ไม่เปลี่ยนแปลง

ควรควบคุมตัวบ่งชี้ทางกายภาพและทางเคมีของวัตถุดิบภายในช่วงที่กำหนด

ตัวบ่งชี้ทางกายภาพและทางเคมีของวัตถุดิบผันผวนมากเกินไป ซึ่งจะไม่เพียงแต่ส่งผลต่ออุณหภูมิการทำให้เป็นทรงกลมเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการกระจายตัวของทรงกลมด้วย

ขนาดอนุภาคของวัตถุดิบและการกระจายขนาดอนุภาค

ขนาดอนุภาคต่างกันจะมีพื้นที่ให้ความร้อนต่างกัน และจุดอุณหภูมิการทำให้เฉื่อยหลังจากการให้ความร้อนก็ต่างกันด้วย

การกระจายตัวของอนุภาคของวัตถุดิบ

ในระหว่างการประมวลผลผงไมโครซิลิกอนเชิงมุม โดยเฉพาะผงไมโครซิลิกอนเชิงมุมขนาดเล็กมาก มักเกิดการเกาะกลุ่มกันของผงรองเนื่องจากพลังงานพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น

ปริมาณความชื้นของวัตถุดิบ

หากผงไมโครซิลิกอนเชิงมุมที่ใช้เป็นวัตถุดิบของผงไมโครซิลิกอนทรงกลมได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น การป้องกันที่ไม่เหมาะสม เวลาจัดเก็บนานเกินไป และความชื้นในสิ่งแวดล้อมที่มากเกินไป จะทำให้ผงดูดซับความชื้น มีปริมาณความชื้นสูง และเกาะกลุ่มกัน ซึ่งจะส่งผลต่อเอฟเฟกต์ทรงกลมของผงไมโครซิลิกอนทรงกลมด้วย

ธาตุกัมมันตภาพรังสีในวัตถุดิบควรต่ำ

สำหรับวัตถุดิบในการผลิตผงไมโครซิลิกอนทรงกลมที่มีรังสีต่ำ เฉพาะเมื่อธาตุกัมมันตภาพรังสีเอง (เช่น ยูเรเนียม U ทอเรียม Th เป็นต้น) มีปริมาณต่ำมากเท่านั้น จึงจะสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ให้ตรงตามข้อกำหนดของผงไมโครซิลิกอนทรงกลมที่มีรังสีต่ำได้

การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของไมโครผงซิลิคอนทรงกลมมีอยู่ 2 ประการ ประการแรกคือการกระจายอนุภาคที่รวมตัวกันเป็นก้อนรองของวัตถุดิบไมโครผงซิลิคอนทรงกลม – ไมโครผงซิลิคอนเชิงมุม โดยเฉพาะไมโครผงซิลิคอนเชิงมุมที่ละเอียดมาก และก่อนอื่นให้ทำการบำบัดด้วยการกระตุ้นพื้นผิวเพื่อกระจายอนุภาคก่อนการทำให้เป็นทรงกลม ซึ่งต้องใช้สารกระจายตัวบนพื้นผิวที่ระเหยได้อย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิสูง มิฉะนั้นจะทำให้เกิดการสะสมของคาร์บอนในไมโครผงซิลิคอนทรงกลม ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์

ประการที่สองคือการปรับเปลี่ยนไมโครผงซิลิคอนทรงกลมในภายหลัง เมื่อใช้ไมโครผงซิลิคอนเป็นสารตัวเติมอนินทรีย์และผสมกับเรซินอินทรีย์ จะเกิดปัญหาความเข้ากันได้ไม่ดีและการกระจายตัวยาก ซึ่งส่งผลให้วัสดุ เช่น บรรจุภัณฑ์วงจรรวมและสารตั้งต้นมีความทนทานต่อความร้อนต่ำ ทนต่อความชื้นได้ จึงส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือและความเสถียรของผลิตภัณฑ์ เพื่อปรับปรุงปัญหาของการเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซระหว่างผงไมโครซิลิกอนและวัสดุโพลีเมอร์อินทรีย์และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้งาน โดยทั่วไปจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงไมโครซิลิกอน