Bubuk mikro silikon sferis merupakan material non-logam anorganik dengan struktur kuasi-partikel yang berpilin dan berflokulen. Bubuk mikro silikon sferis memiliki koefisien ekspansi termal yang kecil, konsentrasi tegangan rendah, koefisien gesekan rendah, ketahanan korosi yang baik, stabilitas kimia yang sangat baik, dispersibilitas yang baik, dan konduktivitas termal yang rendah, di antara sifat-sifat lainnya. Dalam beberapa tahun terakhir, bubuk mikro silikon sferis telah menarik perhatian di bidang-bidang yang sedang berkembang seperti kedirgantaraan dan pengemasan sirkuit terpadu skala besar. Berkat sifat-sifatnya yang luar biasa dan prospek aplikasi yang luas, bubuk mikro silikon sferis telah menjadi pusat penelitian di bidang material baru.
Terdapat berbagai jenis bubuk mikro silikon bulat. Klasifikasi yang paling umum didasarkan pada kandungan unsur radioaktif uranium (U), yang membaginya menjadi bubuk silikon bulat radiasi rendah dan bubuk silikon bulat serbaguna. Metode persiapan umum meliputi metode nyala, metode presipitasi kimia, metode fase gas, dan metode plasma.
Status Terkini Industri Bubuk Mikro Silikon Bulat
Pada tahun 1980-an, Jepang mulai mengembangkan bubuk mikro silikon bulat, dengan fokus utama pada metode persiapan api. Pada awal tahun 2000-an, Jepang telah mencapai kapasitas produksi tahunan sebesar 10.000 ton. Bubuk mikro silikon bulat sejak saat itu telah banyak digunakan dalam sirkuit terpadu skala besar, kedirgantaraan, dan manufaktur material khusus. Perusahaan-perusahaan terkemuka di bidang ini meliputi Shin-Etsu, Toshiba Melting, dan Admatechs, yang secara bersama-sama menguasai sekitar 70% dari pasar bubuk mikro silikon bulat global. Khususnya, Admatechs hampir memonopoli pasar bubuk mikro silikon bulat dengan ukuran partikel di bawah 1 µm.
Perusahaan-perusahaan Amerika telah mengembangkan produk-produk dengan tingkat sferoidisasi yang tinggi, permukaan yang halus, dan kebulatan yang sangat baik. Mereka terutama menggunakan metode sferoidisasi leleh-semprot suhu tinggi, yang memanfaatkan kuarsa dengan kemurnian tinggi sebagai bahan baku. Pada suhu yang melebihi 2000°C, kuarsa dicairkan menjadi bentuk cair, kemudian disemprotkan dan didinginkan untuk menghasilkan produk akhir.
Karena prospek aplikasi serbuk mikro silikon bulat yang luas di bidang teknologi tinggi, perusahaan asing telah menerapkan hambatan teknologi yang ketat. Sementara itu, pengembangan teknologi serbuk mikro silikon bulat di Tiongkok berkembang pesat. Produksi serbuk mikro silikon bulat dengan kemurnian tinggi di Tiongkok terkonsentrasi di area seperti Huzhou (Zhejiang) dan Lianyungang (Jiangsu). Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa perusahaan domestik, termasuk Donghai Silica Micropowder, Zhejiang Huafei Electronics, dan Jiangsu Lianrui New Materials, telah berkolaborasi dengan lembaga penelitian untuk mengatasi hambatan teknologi asing melalui penelitian dan pengembangan yang ekstensif. Meskipun terobosan penting telah dicapai dalam teknologi produksi, kesenjangan tetap ada dalam kemurnian produk dan ukuran partikel. Saat ini, produk yang diproduksi di dalam negeri hanya mencakup sekitar 15% dari pasar kelas atas.
Menurut data dari firma riset pasar Mordor Intelligence, pasar bubuk mikro silikon global mencapai sekitar USD 3,96 miliar pada tahun 2021. Pasar ini diproyeksikan tumbuh menjadi USD 5,33 miliar pada tahun 2027, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sebesar 5,1%.
Bidang Aplikasi Utama Bubuk Silikon Bulat
01. Bubuk Silikon Bulat untuk Laminasi Berlapis Tembaga (CCL)
Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi pengisi anorganik telah menjadi fokus penelitian penting untuk mengembangkan produk baru dan meningkatkan kinerja laminasi berlapis tembaga. Karena luas permukaannya yang besar, bubuk silikon bulat dapat berinteraksi sepenuhnya dengan resin epoksi, sehingga menghasilkan kemampuan dispersi yang sangat baik. Saat didispersikan dalam resin epoksi, bubuk silikon bulat akan meningkatkan area kontak dan titik ikatan, sehingga meningkatkan kompatibilitas antara kedua bahan tersebut. Selain itu, bubuk silikon bulat menawarkan sifat mekanik dan listrik yang unggul, sehingga semakin populer dalam produksi laminasi berlapis tembaga.
Saat ini, bubuk silikon bulat terutama digunakan dalam CCL kaku, yang mencakup 20% hingga 30% dari total komposisi. Penggunaannya dalam CCL fleksibel dan berbasis kertas relatif terbatas.
02. Bubuk Silikon Bulat untuk Senyawa Cetakan Epoksi (EMC)
Lebih dari 95% perangkat mikroelektronik saat ini menggunakan senyawa cetak epoksi. Senyawa ini biasanya terdiri dari bahan pengisi (60-90%), resin epoksi (kurang dari 18%), bahan pengawet (kurang dari 9%), dan aditif (sekitar 3%). Bahan pengisi yang paling umum digunakan adalah bubuk silikon dioksida, yang dapat membentuk hingga 90,5% dari senyawa tersebut. Bubuk silikon dioksida memainkan peran penting dalam mengurangi koefisien ekspansi termal, meningkatkan konduktivitas termal, menurunkan konstanta dielektrik, meningkatkan perlindungan lingkungan, mencapai ketahanan api, mengurangi tekanan internal, mencegah penyerapan air, memperkuat senyawa cetak, dan menurunkan biaya bahan pengemasan.
Persyaratan untuk Bubuk Silikon Bulat dalam Aplikasi EMC:
1. Kemurnian Tinggi
Kemurnian tinggi merupakan persyaratan mendasar bagi bahan yang digunakan dalam produk elektronik, terutama dalam sirkuit terpadu skala sangat besar. Selain meminimalkan unsur pengotor konvensional, kandungan unsur radioaktif harus serendah mungkin, idealnya nol.
2. Ukuran Partikel Sangat Halus dan Keseragaman Tinggi
Bubuk silikon bulat yang digunakan untuk mengemas sirkuit terpadu skala sangat besar di luar negeri memiliki ukuran partikel yang halus, rentang distribusi yang sempit, dan keseragaman yang sangat baik. Di Amerika Serikat, ukuran partikel rata-rata biasanya 1-3 µm, sedangkan di Jepang, umumnya 3-8 µm, dengan ukuran partikel maksimum kurang dari 24 µm.
3. Tingkat Sferoidisasi dan Dispersibilitas Tinggi
Laju sferoidisasi yang tinggi memastikan fluiditas dan dispersibilitas pengisi yang unggul. Sferoidisasi berkualitas tinggi memastikan bahwa produk terdispersi sepenuhnya dalam senyawa cetakan epoksi, sehingga mencapai efek pengisian yang optimal. Produk asing biasanya mencapai laju sferoidisasi lebih dari 98%. Sebagai perbandingan, bahan dalam negeri umumnya mencapai laju sferoidisasi sekitar 90%, dengan beberapa mencapai 95%.
03. Bubuk Silikon Bulat untuk Keramik Sarang Lebah
Pembawa keramik sarang lebah yang digunakan untuk pemurnian gas buang mobil dan Filter Partikulat Diesel (DPF) untuk pemurnian gas buang mesin diesel—yang utamanya terbuat dari bahan kordierit—diproduksi menggunakan bahan-bahan seperti alumina, bubuk silikon, dan lainnya melalui proses seperti pencampuran, pencetakan ekstrusi, pengeringan, dan sintering. Bubuk silikon bulat meningkatkan laju pencetakan dan stabilitas produk keramik sarang lebah, yang berkontribusi pada peningkatan kinerja produk.
04. Cat dan Pelapis
Bubuk silikon bulat menawarkan kinerja yang sangat baik dalam ketahanan gores, perataan, transparansi, dan ketahanan cuaca, sehingga sangat efektif dalam pelapis untuk berbagai aplikasi. Ini termasuk cat dekoratif, cat kayu, pelapis bubuk, pelapis anti-korosi, dan pelapis lantai.
05. Bubuk Silikon Bulat untuk Perekat
Bubuk silikon bulat digunakan dalam perekat untuk merekatkan bilah turbin angin, perekat struktur bangunan, dan komponen struktur komposit besar serupa. Bubuk silikon meningkatkan sifat perekat dengan memberikan viskositas yang sesuai, tiksotropi yang sangat baik, karakteristik anti-kendur, kekuatan ikatan yang tinggi, dan ketahanan terhadap kelelahan.
06. Bidang Aplikasi Mutakhir
Bubuk silikon bulat sangat cocok untuk mengurangi viskositas berbagai resin dan cat, meningkatkan fluiditas, dan meminimalkan pembentukan gerinda. Bubuk ini banyak digunakan dalam bahan dan aditif canggih, termasuk:
- Penambah fluiditas dan pengurang gerinda untuk resin kemasan semikonduktor.
- Aditif bubuk karbon.
- Pengisi karet silikon.
- Bahan dan aditif sintering.
- Bahan pengisi untuk bahan pengemas cair.
- Pengisi dan substrat resin.
- Aplikasi dalam teknologi celah sempit.
Ringkasan
Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan pesat industri informasi elektronik telah mendorong permintaan bubuk silikon bulat. Bubuk silikon bulat telah menjadi bahan produksi utama untuk laminasi berlapis tembaga dan sirkuit terpadu. Pada akhir "Rencana Lima Tahun ke-14", diharapkan penggunaan bubuk silikon bulat dalam laminasi berlapis tembaga akan melebihi 55%.
Dengan sifat kimia yang stabil, dispersibilitas yang sangat baik, dan karakteristik yang ramah lingkungan, bubuk silikon bulat memiliki aplikasi yang luas. Bubuk ini berfungsi sebagai dispersan dalam industri plastik dan pelapis, yang meningkatkan penyelesaian permukaan material. Selain itu, aplikasinya dalam bidang kedirgantaraan, plastik khusus, pelapis kelas atas, serat khusus, karet, bahan kimia halus, dan kosmetik terus berkembang, menunjukkan potensinya yang besar dan masa depannya yang menjanjikan.
