Beschreibung
Die Elektronikbranche durchläuft eine bemerkenswerte Entwicklung und schreitet schnell hin zu Miniaturisierung, hoher Integration und hoher Leistung. Dieser Wandel führt zu immer strengeren Anforderungen an die Leistungsfähigkeit elektronischer Materialien, da die Notwendigkeit für verbesserte Funktionalität und Zuverlässigkeit in den Vordergrund rückt. In diesem sich dynamisch verändernden Umfeld hat sich Siliziumdioxid (auch bekannt als Silica, weißer Ruß) als entscheidender Innovationstreiber hervorgetan. Mit außergewöhnlichen Isolationsfähigkeiten, hoher Temperaturbeständigkeit und überlegenen Wärmeableitungseigenschaften ist es zu einer unverzichtbaren Grundlage in der Herstellung von Halbleitern, Leiterplatten (PCBs) und LED-Verpackungen geworden. Ob als isolierender Füllstoff, wesentliches Wärmeableitmaterial oder als Zusatz in Verpackungsadhäsiven – Siliziumdioxid spielt eine zentrale Rolle dabei, den stabilen Betrieb und eine verlängerte Lebensdauer elektronischer Bauteile sicherzustellen.
Im Bereich der Halbleiterfertigung, insbesondere in der komplexen Welt der integrierten Schaltungen (ICs), sind Isolationsfähigkeit und Reinheit der Materialien nicht nur wichtig – sie sind entscheidend für den Erfolg. Die Zwischenschicht-Dielektrikumschicht von ICs muss eine unübertroffene Isolierleistung aufweisen, um eine Signalstörung zwischen verschiedenen Schichten zu verhindern, eine Herausforderung, die mit abnehmender Bauelementgeometrie immer komplexer wird. Unser elektroniktaugliches Pyrogensiliziumdioxid mit einer erstaunlichen Reinheit von 99,99 % ragt deutlich über dem Standard der Konkurrenz hervor. Es wurde strengen Tests unterzogen, um nahezu alle Spuren von Verunreinigungen wie Metallionen und organische Substanzen zu entfernen, und bietet somit eine Qualität, die ihresgleichen sucht.
Wenn unser pyrogenes Siliziumdioxid als Rohmaterial für die Zwischenmetall-Dielektrikumschicht verwendet wird, durchläuft es eine bemerkenswerte Transformation durch Chemische Gasabscheidung (CVD)-Technologie. Dieser Prozess führt zur Bildung einer dichten SiO₂-Schicht mit einer Dielektrizitätskonstanten von nur noch 3,5 – eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu herkömmlichem Siliziumnitrid, das eine Dielektrizitätskonstante von 7,5 aufweist. Diese Reduzierung der Dielektrizitätskonstanten bedeutet eine deutliche Verringerung der Signallatenz und ermöglicht somit eine erhebliche Steigerung der Betriebsgeschwindigkeit des ICs. Die praktische Bedeutung unseres Produkts zeigt sich am besten anhand der Erfahrung eines führenden Halbleiterherstellers in Taiwan. Als dieser unser pyrogenes Siliziumdioxid in seinen 7-nm-Prozess-ICs einsetzte, verzeichnete er eine bemerkenswerte Steigerung der Taktfrequenz des ICs um 20 % bei gleichzeitiger Reduzierung des Stromverbrauchs um 15 %. Zudem gewährleistet die hohe Temperaturbeständigkeit des Siliziumdioxids, dass die Dielektrikumschicht die intensive Hitze von 400 °C während des IC-Verpackungsprozesses ohne Verformung oder Rissbildung standhält und somit eine zusätzliche Sicherheitsebene bietet.
Leiterplatten (PCBs) sind die unsichtbaren Helden der Elektronikwelt und dienen als Kernkomponenten, die alle anderen elektronischen Geräte verbinden und unterstützen. In Hochleistungsanwendungen wie Servern und der Automobil-Elektronik sind Leiterplatten extremen Bedingungen ausgesetzt und erzeugen während des Betriebs eine erhebliche Menge an Wärme. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wird weißer Kohlenstoffschwarz eingesetzt, um die Isolationsfähigkeit und Wärmebeständigkeit der Leiterplatte zu verbessern.
Durch das Hinzufügen von hochreinem gefälltem Weißem Ruß (mit einem SiO₂-Gehalt ≥99,9%) zum PCB-Substrat, typischerweise ein Epoxidharz-Substrat vom Typ FR-4, kann die Wärmeleitfähigkeit des Substrats erheblich verbessert werden. Konkret bedeutet dies, dass die Wärmeleitfähigkeit von 0,3W/m·K auf 0,8W/m·K gesteigert werden kann, wodurch die Wärmeabfuhr beschleunigt und Überhitzung verhindert wird. Gleichzeitig stellt die Isolierfähigkeit von Siliziumdioxid sicher, dass die Leiterplatte eine hohe Durchschlagsfestigkeit aufweist. Nach Zugabe von Weißem Ruß kann die Durchschlagsfestigkeit des PCB-Substrats von 25kV/mm auf 40kV/mm erhöht werden, wodurch das Risiko von Kurzschlüssen aufgrund von Isolationsausfällen erheblich reduziert wird. Die Wirksamkeit unseres Produkts zeigt sich anhand der Erfahrung eines chinesischen PCB-Herstellers. Als dieser unseren Weißen Ruß in ihre Automotive-PCB-Produkte integrierte, erfüllten und übertroffen die Leiterplatten nicht nur die strengen Temperaturzyklustests der Automobilindustrie (-40°C bis 125°C, 1000 Zyklen), sondern zeigten dabei keinerlei erkennbare Leistungseinbußen.
Im Bereich der LED-Verpackung spielt weißer Kohlenstoffschwarz eine doppelte Rolle als Streumittel und Wärmeabfuhr-Füllstoff. LED-Lampen sind auf eine gleichmäßige Lichtemission und eine effiziente Wärmeabfuhr angewiesen, um die optimale Leuchteffizienz aufrechtzuerhalten und ihre Lebensdauer zu verlängern. Durch die Zugabe von 5–10 % gefälltem weißem Kohlenstoffschwarz mit einer präzise kontrollierten Partikelgröße von 20–30 nm zum Epoxidharz für die LED-Verpackung wird das von der LED-Diode ausgestrahlte Licht gleichmäßig gestreut. Dadurch wird das Problem der „Hot Spots“ effektiv gelöst und ein weicheres sowie angenehmeres Lichterlebnis geschaffen. Trotz der Zugabe von weißem Kohlenstoffschwarz bleibt die Lichtdurchlässigkeit des Verpackungsharzes über 90 %, wodurch sichergestellt wird, dass die Leuchteffizienz der LED unbeeinträchtigt bleibt.
Darüber hinaus verbessert das Siliziumdioxid die Wärmeabfuhrleistung des Verpackungs-Kunststoffs erheblich. Indem es innerhalb des Kunststoffs ein stabiles Wärmeleitnetzwerk bildet, erhöht es die Wärmeleitfähigkeit des Verpackungsmaterials um 50 % und reduziert dadurch effektiv die Betriebstemperatur des LED-Chips. Eine deutsche Marke für LED-Beleuchtung erlebte die Vorteile unseres Weißen Rußes am eigenen Produkt. Als sie unser Produkt in ihre Hochleistungs-LED-Einbauleuchten integrierten, stellten sie eine bemerkenswerte Verlängerung der Lebensdauer der Einbauleuchten fest – von 30.000 auf 50.000 Stunden. Zudem sank die Abnahme des Lichtstroms nach 10.000 Stunden Gebrauch von 20 % auf 8 %, was die überlegene Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit unseres Produkts unter Beweis stellt.
×
