Aukštos klasės elektronikos srityse, tokiose kaip puslaidininkių pakuotė, aukšto dažnio substratai, šiluminės sąsajos medžiagos ir pažangūs keraminiai substratai, kiekviena mikroskopinė medžiagos charakteristika tiesiogiai nulemia galutinio produkto veikimo ribą ir patikimumo ribą. Kai tradicinės mineralinės žaliavos ir mechaniškai paruoštosaliuminio hidroksidasnegali atitikti nanometrų lygio tikslumo reikalavimų, nusodinimo metodas aliuminio hidroksidas tapo nepakeičiama strategine pagrindine aukštos klasės elektroninių programų dizaino medžiaga dėl neprilygstamo grynumo, kontroliuojamos morfologijos ir sąsajos nuoseklumo.
Aukštos klasės elektroninės programos kelia beveik griežtus pagrindinius reikalavimus užpildymui arba funkcinėms medžiagoms, kurios tiesiogiai apibrėžia aliuminio hidroksido atrankos kriterijus:
1. Didžiausias grynumas: natrio (Na⁺), kalio (K⁺), chlorido jonų (Cl⁻) ir sunkiųjų metalų priemaišų kiekis turi būti kontroliuojamas vieno skaitmens ppm lygiu, kad būtų išvengta jonų migracijos, sukeliančios grandinės koroziją, dielektrinių nuostolių antplūdį arba polimerinių medžiagų katalizinį skilimą.
2. Nano skalės dydis ir siauras pasiskirstymas: būtina, kad pirminės dalelės dydis būtų tiksliai kontroliuojamas 20–200 nanometrų diapazone, o pasiskirstymo indeksas (PDI) būtų mažesnis nei 0,2, kad būtų užtikrinta tikroji nanoskalės dispersija polimero matricoje, išvengiant įtempių koncentracijos ir veikimo svyravimų, kuriuos sukelia agregatai.
3. Tiksli morfologija ir kristalų plokštumos valdymas: būtina suprojektuoti sferinę, šešiakampę arba kubinę formą pagal taikymo orientaciją, siekiant optimizuoti reologines savybes, šilumos laidumo kelią arba sumažinti dielektrinę konstantą.
4. Pritaikoma paviršiaus chemija: Paviršiaus hidroksilo tankis, rūgštingumas ir reaktyviosios vietos turi būti kontroliuojamos, kad būtų pasiektas tobulas cheminis ryšys su organinėmis dervomis arba keraminiais pirmtakais.
Aliuminio hidroksidas, pagamintas tradiciniu mechaniniu smulkinimo arba mineralinio gryninimo metodais, turi būdingų defektų, kurių negalima įveikti nė vienu iš aukščiau išvardytų matmenų, o nusodinimas yra sistemingas sprendimas iš sintezės šaltinio.
Nusodinimo metodas yra "iš apačios į viršų" sintezės metodas, apimantis aliuminio druskų (tokių kaip aliuminio sulfatas ir aliuminio chloridas) skystosios fazės reakciją su šarminiais nusodintuvais (amoniako vandeniu ir natrio hidroksidu) kontroliuojamomis sąlygomis ir tiesioginįaliuminio hidroksidasdalelės iš atominio/molekulinio lygio per branduolių augimo brendimo procesus. Pagrindinis jo pranašumas yra medžiagų savybių „šaltinio dizainas“.
1. Ypatingo grynumo įgyvendinimo kelias
· Žaliavos tobulinimas ir proceso izoliavimas: didelio grynumo aliuminio folija arba aliuminio alkoholis naudojama kaip pradinė medžiaga mineralinėms priemaišoms pašalinti iš šaltinio. Visas procesas vykdomas uždarame ir korozijai atspariame reaktoriuje, kad būtų išvengta metalo jonų patekimo.
· gryninimas: po reakcijos kelių pakopų priešsrovinio plovimo, membraninio filtravimo ir elektrodializės technologijų derinys gali efektyviai pašalinti reakcijos šalutinius produktus (pvz., Na ₂ SO ₄, NH ₄ Cl) ir laisvuosius jonus ir stabilizuoti bendrą metalo priemaišų kiekį iki 10 ppm.
· Fazių keitimo valymas: tiksliai kontroliuojant kalcinavimo rehidratacijos procesą ir panaudojant skirtingų priemaišų jonų diferenciacijos efektą kristalinės fazės perėjimo metu, pasiekiamas antrinis gryninimas.
2. Tikslus dydžio ir morfologijos valdymo mechanizmas
Nusodinimo metodo esmė yra visiškai kontroliuoti kristalizacijos kinetiką:
· Sprogstamasis branduolių susidarymas (LaMer modelis): akimirksniu maišant esant itin dideliam persotinimui, pasiekiamas sinchroninis visų kristalų branduolių generavimas, o tai būtina sąlyga norint gauti monodispersines nanodaleles.
· Augimo slopinimas ir orientacija: pridedami specifiniai kristalų paviršiaus inhibitoriai (pvz., citrinų rūgštis, vyno rūgštis) arba aktyviosios paviršiaus medžiagos (pvz., CTAB), kad būtų galima selektyviai slopinti specifinių kristalų paviršių augimo greitį per molekulinę adsorbciją, taip programuojamai paruošiant sferinį (izotropinis augimo slopinimas) arba įprastą šešiakampį lakštinį (kryptinį augimą).
· Reaktoriaus inžinerija: naudojant nepertraukiamo srauto mikroreaktorių, maišymo efektyvumą, buvimo laiką ir temperatūros gradientą galima tiksliai valdyti, kad būtų užtikrintas kiekvienos partijos dalelių nuoseklumas nanoskalėje, kad būtų pasiektas tobulas mastelis nuo laboratorijos iki tonų gamybos.
1. Aukšto dažnio ir greitaeigės variu plakiruotos laminato (CCL) ir drožlių pakavimo medžiagos
5G/6G milimetrų bangų dažnių juostoje signalų perdavimo nuostoliai daugiausia atsiranda dėl dielektrinių nuostolių (Df). Aliuminio hidroksido nusodinimo metodas turi unikalių pranašumų:
· Maža dielektrinė konstanta ir nuostoliai: itin didelis grynumas leidžia išvengti poliarinių priemaišų atsipalaidavimo reakcijos į elektrinį lauką; Sferinės nanodalelės gali veiksmingai sumažinti poliarizaciją ir laisvąjį tūrį užpildo dervos sąsajoje, pasiekdamos mažesnį Df (tik 0,002 @ 10 GHz).
· Puikus šiluminio plėtimosi koeficiento (CTE) atitikimas: reguliuojant dalelių dydį ir užpildymo kiekį, dervos ir silicio lusto CTE galima tiksliai suderinti, taip užkertant kelią išsisluoksniavimui ar įtrūkimams terminio ciklo metu. Tai pagrindinė medžiaga pažangioms pakuotėms, tokioms kaip „Fan Out“ ir 2,5D/3D pakuotė.
2. Šiluminės sąsajos medžiaga (TIM) ir kapsuliavimo klijai
Sparčiai didėjant lustų galios tankiui, šilumos valdymas tapo kliūtimi. Kritulių metodo produktas yra efektyvaus šilumos laidumo tinklo kūrimo kertinis akmuo:
· Maža sąsajos šiluminė varža: nano sferinės dalelės gali pasiekti didesnį užpildymo tankį ir tolygesnį pasiskirstymą silikoninėje alyvoje arba dervos matricoje, sudarydamos daugiau fonono laidumo takų. Įgyvendinkite kovalentinį ryšį su pagrindu, labai sumažindami sąsajos fononų sklaidą.
· Puiki elektros izoliacija: itin didelė savitoji varža (>10 ¹⁵Ω· cm).
| našumo dimensija | Aliuminio hidroksido nusodinimo metodas | Mechaninis/mineralinis aliuminio hidroksidas |
| Grynumas (Na⁺ kiekis) | < 50 ppm, pritaikoma < 10 ppm | paprastai > 1000 ppm |
| Pirminių dalelių dydis ir pasiskirstymas | 20-200 nm ，Monodispersinis（PDI < 0,2） | Mikro mastelis, platus pasiskirstymas, su kieta aglomeracija |
| Morfologijos vienodumas | Labai organizuotas ir pritaikomas (sferinis / lakštinis ir kt.) | Netaisyklingos ir kampinės |
| Paviršiaus cheminė būsena | Švarus, vienodas, kontroliuojamas hidroksilo aktyvumas, lengvas funkcionalumas | Sudėtingas, užterštas mineraliniais šaltiniais ir trupinimo procesais, nekontroliuojamas aktyvumas |
| Dispersija dervoje | Tikrai nanoskalės dispersija, formuojanti stabilias kompozicines medžiagas | Lengvai nusėda ir sujungiama, tampa defektų šaltiniu |
| Dielektrinių savybių įtaka | Itin žemas, gali optimizuoti aukšto dažnio veikimą | Priemaišos ir sąsajos žymiai padidina dielektrinius nuostolius |
Aukštos klasės elektronikos pramonėje medžiagų sąnaudų struktūra pasikeitė nuo paprastos „vieneto kainos / kilogramo“ prie „eksploatacinės vertės / gramo“. Nors gamybos savikainaaliuminio hidroksidasTaikant kritulių metodą, yra didesnis nei tradicinių gaminių, todėl sistemos veikimo gerinimas, derlingumo padidėjimas ir patikimumo šuolis daro sistemos ekonomiškumą daug pranašesnį už pastarąjį.
Tai ne tik užpildas, bet ir pažangus struktūrinis vienetas, sukurtas naudojant molekulinę inžineriją su specifiniais funkciniais genais. Jo vertė yra ta, kad elektroninių medžiagų inžinieriai turi gryną, valdomą ir projektuojamą „medžiagų platformą“, leidžiančią pasiekti sinergetinį dielektrinių, terminių, mechaninių ir šiluminio plėtimosi savybių optimizavimą per kompozicinių medžiagų dizainą. Todėl aliuminio hidroksido nusodinimo metodo pasirinkimas yra į ateitį orientuotas technologinis kelias ir patikimumo garantija. Tai reiškia perėjimą nuo „atrankos“ eros, pagrįstos natūraliomis mineralų savybėmis, į „sintezės“, aktyviai kuriančios esmines medžiagų savybes, erą, kuri neabejotinai yra pagrindinė nuolatinių aukščiausios klasės elektroninių medžiagų naujovių varomoji jėga.
