فن آوری تولید پودر سیلیس کروی با خلوص بالا و کم رادیواکتیو

پودر سیلیکون کروی به دلیل سیالیت عالی و ضریب انبساط حرارتی کم به طور گسترده ای در بسته بندی مدارهای مجتمع استفاده می شود. با توسعه فناوری بسته بندی مدار مجتمع در مقیاس بزرگ و فوق العاده بزرگ، به منظور جلوگیری از خطاهای نرم در دستگاه های نیمه هادی، عناصر رادیواکتیو به دست می آیند. به طور خاص، میکروپودر سیلیس کروی با خلوص بالا و کم رادیواکتیو با محتوای اورانیوم (U) (کسر جرمی) کمتر از 1×10-9 در سال‌های اخیر به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شده است.

ابتدا عنصر اورانیوم (U6+) در پودر سیلیکون فوق ریز در دوغاب اسیدی پراکنده می شود و سپس از دستگاه جذب مزو متخلخل کامپوزیت سرامیکی SiO2 و لانه زنبوری برای جذب آن استفاده می شود تا انتخاب مواد و خالص سازی کامل شود، به طوری که سیلیکون فوق ریز پودر محتوای کل عنصر اورانیوم (U) به زیر 1×10-9 کاهش می یابد و پودر سیلیس کروی با خلوص بالا و کم رادیواکتیو در نهایت با روش ذوب شعله و فناوری پس از پردازش غیر آلاینده به دست می آید. دستگاه جذب مزوپور را می توان به راحتی و به سرعت پس از تکمیل جذب از دوغاب جدا کرد و می تواند بازیافت و تقویت در مقیاس بزرگ را تحقق بخشد. و نمونه‌های به‌دست‌آمده دارای ویژگی‌های کروی بالا و توزیع اندازه ذرات قابل کنترل و در عین حال عملکرد کاربردی مانند عملکرد سیالیت خوب هستند.

1. انتخاب و خالص سازی میکروسیلیس

اولین گام، پیش تصفیه ریز پودر سیلیکون حاوی اورانیوم (U) است

مرحله دوم تهیه دستگاه جذب مزوپور می باشد

مرحله سوم، جذب و تصفیه

در آزمایش، پودر سیلیکون معمولی با محتوای اورانیوم (U) 9.7×10-9 برای خالص سازی انتخاب شد. اگر فقط از آب یونیزه شده برای خالص سازی پودر سیلیکون بسیار ریز استفاده می شد، محتوای عنصر اورانیوم (U) در ماده فقط از 9.7×10-9 بود و به 9.0×10-9 کاهش می یابد. هنگامی که پودر سیلیکون بسیار ریز با محلول PH≤4.5 پراکنده می شود، محتوای عنصر اورانیوم (U) در پودر سیلیکون خالص شده را می توان به 7.3×10-9 کاهش داد.

با این حال، به دلیل عدم حذف عنصر اورانیوم شش ظرفیتی پراکنده در دوغاب اسیدی، عنصر اورانیوم در طول فرآیند ته نشینی و خشک کردن مجدداً روی سطح ذرات میکروپودر سیلیکون جذب می شود که باعث کاهش اثر خالص سازی می شود. عنصر اورانیوم پس از استفاده از دستگاه جذب مزو متخلخل، عنصر اورانیوم شش ظرفیتی (U6+) پراکنده در دوغاب می تواند به طور موثر توسط آئروژل مبتنی بر SiO2 جذب شود و با افزایش زمان جذب به تدریج کاهش یابد. پس از سه آزمایش خالص سازی و جداسازی، محتوای عنصر اورانیوم (U) را می توان به 6×10-10 کاهش داد. این نشان می دهد که وقتی خلوص ماده نمی تواند الزامات تولید مستقیم پودر سیلیس کروی با خلوص بالا و کم رادیواکتیو را برآورده کند، محتوای اورانیوم را نیز می توان با استفاده از فناوری تصفیه انتخابی کاهش داد. نتایج تجربی همچنین نشان می‌دهد که اورانیوم موجود در ریزپودر سیلیکون را می‌توان به طور موثری با اسیدشویی جدا کرد و اورانیوم جدا شده را می‌توان به طور موثر توسط مواد جذب مزوپور جذب کرد. بر اساس این فناوری فرآیند، تولید دسته ای بعدی می تواند انجام شود.

2. Spheroidization و طراحی توزیع اندازه ذرات

ابتدا، محافظ سرامیکی زیرکونیا را به سطح تمام قطعاتی که پودر سیلیکون فوق ریز ممکن است در فرآیند بعدی با آنها تماس پیدا کند اضافه کنید تا اطمینان حاصل شود که عنصر اورانیوم (U) در فرآیند بعدی برای ایجاد آلودگی ثانویه وارد نمی شود و سپس پودر سیلیکون بسیار ریز را در کوره کروی، از طریق میدان دما (1800 ~ 2200 ℃)، میدان جریان هوا (با اکسیژن به عنوان گاز حامل و اکسیدان، گاز طبیعی به عنوان گاز، نسبت سرعت جریان هوا را در کوره کروی قرار دهید. گاز و اکسیدان 1.05 است) و جریان مواد (50 ~ 500 کیلوگرم در ساعت) کنترل کروی شدن انجام می شود و پودر سیلیکون بسیار ریز به مدت 0.1-3 ثانیه تحت فشار هوای خاص در میدان دما باقی می ماند. محصولات کروی شده در معرض طبقه بندی و ترکیب اندازه ذرات قرار می گیرند و توزیع اندازه ذرات مربوطه با توجه به نیازهای بسته بندی مختلف طراحی می شود.

فرآیند تولید، وابستگی بیش از حد به مواد خام با خلوص بالا برای تولید میکروپودر سیلیس کروی با خلوص بالا و کم رادیواکتیو را تا حد معینی کاهش می دهد.