دی‌اکسید سیلیسیوم درجه الکترونیکی (کربن سیاه) برای بهبود عایق‌بندی و دفع گرما در صنایع نیمه‌هادی و قطعات الکترونیکی، مناسب برای برد مدارها و بسته‌بندی LED

صنعت الکترونیک شاهد تحولی شگرف است، که به سرعت در مسیر کوچک‌سازی، ادغام بالا و توان بالا پیش می‌رود. این روند تحولی، نیازهای فزاینده‌ای را در قبال عملکرد مواد الکترونیکی ایجاد کرده است، زیرا ضرورت افزایش عملکرد و قابلیت اطمینان بیشتر، اهمیت بیشتری پیدا کرده است. در این فضای پویا، دی‌اکسید سیلیسیوم (که به عنوان سیلیس، یا کربن سیاه سفید نیز شناخته می‌شود)، به یک عامل تغییر‌ساز تبدیل شده است. این ماده با داشتن خواص عایلی برجسته، مقاومت بالا در برابر دما و هدایت حرارتی بسیار، به یک ستون فقرات ضروری در تولید نیمه‌هادی‌ها، برد مدارهای چاپی (PCB) و بسته‌بندی LED تبدیل شده است. چه به عنوان یک پرکننده عایل، یک ماده ضروری برای دفع گرما، یا یک افزودنی در چسب‌های بسته‌بندی مورد استفاده قرار گیرد، دی‌اکسید سیلیسیوم نقشی اساسی در تضمین عملکرد پایدار و عمر طولانی‌تر قطعات الکترونیکی ایفا می‌کند.

در حوزه تولید نیمه‌هادی‌ها، به‌ویژه در دنیای پیچیده مدارهای مجتمع (IC)، عایق‌بندی و خلوص مواد تنها اهمیت ندارند، بلکه اساس موفقیت محسوب می‌شوند. لایه دی‌الکتریک بین‌لایه‌ای ICها باید عملکرد عایی بی‌همتا داشته باشد تا از تداخل سیگنال‌ها بین لایه‌های مختلف جلوگیری کند، چالشی که با کوچک‌تر شدن هندسه دستگاه‌ها پیچیده‌تر می‌گردد. دوده سیلیسی الکترونیکی ما با خلوص شگفت‌انگیز 99/99 درصدی، برجسته‌تر از رقبا است. این محصول پس از آزمایش‌های دقیق، تقریبا تمام ناخالصی‌هایی مانند یون‌های فلزی و مواد آلی را از خود دور کرده و کیفیتی بی‌نظیر ارائه می‌دهد.

هنگامی که به عنوان ماده اولیه برای لایه دی‌الکتریک میان‌لایه استفاده شود، سیلیسای فومینگ ما از طریق فناوری رسوب بخار شیمیایی (CVD) دگرگونی شگفت‌انگیزی را تجربه می‌کند. این فرآیند منجر به تشکیل یک لایه متراکم از SiO₂ با ثابت دی‌الکتریکی به میزان ۳/۵ می‌شود که بهبود قابل توجهی نسبت به نیترید سیلیسیوم سنتی است که ثابت دی‌الکتریکی آن ۷/۵ است. این کاهش در ثابت دی‌الکتریکی به معنای کاهش چشمگیر تأخیر سیگنال است و سرعت عملیاتی مدار اصلی (IC) را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. تأثیر واقعی محصول ما بهترین‌ها از طریق تجربه یک تولیدکننده نیمه‌هادی برجسته در تایوان نشان داده می‌شود. زمانی که آن‌ها سیلیسای فومینگ ما را در فرآیند تولید مدار اصلی ۷ نانومتری خود به کار بردند، شاهد افزایش ۲۰ درصدی فرکانس عملیاتی مدار اصلی و همراه با آن کاهش ۱۵ درصدی مصرف انرژی بودند. علاوه بر این، مقاومت بالای سیلیسا در برابر دما اطمینان می‌دهد که لایه دی‌الکتریک قادر است در برابر گرمای شدید ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد در طول فرآیند بسته‌بندی مدار اصلی بدون تغییر شکل یا ترک خوردگی مقاومت کند و این امر لایه‌ای اضافی از قابلیت اطمینان را فراهم می‌کند.

بردهای مدار چاپی (PCB) قهرمانان ناشناخته دنیای الکترونیک هستند و به عنوان اجزای اصلی عمل می‌کنند که تمام دستگاه‌های الکترونیکی دیگر را به هم متصل کرده و از آن‌ها پشتیبانی می‌کنند. در کاربردهای با توان بالا مانند سرورها و الکترونیک خودرو، برد مدار چاپی در معرض شرایط سختی قرار می‌گیرد و مقدار قابل توجهی گرما در حین کار تولید می‌کند. برای حل این مشکل، از دوده سفید کربنی برای افزایش عایولیت و مقاومت در برابر گرما در برد استفاده می‌شود.

با افزودن دی‌اکسید سیلیسوم خالص رسوبی (با محتوای SiO₂ ≥99.9%) به زیرلایه PCB، که معمولاً از نوع زیرلایه اپوکسی FR-4 است، هدایت حرارتی زیرلایه می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی بهبود یابد. این امر در عمل به این معنی است که هدایت حرارتی از 0.3 وات بر متر کلوین (W/m·K) به 0.8 وات بر متر کلوین (W/m·K) افزایش می‌یابد و به‌طور مؤثری انتقال گرما را تسریع کرده و از گرم‌شدن بیش از حد جلوگیری می‌کند. در عین حال، خاصیت عایلی بودن سیلیس تضمین می‌کند که PCB دارای ولتاژ شکست بسیار بالایی باشد. پس از افزودن دی‌اکسید سیلیسوم، ولتاژ شکست زیرلایه PCB از 25 کیلوولت بر میلی‌متر (kV/mm) به 40 کیلوولت بر میلی‌متر (kV/mm) افزایش می‌یابد و خطر اتصال کوتاه ناشی از شکست عایقی به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. کارایی محصول ما از طریق تجربه یک تولیدکننده PCB در چین به‌خوبی نشان داده شده است. وقتی آن‌ها دی‌اکسید سیلیسوم ما را در محصولات PCB خودرویی خود به کار بردند، این برد‌ها نه تنها موفق به پاس از آزمون‌های سخت دما در صنعت خودرو شدند، بلکه حتی آزمون چرخه دمایی خودرو (40- درجه سانتی‌گراد تا 125 درجه سانتی‌گراد، 1000 چرخه) را بدون هیچ‌گونه کاهش قابل‌مشاهده‌ای در عملکرد با موفقیت پشت سر گذاشتند.

در حوزه بسته‌بندی ال‌ای‌دی، دی‌اکسید سیلیس سفید نقش دوگانه‌ای به عنوان عامل پراکنده‌کننده و پرکننده گرماگیر دارد. چراغ‌های ال‌ای‌دی به انتشار یکنواخت نور و دفع بهینه گرما برای حفظ راندمان نوری بهینه و افزایش عمر مفید خود متکی هستند. با افزودن 5 تا 10 درصد دی‌اکسید سیلیس سفید رسوبی با اندازه ذرات کنترل‌شده 20 تا 30 نانومتر به رزین اپوکسی مورد استفاده در بسته‌بندی ال‌ای‌دی، نور تابیده شده از تراشه ال‌ای‌دی به طور یکنواخت پخش می‌شود و به طور مؤثر مشکل «لکه‌های گرم» حل می‌گردد و تجربه‌ای نرم‌تر و آرام‌بخش از نور ایجاد می‌کند. با وجود افزودن دی‌اکسید سیلیس سفید، نفوذپذیری نوری رزین بسته‌بندی همچنان بالای 90 درصد باقی می‌ماند و این امر مطمئن می‌سازد که راندمان نوری ال‌ای‌دی تحت تأثیر قرار نگیرد.

علاوه بر این، دی اکسید سیلیسیم به طور قابل توجهی عملکرد دفع گرما در رزین پوشش‌دهنده را افزایش می‌دهد. با ایجاد یک شبکه قوی انتقال گرما درون رزین، هدایت حرارتی ماده بسته‌بندی را 50% افزایش می‌دهد و به طور موثری دمای چیپ LED را در حین کارکرد کاهش می‌دهد. یک برنده معروف آلمانی LED در زمینه روشنایی، مزایای فوری سیلیسای سفید ما را تجربه کرده است. وقتی محصول ما را در داون‌لایت‌های LED با توان بالای خود به کار بردند، افزایش قابل توجهی در عمر مفید داون‌لایت‌ها مشاهده کردند، از 30,000 ساعت به 50,000 ساعت. علاوه بر این، نرخ کاهش شار نوری پس از 10,000 ساعت استفاده از 20% به 8% کاهش یافت، که نشانگر عملکرد و دوام برجسته محصول ما است.