Silikon Tozu: Çok Yönlü Bir Mühendislik Malzemesi

Bu Gönderiyi Paylaş

İçindekiler

Silikon tozu benzersiz özellikleri ve yetenekleri nedeniyle birçok endüstride yaygın kullanıma sahip ince taneli bir silikon formudur. Bu toz kristal silikon, taşıma, işleme ve bitmiş ürünlere entegrasyon kolaylığı dahil olmak üzere dökme silikona göre avantajlar sunar.

Silikon Tozuna Genel Bakış

Silikon tozu birçok isimle anılır – kristal silikon tozu, polisilikon tozu, yarı iletken sınıfı silikon tozu, güneş sınıfı silikon tozu, metalurjik sınıf silikon tozu ve daha fazlası. Geniş bir düzeyde, silikon tozları saflık seviyeleri, malzeme özellikleri, üretim yöntemleri, parçacık boyutu aralıkları ve uygulamalara göre kategorize edilebilir.

Tozların silikon içeriği, elektronik için uygun saf yarı iletken derecesinden, fotovoltaik için güneş derecesine ve alaşım elementleri için metalurjik dereceye kadar değişebilir. Toz partikül boyutu da kaba mikrometre ölçekli partiküllerden ultra ince nanometre ölçekli partiküllere kadar büyük farklılıklar gösterir.

Bazı yaygın silikon tozu türlerinin temel özellikleri ve bileşim detayları aşağıda gösterilmiştir:

TipSaflıkParçacık BoyutuÜretim Yöntemi
Yarı iletken sınıfı99.999999%1-100 μmKimyasal buhar biriktirme
Güneş enerjisi sınıfı99.9999%1-100 μmMetalurjik süreç
Metalurjik dereceli98-99% 1-500 μmMetalurjik süreç
Nano Ölçek99%+1-100 nmGaz fazı sentezi

Çok çeşitli silikon tozu çeşitleri, elektronik, güneş panelleri, metaller, seramikler, polimerler ve daha pek çok farklı uygulamaya hizmet etmesini sağlar.

silisyum tozu
Silikon Tozu: Çok Yönlü Bir Mühendislik Malzemesi 3

Silikon Tozunun Özellikleri

Silikonun benzersiz özellikleri, toz halindeki formlarını diğer metal tozlarına kıyasla özel uygulamalar için kullanışlı hale getirir.

Bazı kayda değer özellikler şunlardır:

  • Yarı İletken – Saf silikon tozu mikroelektronik için çok önemli yarı iletken özelliklere sahiptir
  • Fotovoltaik – Yarı iletken özellikleri sayesinde güneş ışığını dönüştürür
  • Reaktif – Silisyum oksijen, halojenler, metaller vb. ile kolayca bileşikler oluşturur.
  • Sertlik – Silisyumun Mohs sertlik skoru 6,5 ila 7'dir ve çoğu metalden daha serttir
  • Oksidasyon direnci – Oksidasyon üzerine yüzeyde koruyucu silikon dioksit tabakası oluşturur
  • Termal direnç – 1414°C'lik yüksek erime noktası silikonu ısıya karşı dirençli hale getirir
  • Toksik olmayan – Kimyasal olarak inert ve birçok tıbbi uygulama için güvenli

Bu özellikler, silikon tozuna alaşımlarda mekanik mukavemeti artırma, pillerde elektriksel olarak iletken yollar sağlama, kozmetikte UV ışınlarını emme ve daha birçok rol kazandırır.

Için Üretim Yöntemleri Silikon Tozu

Silisyum, reaktivitesi nedeniyle doğada saf elementel formda bulunmaz. Doğal olarak silisyum dioksit veya silikat bileşikleri olarak ortaya çıkar. Bu nedenle ticari silikon tozu üretimi, doğal minerallerin ve kimyasal hammaddelerin işlenmesini içerir.

Silikon tozu üretim yöntemlerinin iki geniş kategorisi vardır:

  • Metalurjik Süreçler – Karbon veya hidrojen gazı kullanılarak silikon dioksitin yüksek sıcaklıkta kimyasal indirgenmesini içerir. Metalürji ve güneş enerjisi uygulamaları için uygun düşük saflıkta silikon verir.
  • Kimyasal Buhar Biriktirme – Reaktif silikon hidrit/halojenür gaz moleküllerini ultra ince silikon tozuna ayrıştırır. Elektronik için ultra yüksek saflıkta toz verir.

Bu yöntemlerle ilgili bazı ayrıntılar aşağıda özetlenmiştir:

YöntemSüreçTipik SaflıkÖlçeklenebilirlik
Metalurjik1800-2000°C'de karbon/hidrojen ile silika indirgemesi 95-99%Yüksek tonaj çıkışı
Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD)Gaz molekülleri substratlar üzerinde ~1100°C'de ayrışır99.9999999%Elektronik için daha düşük çıkış
Gaz Fazı Sentezi300-1500°C'de silan/klorosilan gazlarının reaksiyonları 99,9999'a kadarOrta tonajlı çıktı

En uygun üretim tekniği, istenen malzeme niteliklerine ve son uygulama özelliklerine bağlıdır.

Silikon Tozu Uygulamaları

Silikonun çok yönlü toz formları, elektronik, fotovoltaik, kimyasallar, metalürji, polimerler ve daha fazlası gibi sektörlerde çok çeşitli uygulamalara hizmet eder.

Silikon tozlarının popüler uygulamalarından bazıları aşağıda gösterilmiştir:

EndüstriUygulamalar
Elektronik Yarı iletkenler, entegre devreler, transistörler
Güneş FotovoltaikleriGüneş panelleri, hücreler, külçeler
MetalurjiAlaşım elementi, deoksidizer
SeramiklerSilisyum karbür, silisyum nitrür
PolimerlerReçineler, plastikler, kauçuklar için dolgu maddeleri
KimyasallarSilikonlar, silanlar, füme silika

Uygulamalarda farklı bileşim, partikül boyutu dağılımı, spesifik yüzey alanı, kademe yoğunluğu/yığın yoğunluğu ve daha birçok parametreye sahip silikon tozları kullanılmaktadır.

Silikon Tozu Özellikleri

Elektronik kullanımına yönelik silikon tozları, mikrofabrikasyon süreçlerine uygun çok sıkı saflık ve homojenlik özelliklerine bağlıdır. Tipik parametreler aşağıda gösterilmiştir:

ParametreTipik Özellikler
Si içeriği>.9999999
Metal safsızlıkları (her biri)<1 pptw
Bor, Fosfor<0.05 pptw
Oksijen< 5 ppbw
Karbon< 1 ppbw
Parçacık boyutu dağılımıOrtalama ~50 μm
Musluk yoğunluğu> 1,1 g/cc

Metalurjik ve solar silikon tozu kaliteleri için spesifikasyonlar, ultra yüksek saflık gerekli olmadığından daha rahattır.

Silikon Tozu Tedarikçileri

Silisyumun küresel olarak en önemli endüstriyel malzemelerden biri olması nedeniyle, silisyum tozları üreten çok sayıda yerleşik şirket ve özel üretici bulunmaktadır.

Başlıca küresel tedarikçilerden bazıları şunlardır:

  • REC Silicon – Yarı iletken, güneş enerjisi, elektronik endüstrileri için lider tedarikçi
  • Ferroglobe – Metalurjik ve solar silikon tozları
  • Elkem – Büyük metalürjik silikon alaşımları üreticisi
  • Dow Chemicals – Ultra ince amorf silikon tozları
  • American Elements – Çok çeşitli silikon saflıkları/morfolojileri

Fiyatlandırma büyük ölçüde piyasa talep/arz dinamiklerine ve malzeme saflık derecelerine bağlıdır. Bazı tipik fiyat aralıkları şunlardır:

Sınıf Fiyatlandırma
Yarı iletken sınıfı Si tozu kg başına 80-150 dolar
Güneş enerjisi sınıfı Si tozukg başına 15-30 $
Metalurjik sınıf Si tozukg başına 5-15 $
silisyum tozu
Silikon Tozu: Çok Yönlü Bir Mühendislik Malzemesi 4

Artıları ve Eksileri Silikon Tozu

Silisyumun dökme malzeme yerine toz halinde kullanılmasının bazı avantaj ve dezavantajları:

ArtılarıEksiler
Kullanım kolaylığıAkışkan, askıya alınabilir, sıkıştırılabilirZaman içinde kümelenmeye eğilimli
İşlemeSıvılara veya eriyiklere kolayca entegre edilebilirOksidasyon/kontaminasyon riskleri
KinetikYüksek yüzey alanı sayesinde hızlı reaksiyonlar Yan reaksiyonlar da meydana gelebilir
SaflıkUlaşılabilir ultra yüksek saflıklarYığın Si'den daha düşük toplam saflık
MaliyetKüçük miktarlar ekonomiktirToplu miktarlara ölçeklendirme pahalı

Seçim, belirli bir uygulama için önceliklerin tartılmasına bağlıdır.

SSS

SorularCevaplar
Farklı silikon tozu sınıfları nelerdir?Başlıca kaliteler yarı iletken sınıfı (9N+ saflık), güneş sınıfı (6N+), metalürjik sınıf (5N) ve nano ölçekli tozdur.
Silikon tozları için en iyi partikül boyutu nedir?1-100 μm boyut yaygındır. 100 nm'nin altındaki daha küçük nano tozlar benzersiz özellikler sunar.
Silikon tozunun hangi özellikleri onu dökme silikona kıyasla kullanışlı kılar?Yüksek spesifik yüzey alanı, akışkanlık, kompozitlere/alaşımlara entegrasyon, elektriksel/optik özelliklerin ayarlanması, kontrollü toz morfolojisi.
Yarı iletken sınıfı silikon tozu için tipik safsızlık limitleri nelerdir?Oksijen 5 ppbw'nin altında, karbon 1 ppbw'nin altında, metalik safsızlıklar 1 pptw'nin altında ve dopant seviyeleri 0,05 pptw'nin altında.
Silikon tozu ile çalışırken hangi önlemler alınmalıdır?Nem ve oksijen ile temasından kaçının. İnert kaplarda saklayın. Nanopartiküller solunum için tehlikeli olabileceğinden toz maskesi kullanın.

Sonuç

Özetle, silikon tozu işleme kolaylığı, uygulamaların çok yönlülüğü, malzeme özelliklerinin ayarlanabilirliği ve ultra yüksek saflıklarda belirgin avantajlar sunar. Yenilikçi üretim yöntemleri, değişen endüstri talepleri ve gelişmekte olan teknolojilerde genişletilmiş kullanım ile silikon tozu gelecekte kritik ve büyüyen bir malzeme olmaya devam edecektir.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

Bültenimize Abone Olun

Güncellemeleri alın ve en iyilerden öğrenin

Keşfedilecek Daha Fazla Şey

Scroll to Top