실리콘 파우더 은 고유한 특성과 기능으로 인해 여러 산업 분야에서 널리 사용되는 미세 입자 형태의 실리콘입니다. 이 분말 결정질 실리콘은 취급, 가공 및 완제품에의 통합 용이성 등 벌크 실리콘에 비해 장점이 있습니다.
실리콘 파우더 개요
실리콘 파우더는 결정질 실리콘 파우더, 폴리실리콘 파우더, 반도체 등급 실리콘 파우더, 태양광 등급 실리콘 파우더, 야금 등급 실리콘 파우더 등 다양한 이름으로 불립니다. 실리콘 파우더는 순도, 재료 특성, 생산 방법, 입자 크기 범위 및 용도에 따라 크게 분류할 수 있습니다.
파우더의 실리콘 함량은 전자제품에 적합한 98% 순도 반도체 등급부터 태양광 발전용 95% 태양광 등급, 합금 원소용 90% 야금 등급까지 다양합니다. 파우더 입자 크기도 거친 마이크로미터 크기의 입자부터 초미세 나노미터 크기의 입자까지 매우 다양합니다.
몇 가지 일반적인 유형의 실리콘 파우더의 주요 특성 및 구성 세부 정보는 아래와 같습니다:
| 유형 | 순도 | 입자 크기 | 생산 방법 |
|---|---|---|---|
| 반도체 등급 | 99.999999% | 1-100 μm | 화학 기상 증착 |
| 태양열 등급 | 99.9999% | 1-100 μm | 야금 공정 |
| 야금 등급 | 98-99% | 1-500 μm | 야금 공정 |
| 나노 스케일 | 99%+ | 1-100nm | 기체 상 합성 |
실리콘 파우더의 종류가 다양하기 때문에 전자제품, 태양광 패널, 금속, 세라믹, 폴리머 등 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.
실리콘 파우더의 특성
실리콘의 고유한 특성으로 인해 다른 금속 분말에 비해 분말 형태가 특수한 용도에 유용합니다.
주목할 만한 몇 가지 속성은 다음과 같습니다:
- 반도체 – 순수 실리콘 분말은 마이크로전자공학에 중요한 반도체 특성을 가지고 있습니다.
- 태양광 발전 반도체 특성으로 인해 햇빛을 변환합니다.
- 반응형 실리콘은 산소, 할로겐, 금속 등과 쉽게 화합물을 형성합니다.
- 경도 실리콘의 모스 경도 점수는 6.5~7로 대부분의 금속보다 더 단단합니다.
- 내산화성 산화 시 표면에 이산화규소 보호막을 형성합니다.
- 내열성 1414°C의 높은 융점으로 실리콘이 열에 강합니다.
- 무독성 화학적으로 불활성이며 많은 의료용 애플리케이션에 안전합니다.
이러한 특성 덕분에 실리콘 파우더는 합금의 기계적 강도 향상, 배터리의 전기 전도성 경로 제공, 화장품의 자외선 흡수 등 다양한 역할을 수행할 수 있습니다.
생산 방법 실리콘 파우더
실리콘은 반응성 때문에 자연에서 순수한 원소 형태로 존재하지 않습니다. 실리콘은 자연적으로 이산화규소 또는 규산염 화합물 형태로 발생합니다. 따라서 상업용 실리콘 분말 생산에는 천연 미네랄과 화학 원료의 가공이 포함됩니다.
실리콘 파우더 생산 방법에는 크게 두 가지 범주가 있습니다:
- 야금 공정 탄소 또는 수소 가스를 사용하여 이산화규소를 고온 화학적으로 환원하는 공정입니다. 야금 및 태양광 애플리케이션에 적합한 저순도 실리콘을 생산할 수 있습니다.
- 화학 기상 증착 반응성 실리콘 하이드라이드/할라이드 가스 분자를 초미세 실리콘 분말로 분해합니다. 전자제품용 초고순도 파우더를 생산합니다.
이러한 방법에 대한 자세한 내용은 아래에 설명되어 있습니다:
| 방법 | 프로세스 | 일반적인 순도 | 확장성 |
|---|---|---|---|
| 금속 공학 | 1800-2000°C에서 탄소/수소를 이용한 실리카 환원 | 95-99% | 높은 톤수 출력 |
| 화학 기상 증착(CVD) | 기판에서 ~1100°C에서 분해된 기체 분자 | 99.9999999% | 전자 제품용 낮은 출력 |
| 기체 상 합성 | 300~1500°C에서 실란/클로로실란 가스의 반응 | 최대 99.9999% | 적당한 톤수 출력 |
최적의 생산 기술은 원하는 소재 품질과 최종 애플리케이션 사양에 따라 달라집니다.
실리콘 파우더의 응용 분야
다용도 분말 형태의 실리콘은 전자, 태양광, 화학, 야금, 폴리머 등 산업 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용됩니다.
실리콘 파우더의 인기 있는 응용 분야는 다음과 같습니다:
| 산업 | 애플리케이션 |
|---|---|
| 전자 제품 | 반도체, 집적 회로, 트랜지스터 |
| 태양광 발전 | 태양광 패널, 셀, 잉곳 |
| 야금학 | 합금 원소, 탈산제 |
| 세라믹 | 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물 |
| 폴리머 | 수지, 플라스틱, 고무용 필러 |
| 화학 물질 | 실리콘, 실란, 흄드 실리카 |
이 애플리케이션은 다양한 조성, 입자 크기 분포, 비표면적, 탭 밀도/벌크 밀도 등 다양한 파라미터를 가진 실리콘 분말을 사용합니다.
실리콘 파우더 사양
전자제품용 실리콘 분말은 미세 제조 공정에 적합한 매우 엄격한 순도 및 균일성 사양을 준수합니다. 일반적인 매개변수는 다음과 같습니다:
| 매개변수 | 일반적인 사양 |
|---|---|
| 콘텐츠 | 99.999999999% |
| 금속 불순물(각) | 1 pptw |
| 붕소, 인 | 0.05 pptw |
| 산소 | 5ppbw |
| 탄소 | 1 ppbw |
| 입자 크기 분포 | 평균 ~50μm |
| 탭 밀도 | 1.1g/cc |
금속 및 태양광 실리콘 분말 등급은 초고순도가 필요하지 않으므로 사양이 더 완화되어 있습니다.
실리콘 분말 공급업체
실리콘은 전 세계적으로 가장 중요한 산업 소재 중 하나이며, 실리콘 분말을 생산하는 수많은 기존 기업과 전문 제조업체가 있습니다.
주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다:
- REC 실리콘 &8211; 반도체, 태양광, 전자 산업을 위한 선도적인 공급업체
- 페로글로브 &8211; 야금 및 태양열 실리콘 분말
- 주요 야금 실리콘 합금 생산업체 Elkem &8211; 주요 야금 실리콘 합금 생산업체
- 다우케미칼 &8211; 초미립자 비정질 실리콘 분말
- 미국 소자 &8211; 광범위한 실리콘 순도/모폴로지
가격은 시장의 수요/공급 역학 관계와 재료 순도 등급에 따라 크게 달라집니다. 몇 가지 일반적인 가격 범위는 다음과 같습니다:
| 등급 | 가격 책정 |
|---|---|
| 반도체 등급 Si 분말 | kg당 $80-150 |
| 태양열 등급 Si 분말 | kg당 $15-30 |
| 야금 등급 Si 분말 | kg당 $5-15 |
장점과 단점 실리콘 파우더
실리콘을 벌크 재료가 아닌 분말 형태로 사용할 때의 몇 가지 장단점이 있습니다:
| 장점 | 단점 | |
|---|---|---|
| 사용 편의성 | 유동성, 매달림, 압축 가능 | 시간이 지남에 따라 집계되는 경향이 있음 |
| 처리 | 유체 또는 용융물에 쉽게 통합 | 산화/오염 위험 |
| 키네틱스 | 높은 표면적에 따른 빠른 반응 | 부작용도 발생할 수 있습니다. |
| 순도 | 초고순도 달성 가능 | 벌크 Si보다 낮은 전체 순도 |
| 비용 | 소량으로 저렴하게 구매 가능 | 비용이 많이 드는 대량으로 확장 |
선택은 특정 애플리케이션의 우선순위를 고려하는 데 달려 있습니다.
자주 묻는 질문
| 질문 | 답변 |
|---|---|
| 실리콘 파우더의 등급은 어떻게 다른가요? | 주요 등급은 반도체 등급(순도 9N+), 태양광 등급(6N+), 야금 등급(5N) 및 나노 스케일 파우더입니다. |
| 실리콘 파우더에 가장 적합한 입자 크기는 무엇인가요? | 1~100μm 크기가 일반적입니다. 100nm 미만의 더 작은 나노 분말은 독특한 특성을 제공합니다. |
| 실리콘 파우더의 어떤 특징이 벌크 실리콘에 비해 유용할까요? | 높은 비표면적, 유동성, 복합재/합금과의 통합, 전기적/광학적 특성 조정, 분말 형태 제어. |
| 반도체 등급 실리콘 분말의 일반적인 불순물 한도는 얼마인가요? | 산소 5ppbw 이하, 탄소 1ppbw 이하, 금속 불순물 1 pptw 이하, 도펀트 0.05 pptw 이하 수준입니다. |
| 실리콘 파우더를 취급할 때 어떤 주의가 필요하나요? | 습기 및 산소와 접촉하지 않도록 주의하세요. 불활성 용기에 보관하세요. 나노 입자는 호흡기에 유해할 수 있으므로 방진 마스크를 사용하세요. |
결론
요약하면, 실리콘 파우더는 가공의 용이성, 다양한 응용 분야, 재료 특성의 조정 가능성 및 초고순도라는 뚜렷한 이점을 제공합니다. 혁신적인 생산 방법, 변화하는 산업 수요, 신흥 기술 전반에 걸친 사용 확대로 인해 실리콘 파우더는 앞으로도 계속 중요하고 성장하는 소재가 될 것입니다.