Description
L'industrie électronique connaît une évolution remarquable, progressant rapidement vers la miniaturisation, une intégration accrue et une puissance élevée. Cette tendance transformative impose des exigences de plus en plus strictes en matière de performances des matériaux électroniques, la nécessité d'une fonctionnalité et d'une fiabilité améliorées devenant primordiale. Dans ce paysage dynamique, le dioxyde de silicium (également appelé silice, noir de carbone blanc) s'est imposé comme un élément révolutionnaire. Doté d'une excellente isolation, d'une résistance élevée à la température et de propriétés supérieures d'évacuation de la chaleur, il est devenu un pilier essentiel dans la production de semiconducteurs, de cartes de circuits imprimés (PCB) et d'emballages LED. Qu'il serve de matériau de remplissage isolant, de composant essentiel pour l'évacuation de la chaleur ou d'additif dans les adhésifs d'emballage, le dioxyde de silicium joue un rôle clé dans l'assurance d'un fonctionnement stable et d'une durée de vie prolongée des composants électroniques.
Dans le domaine de la fabrication de semiconducteurs, notamment dans l'univers complexe des circuits intégrés (CI), l'isolation et la pureté des matériaux ne sont pas simplement importantes : elles constituent un facteur déterminant de succès. La couche diélectrique intermédiaire des circuits intégrés doit offrir des performances d'isolation incomparables afin d'éviter les interférences entre les différentes couches du signal, un défi d'autant plus complexe que les dimensions des dispositifs diminuent. Notre silice pyrogénée électronique, d'une pureté impressionnante de 99,99 %, se démarque nettement de la concurrence. Elle est soumise à des tests rigoureux permettant d'éliminer presque entièrement les impuretés telles que les ions métalliques et les matières organiques, garantissant ainsi une qualité sans égale.
Lorsqu'elle est utilisée comme matière première pour la couche diélectrique intermédiaire, notre silice de synthèse subit une transformation remarquable grâce à la technologie de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Ce procédé entraîne la formation d'un film dense de SiO₂ dont la constante diélectrique peut atteindre 3,5, une amélioration significative par rapport au nitrure de silicium traditionnel, dont la constante diélectrique est de 7,5. Cette réduction de la constante diélectrique se traduit par une diminution substantielle du délai des signaux, permettant ainsi un accroissement important de la vitesse de fonctionnement du circuit intégré (IC). L'impact concret de notre produit est illustré par l'expérience d'un important fabricant de semiconducteurs basé à Taïwan. Lorsqu'ils ont intégré notre silice de synthèse dans leurs circuits intégrés de processus 7nm, ils ont observé une augmentation remarquable de 20 % de la fréquence de fonctionnement du circuit intégré, accompagnée d'une réduction de 15 % de la consommation d'énergie. De plus, la résistance élevée de la silice à la chaleur garantit que la couche diélectrique puisse supporter la température élevée de 400 °C durant le processus d'encapsulation du circuit intégré sans se déformer ni se fissurer, assurant ainsi une fiabilité accrue.
Les circuits imprimés (PCB) sont les héros méconnus du monde électronique, servant de composants essentiels reliant et supportant tous les autres dispositifs électroniques. Dans les applications à haute puissance telles que les serveurs et l'électronique automobile, les circuits imprimés sont soumis à des conditions extrêmes, dégageant une quantité significative de chaleur pendant leur fonctionnement. Pour faire face à ce défi, le noir de carbone blanc est utilisé afin d'améliorer l'isolation et la résistance thermique de la carte.
En ajoutant du noir de carbone précipité blanc de haute pureté (avec une teneur en SiO₂ ≥99,9 %) au substrat de PCB, généralement un substrat en résine époxyde FR-4, la conductivité thermique du substrat peut être considérablement améliorée. En pratique, cela signifie que la conductivité thermique peut passer de 0,3 W/m·K à 0,8 W/m·K, accélérant efficacement l'évacuation de la chaleur et empêchant la surchauffe. Parallèlement, les propriétés isolantes de la silice garantissent que le PCB possède une tension de claquage élevée. Après l'ajout du noir de carbone blanc, la tension de claquage du substrat PCB peut passer de 25 kV/mm à 40 kV/mm, réduisant ainsi de façon significative le risque de courts-circuits provoqués par un défaut d'isolation. L'efficacité de notre produit est illustrée par l'expérience d'un fabricant chinois de PCB. Lorsqu'ils ont intégré notre noir de carbone blanc dans leurs produits de PCB automobiles, les cartes non seulement ont satisfait, mais ont même dépassé les exigences des tests rigoureux du cycle thermique de l'industrie automobile (-40 °C à 125 °C, 1000 cycles), sans aucune dégradation notable des performances.
Dans le domaine du conditionnement des LED, le noir de carbone blanc joue un double rôle d'agent diffusant et de matériau de dissipation thermique. Les lampes LED dépendent d'une émission de lumière uniforme et d'une évacuation efficace de la chaleur afin de maintenir une efficacité lumineuse optimale et prolonger leur durée de vie. En incorporant 5 à 10 % de noir de carbone précipité présentant une taille de particule contrôlée avec précision entre 20 et 30 nm dans la résine époxy utilisée pour le conditionnement de la LED, la lumière émise par la puce LED est diffusée de manière homogène, éliminant ainsi efficacement le phénomène de « points chauds » et procurant une expérience d'éclairage plus douce et plus confortable. Malgré l'ajout de noir de carbone blanc, la transmittance lumineuse de la résine de conditionnement reste supérieure à 90 %, ce qui garantit que l'efficacité lumineuse de la LED n'est pas affectée.
En outre, la silice améliore considérablement les performances d'évacuation de la chaleur du résin de conditionnement. En formant un réseau de conduction thermique robuste au sein de la résine, elle augmente la conductivité thermique du matériau d'emballage de 50 %, réduisant efficacement la température de la puce LED pendant son fonctionnement. Une marque allemande d'éclairage LED a pu constater directement les avantages de notre noir de carbone blanc. Lorsqu'ils ont intégré notre produit dans leurs spots LED haute puissance, ils ont observé une extension remarquable de la durée de vie des spots, passant de 30 000 à 50 000 heures. De plus, le taux d'atténuation du flux lumineux a été réduit de 20 % à 8 % après 10 000 heures d'utilisation, démontrant ainsi les performances et la durabilité supérieures de notre produit.
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