Fel deunydd swyddogaethol anorganig anorganig perfformiad uchel, mae mygdarth silica yn cael ei baratoi'n bennaf o chwarts naturiol neu chwarts ymdoddedig trwy gyfres o weithdrefnau prosesu manwl, gan gynnwys malu, dosbarthu, malu, gwahanu magnetig, arnofio, a phiclo asid. Yn eu plith, mae cyfansoddion mowldio epocsi (EMCs) a wneir o mygdarth silica sfferig yn arddangos crynodiad straen isel a chryfder uchel, gan eu gwneud yn fwy addas ar gyfer cylchedau integredig (ICs) na mwg silica onglog. Yn y cyfamser, gall mwg silica sfferig leihau sgraffiniad i offer a mowldiau wrth weithgynhyrchu cynhyrchion cysylltiedig.
Fel deunydd llenwi craidd ar gyfer pecynnu cylched integredig, mae mygdarth silica yn cael ei gymhwyso'n bennaf mewn dau brif faes: cyfansoddion mowldio epocsi a laminiadau wedi'u gorchuddio â chopr (CCLs). Mewn cyfansoddion mowldio epocsi, mae mwg silica yn cyfrif am 70-90% o gyfanswm y cyfansoddiad. Mae ei gyfernod isel o ehangu thermol a phriodweddau deuelectrig rhagorol yn effeithiol yn lleihau straen mewnol mewn cyfansoddion mowldio, yn lleihau'r risg o gracio sglodion, ac yn gwella afradu thermol a chryfder mecanyddol. Mae hefyd yn amddiffyn sglodion rhag erydiad gan leithder allanol a llwch, gan addasu i fwy na 97% o senarios pecynnu lled-ddargludyddion.
Ym maes laminiadau wedi'u gorchuddio â chopr, mae mwg silica yn gwella ymwrthedd gwres, sefydlogrwydd dimensiwn, a chywirdeb drilio'r swbstradau. Defnyddir mygdarth silica sfferigedd uchel, gyda'i hylifedd da a'i gyfradd llenwi uchel, yn bennaf mewn cymwysiadau pen uchel megis amledd uchel a chyflymder uchel-cyflymder copr-laminiadau wedi'u gorchuddio a swbstradau IC. Trwy gyfuno powdrau â meintiau gronynnau gwahanol, mae priodweddau trydanol a mecanyddol laminiadau wedi'u gorchuddio â chopr yn cael eu hoptimeiddio ymhellach, gan gefnogi datblygiad cylchedau integredig tuag at finiatureiddio a dwysedd uchel.
Mae technolegau paratoi mwg silica sfferig ar gyfer cylchedau integredig wedi'u rhannu'n bennaf yn ddau gategori: dulliau ffisegol a dulliau cemegol. Mae dulliau corfforol yn cynnwys toddi fflam a thriniaeth plasma, tra bod dulliau cemegol yn cynnwys y dull sol-gel, dull microemwlsiwn, dull dyddodiad cemegol, dull chwistrellu, a dull cam anwedd.
Dulliau Corfforol
Mae toddi fflam yn dechnoleg lle mae tywod cwarts purdeb uchel yn cael ei falu, ei hidlo, ei buro, ac yna ei fwydo i faes tymheredd uchel a gynhyrchir gan hylosgiad ocsigen nwy. Mae'r powdr yn toddi ar dymheredd uchel ac yn cael ei oeri wedyn i ffurfio mwg silica sfferig purdeb uchel.
Mae triniaeth plasma yn defnyddio egni uchel plasma i brosesu deunyddiau. O'i gymharu â'r dull plasma, mae toddi fflam yn cynnwys prosesau aeddfed a syml, cost isel, hawdd ei reoli, effeithlonrwydd cynhyrchu uchel, a mwy o ddichonoldeb ar gyfer cynhyrchu diwydiannol ar raddfa fawr.
Dulliau Cemegol
Mae'r dull sol-gel yn cynnwys cyfres o adweithiau cemegol (hydrolysis, anwedd, ac ati) o gyfansoddion organig neu anorganig metel mewn cyfnod hylif i ffurfio system sol. Ar ôl heneiddio, mae gronynnau colloidal yn y sol yn polymeru'n raddol i mewn i gel, sydd wedyn yn cael ei sychu, ei wella a'i brosesu i gael y cynnyrch terfynol.
Mae'r dull microemwlsiwn yn defnyddio syrffactyddion i emwlsio dau doddydd anghymysgadwy i mewn i system micro{0}} wasgaru unffurf. Mae'r gwasgariadau micro hyn yn gweithredu fel micro-adweithyddion, lle mae cnewyllyn a thwf gronynnau solet wedi'u cyfyngu o fewn micro-adweithyddion unigol, gan gynhyrchu gronynnau sfferig mân yn y pen draw.
Yn gyffredinol, mae dyddodiad cemegol yn defnyddio silicad fel ffynhonnell silicon ac asidau anorganig neu organig fel asidyddion, gan ychwanegu syrffactyddion yn briodol. Ceir mygdarth silica sfferig trwy reoli amodau adwaith i ffurfio gwaddod, ac yna golchi, sychu a chalchynnu.
Mae'r dull chwistrellu yn dechneg gyffredin ar gyfer paratoi powdr. Ar gyfer mwg silica sfferig, mae rhagflaenydd silica yn cael ei chwistrellu i ddyfais chwistrellu a'i atomized i ddefnynnau mân. Wedi'u gyrru gan densiwn arwyneb, mae'r defnynnau'n tueddu i ffurfio siapiau sfferig ac yna'n cael eu sychu i gynhyrchu mwg silica sfferig.
Mae'r dull cam anwedd yn defnyddio nwyon yn uniongyrchol neu'n trosi deunyddiau yn nwyon trwy rai dulliau technegol, gan ganiatáu adweithiau ffisegol neu gemegol yn y cyflwr nwyol. Yna mae gronynnau'n cyddwyso ac yn tyfu wrth oeri i ffurfio nanoronynnau.
Mae mwg silica sfferig a baratowyd gan ddulliau cemegol yn cynnwys purdeb uchel a meintiau gronynnau y gellir eu rheoli'n unffurf. Fodd bynnag, mae cynhyrchion o ddulliau fel y dull sol-gel a dyddodiad cemegol yn tueddu i grynhoi. Yn ogystal, mae deunyddiau crai a ddefnyddir mewn prosesau cemegol-yn enwedig syrffactyddion a ddefnyddir yn gyffredin{3}}yn ddrud, gan gynyddu costau cynhyrchu yn sylweddol. Mae heriau eraill yn cynnwys cael gwared ar amhureddau organig yn anodd, llif prosesau cymhleth, amodau paratoi llym, a gofynion offer uchel. Felly, mae cryn dipyn i'w wneud o hyd i gynhyrchu mwg silica sfferig yn ddiwydiannol trwy ddulliau cemegol.