구형 실리콘 미세분말은 메시와 응집성 준입자 구조를 가진 무기 비금속 재료입니다. 그것은 작은 열팽창 계수, 낮은 응력 집중, 낮은 마찰 계수, 좋은 내식성, 뛰어난 화학적 안정성, 좋은 분산성 및 낮은 열전도도 등의 특성을 가지고 있습니다. 최근 몇 년 동안 항공우주 및 대규모 집적 회로 패키징과 같은 신흥 분야에서 주목을 받고 있습니다. 뛰어난 특성과 광범위한 응용 전망 덕분에 구형 실리콘 미세분말은 신소재 분야의 연구 핫스팟이 되었습니다.
구형 실리콘 미세분말에는 여러 종류가 있습니다. 가장 일반적인 분류는 방사성 원소 우라늄(U)의 함량에 따라 저방사선 구형 실리콘 분말과 범용 구형 실리콘 분말로 구분하는 것입니다. 일반적인 제조 방법으로는 화염법, 화학 침전법, 기체상법, 플라스마법이 있습니다.
구형 실리콘 미세분말 산업의 현재 상태
1980년대에 일본은 주로 화염 제조법에 초점을 맞춰 구형 실리콘 미세분말을 개발하기 시작했습니다. 2000년대 초까지 일본은 연간 생산 용량 10,000톤을 달성했습니다. 구형 실리콘 미세분말은 그 이후로 대규모 집적 회로, 항공우주 및 특수 소재 제조에 널리 적용되었습니다. 이 분야의 선도 기업으로는 Shin-Etsu, Toshiba Melting, Admatechs가 있으며, 이들은 합쳐서 글로벌 구형 실리콘 미세분말 시장의 약 70%를 차지합니다. 주목할 점은 Admatechs가 입자 크기가 1µm 미만인 구형 실리콘 미세분말 시장을 거의 독점했다는 것입니다.
미국 기업들은 높은 구형화율, 매끄러운 표면, 우수한 구형도를 가진 제품을 개발했습니다. 그들은 주로 고온 용융-분사 구형화 방법을 사용하여 고순도 석영을 원료로 사용합니다. 2000°C를 초과하는 온도에서 석영은 액체 형태로 녹인 다음 분무하고 냉각하여 완제품을 생산합니다.
구형 실리콘 미세분말의 하이테크 분야에서의 광범위한 응용 전망으로 인해 외국 기업은 엄격한 기술 장벽을 구현했습니다. 한편, 중국에서 구형 실리콘 미세분말 기술 개발이 빠르게 진행되고 있습니다. 중국의 고순도 구형 실리콘 미세분말 생산은 후저우(저장) 및 롄윈강(장쑤)과 같은 지역에 집중되어 있습니다. 최근 몇 년 동안 Donghai Silica Micropowder, Zhejiang Huafei Electronics, Jiangsu Lianrui New Materials를 포함한 몇몇 국내 기업이 연구 기관과 협력하여 광범위한 연구 개발을 통해 외국 기술 차단을 극복했습니다. 생산 기술에서 주목할 만한 돌파구가 달성되었지만 제품 순도와 입자 크기에는 여전히 격차가 있습니다. 현재 국내에서 생산된 제품은 하이엔드 시장에서 약 15%에 불과합니다.
시장조사 기관 Mordor Intelligence의 데이터에 따르면, 글로벌 실리콘 미세분말 시장 규모는 2021년에 약 39억 6천만 달러였습니다. 2027년까지 53억 3천만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 연평균 성장률(CAGR)은 5.1%입니다.
구형 실리콘 파우더의 주요 적용 분야
01. 구리도금박막판(CCL)용 구형실리콘파우더
최근 몇 년 동안 무기 필러 기술은 신제품을 개발하고 구리 도금 라미네이트의 성능을 향상시키는 데 중요한 연구 초점이 되었습니다. 구형 실리콘 파우더는 표면적이 크기 때문에 에폭시 수지와 완벽하게 상호 작용하여 뛰어난 분산 능력을 제공합니다. 에폭시 수지에 분산되면 접촉 면적과 결합 지점이 늘어나 두 재료 간의 호환성이 향상됩니다. 또한 구형 실리콘 파우더는 우수한 기계적 및 전기적 특성을 제공하여 구리 도금 라미네이트 생산에서 점점 더 인기를 얻고 있습니다.
현재 구형 실리콘 파우더는 주로 강성 CCL에 사용되며, 전체 구성의 20%~30%를 차지합니다. 유연하고 종이 기반 CCL에서의 사용은 비교적 제한적입니다.
02. 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)용 구형 실리콘 파우더
오늘날 95% 이상의 마이크로 전자 장치가 에폭시 몰딩 컴파운드를 사용합니다. 이러한 컴파운드는 일반적으로 필러(60-90%), 에폭시 수지(18% 미만), 경화제(9% 미만) 및 첨가제(약 3%)로 구성됩니다. 가장 일반적으로 사용되는 필러는 이산화규소 분말로, 컴파운드의 최대 90.5%를 구성할 수 있습니다. 이산화규소 분말은 열 팽창 계수를 줄이고, 열 전도도를 높이고, 유전율을 낮추고, 환경 보호를 강화하고, 난연성을 달성하고, 내부 응력을 줄이고, 수분 흡수를 방지하고, 몰딩 컴파운드를 강화하고, 포장재 비용을 낮추는 데 중요한 역할을 합니다.
EMC 애플리케이션의 구형 실리콘 파우더에 대한 요구 사항:
1. 높은 순도
고순도는 전자 제품, 특히 초대형 집적 회로에 사용되는 재료에 대한 기본 요구 사항입니다. 기존의 불순물 원소를 최소화하는 것 외에도 방사성 원소의 함량은 가능한 한 낮아야 하며, 이상적으로는 0이어야 합니다.
2. 초미립자 크기 및 높은 균일성
해외에서 초대형 집적회로를 패키징하는 데 사용되는 구형 실리콘 파우더는 입자 크기가 미세하고 분포 범위가 좁으며 균일성이 뛰어납니다. 미국에서는 평균 입자 크기가 일반적으로 1-3µm인 반면 일본에서는 일반적으로 3-8µm이며 최대 입자 크기는 24µm 미만입니다.
3. 높은 구형화율 및 분산성
높은 구형화율은 필러의 우수한 유동성과 분산성을 보장합니다. 고품질 구형화는 제품이 에폭시 몰딩 컴파운드에 완전히 분산되어 최적의 충전 효과를 얻을 수 있도록 보장합니다. 외국 제품은 일반적으로 98% 이상의 구형화율을 달성합니다. 이에 비해 국산 소재는 일반적으로 약 90%의 구형화율을 달성하며, 일부는 95%에 도달합니다.
03. 허니컴 세라믹용 구형 실리콘 파우더
자동차 배기가스 정화용 허니컴 세라믹 캐리어와 디젤 엔진 배기가스 정화용 디젤 미립자 필터(DPF)는 주로 코디어라이트 소재로 만들어지며, 혼합, 압출 성형, 건조, 소결 등의 공정을 통해 알루미나, 실리콘 파우더 등의 소재를 사용하여 생산됩니다. 구형 실리콘 파우더는 허니컴 세라믹 제품의 성형 속도와 안정성을 높여 제품 성능을 개선하는 데 기여합니다.
04. 페인트 및 코팅
구형 실리콘 파우더는 긁힘 방지, 평탄화, 투명성 및 내후성에서 뛰어난 성능을 제공하여 다양한 용도의 코팅에 매우 효과적입니다. 여기에는 장식용 페인트, 목재 페인트, 분체 코팅, 부식 방지 코팅 및 바닥 코팅이 포함됩니다.
05. 접착제용 구형 실리콘 파우더
구형 실리콘 파우더는 풍력 터빈 블레이드, 건축용 접착제 및 이와 유사한 대형 복합 구조 구성 요소를 접합하는 접착제에 사용됩니다. 적절한 점도, 우수한 틱소트로피, 처짐 방지 특성, 높은 접합 강도 및 피로 저항성을 제공하여 접착제의 특성을 향상시킵니다.
06. 최첨단 응용분야
구형 실리콘 파우더는 다양한 수지 및 페인트의 점도를 낮추고, 유동성을 개선하고, 버 형성을 최소화하는 데 적합합니다. 다음을 포함한 고급 소재 및 첨가제에 널리 적용됩니다.
- 반도체 포장용 수지의 유동성 향상제 및 버 감소제.
- 탄소분말 첨가제.
- 실리콘 고무 필러.
- 소결 재료 및 첨가제.
- 액체 포장재용 필러.
- 수지 필러 및 기질.
- 협대역 기술에 대한 응용 프로그램.
요약
최근 몇 년 동안 전자 정보 산업의 급속한 발전으로 구형 실리콘 파우더에 대한 수요가 증가했습니다. 이는 구리 도금 적층판 및 집적 회로의 핵심 생산 소재가 되었습니다. "14차 5개년 계획"이 끝날 무렵 구리 도금 적층판의 구형 실리콘 파우더 사용량이 55%를 초과할 것으로 예상됩니다.
안정적인 화학적 특성, 뛰어난 분산성, 환경 친화적인 특성을 지닌 구형 실리콘 파우더는 광범위한 용도를 가지고 있습니다. 플라스틱 및 코팅 산업에서 분산제로 사용되어 재료 표면 마감을 향상시킵니다. 또한 항공우주, 특수 플라스틱, 고급 코팅, 특수 섬유, 고무, 정밀 화학 물질 및 화장품 분야에서의 응용 분야가 계속 확장되어 광대한 잠재력과 유망한 미래를 보여줍니다.
