Kao -neorganski ne- funkcionalni materijal visokih performansi, silicijum dima se uglavnom priprema od prirodnog kvarca ili topljenog kvarca kroz niz finih postupaka obrade, uključujući drobljenje, klasifikaciju, mljevenje, magnetsko odvajanje, flotaciju i kiselo kiseljenje. Među njima, epoksidne smjese za kalupljenje (EMC) napravljene od sfernog silicijum dioksida pokazuju nisku koncentraciju naprezanja i visoku čvrstoću, što ih čini pogodnijim za integrirana kola (IC) od ugaone silicijevog dima. U međuvremenu, sferni silicijum dioksid može smanjiti abraziju opreme i kalupa tokom proizvodnje srodnih proizvoda.
Kao materijal za jezgro za punjenje integriranih kola, silicijum dima se uglavnom primjenjuje u dva glavna polja: epoksidne smjese za kalupljenje i laminati obloženi bakrom{0}} (CCL). U epoksidnim smjesama za kalupljenje, silicijum dioksid čini 70-90% ukupnog sastava. Njegov nizak koeficijent termičkog širenja i odlična dielektrična svojstva efektivno smanjuju unutrašnje naprezanje u smjesama za kalupljenje, smanjuju rizik od pucanja strugotine i poboljšavaju toplinsku disipaciju i mehaničku čvrstoću. Također štiti čipove od erozije vanjskom vlagom i prašinom, prilagođavajući se više od 97% scenarija pakiranja poluvodiča.
U oblasti laminata obloženih bakrom-, silicijum dima povećava otpornost na toplotu, stabilnost dimenzija i preciznost bušenja podloga. Visok-sferični dim silicijevog dioksida, sa svojom dobrom fluidnošću i velikom brzinom punjenja, uglavnom se koristi u-vrhunskim aplikacijama kao što su visoko-i visokofrekventni i-bakarni-obloženi laminati i IC supstrati. Kombinacijom prahova sa različitim veličinama čestica, električna i mehanička svojstva laminata obloženih bakrom- se dalje optimizuju, podržavajući razvoj integrisanih kola u pravcu minijaturizacije i visoke gustine.
Tehnologije pripreme sfernog silicijum dioksida za integrisana kola su uglavnom podeljene u dve kategorije: fizičke metode i hemijske metode. Fizičke metode uključuju topljenje plamena i tretman plazmom, dok hemijske metode uključuju sol–gel metodu, metodu mikroemulzije, metodu hemijske precipitacije, metodu raspršivanja i metodu parne faze.
Physical Methods
Topljenje plamenom je tehnologija u kojoj se kvarcni pijesak visoke{0}}čistoće melje, prosijava, pročišćava i zatim dovodi u visoko-temperaturno polje koje nastaje sagorijevanjem gasa-kiseonika. Prašak se topi na visokim temperaturama i zatim se hladi kako bi se formirao sferni silicijum dioksid visoke čistoće.
Plazma tretman koristi visoku energiju plazme za obradu materijala. U poređenju sa metodom plazme, topljenje plamenom karakteriše zreli i jednostavni procesi, niska cena, laka kontrola, visoka efikasnost proizvodnje i veća izvodljivost za industrijsku proizvodnju-velikih razmera.
Hemijske metode
Sol–gel metoda uključuje niz hemijskih reakcija (hidroliza, kondenzacija, itd.) metalnih organskih ili neorganskih jedinjenja u tečnoj fazi da bi se formirao sol sistem. Nakon starenja, koloidne čestice u solu postepeno se polimeriziraju u gel, koji se zatim suši, suši i obrađuje kako bi se dobio konačni proizvod.
Metoda mikroemulzije koristi surfaktante za emulziju dva otapala koja se ne miješaju u jedinstveni mikro{0}}disperzioni sistem. Ove mikro-disperzije djeluju kao mikroreaktori, gdje su nukleacija i rast čvrstih čestica ograničeni unutar pojedinačnih mikroreaktora, na kraju stvarajući fine sferne čestice.
Hemijska precipitacija općenito koristi silikat kao izvor silicija i anorganske ili organske kiseline kao zakiseljavače, uz odgovarajući dodatak surfaktanata. Sferni silicijum dioksid se dobija kontrolisanjem reakcionih uslova da bi se formirali precipitati, nakon čega sledi pranje, sušenje i kalcinacija.
Metoda raspršivanja je uobičajena tehnika za pripremu praha. Za sferni silicijum dioksid, prekursor silicijum dioksida se ubrizgava u uređaj za raspršivanje i atomizira u fine kapljice. Pokrenute površinskom napetošću, kapljice imaju tendenciju da formiraju sferne oblike, a zatim se suše da bi proizvele sferni silicijum dioksid.
Metoda parne faze direktno koristi gasove ili pretvara materijale u gasove putem određenih tehničkih sredstava, omogućavajući fizičke ili hemijske reakcije u gasovitom stanju. Čestice se zatim kondenzuju i rastu tokom hlađenja i formiraju nanočestice.
Sferični silicijum dioksid pripremljen hemijskim metodama ima visoku čistoću i jednolično kontrolisane veličine čestica. Međutim, proizvodi iz metoda kao što su sol–gel metoda i hemijsko taloženje imaju tendenciju aglomeracije. Osim toga, sirovine koje se koriste u hemijskim procesima-posebno često korištene površinski aktivne tvari-su skupe, što značajno povećava troškove proizvodnje. Ostali izazovi uključuju teško uklanjanje organskih nečistoća, složene procesne tokove, stroge uslove pripreme i visoke zahtjeve za opremom. Stoga, industrijska proizvodnja sfernog silicijum dioksida hemijskim metodama još uvijek ima dug put.