中國粉體網訊 近期,人工智能(AI)爆發并進入全面擴散階段。硬件基礎設施作為發展基石,要求AI算力配套升級。在此背景下,計算相關的材料技術有望升級,如半導體材料、高頻PCB等,相關粉體材料的需求亦有望大幅增加。
PCB用球形硅微粉
PCB(印制電路板)是電子產品中電路元件和器件的關鍵支撐件,被稱為“電子系統產品之母”,主要功能是使各種電子零組件形成預定電路的連接,起中繼傳輸的作用。AI快速發展要求高算力,對設備、電子元器件數量和質量也提出更多更新的要求,將帶動PCB需求新增長,高頻高速PCB有望成為未來發展主流。
覆銅板是PCB的核心組件。硅微粉作為一種無機填料應用在覆銅板中,不但可降低成本,還能改進覆銅板的某些性能(如熱膨脹系數、彎曲強度、尺寸穩定性等),是真正的功能性填料。隨著覆銅板行業整體技術水平的不斷提高,要求國內硅微粉廠商能夠推出具有高純度、高流動性,低膨脹系數,良好粒度分布的高端球形硅微粉產品,因此球形硅微粉在覆銅板行業的應用前景非常值得期待。
球形硅微粉是指顆粒個體呈球狀,通過高溫將形狀不規則石英粉顆粒瞬間熔融使其在表面張力的作用下球化,后經冷卻、分級、混合等工藝加工而成的硅微粉。此種粉的流動性較好,在樹脂中的填充率較高,做成板材后內應力低、尺寸穩定、熱膨脹系數低。
球形硅微粉在覆銅板行業的主要應用領域
電子元器件用MLCC粉體
AI市場爆發,算力需求提升,將促進上游電子元器件需求增加。相關電子元器件材料或將受益,主要包括MLCC粉體等。
MLCC是片式多層陶瓷電容器英文縮寫。是由印好電極(內電極)的陶瓷介質膜片以錯位的方式疊合起來,經過一次性高溫燒結形成陶瓷芯片,再在芯片的兩端封上金屬層(外電極),從而形成一個類似獨石的結構體,故也叫獨石電容器。
MLCC是世界上用量最大、發展最快的片式元件之一,在陶瓷電容器中產值占比超過90%。其具有容量范圍寬、頻率特性好、工作電壓和工作溫度范圍寬、超小體積、無極性等優良特性,且應用領域極其寬泛。因此,MLCC又被稱為“電子工業大米”。
目前,MLCC陶瓷粉體的主要原料是鈦酸鋇、氧化鈦、鈦酸鎂等。從MLCC成本結構角度,陶瓷粉在整個MLCC中成本占比較大,尤其是高容MLCC的生產,高容MLCC對于瓷粉的純度、粒徑、粒度分布和形貌有嚴格要求。其中,鈦酸鋇是構成MLCC陶瓷粉體的核心材料。鈦酸鋇由于具有很高的介電常數、優異的鐵電和壓電性能、且還具備耐壓及絕緣性能,被譽為“電子陶瓷工業的支柱”。
熱界面材料用導熱粉體填料
所謂界面材料指的是涂敷在散熱電子元件與發熱電子元件中間,降低兩個電子元件之間接觸熱阻所使用的材料總稱。隨著電子技術的快速發展,熱界面材料的應用愈加廣泛,需求量越來越高。
熱界面材料作用機制示意圖
熱界面材料應用市場占比是隨著各終端領域的變化而發展的,以通信網絡(5G)、汽車電子(新能源汽車)、人工智能、LED等為代表的領域未來發展潛力巨大,相應的會帶動熱界面材料市場的發展壯大。
現在已用于工業生產的熱界面材料主要分為以下幾種:導熱墊片、導熱膏、導熱凝膠、導熱相變材料。這些熱界面材料中一般都需要添加高導熱的固體作為填料,目前最常用的導熱填料為無機填料,主要有金屬顆粒(銅、銀、鋅等)、氧化物類(氧化鋁、氧化鋅、二氧化硅等)、氮化物類(氮化硼、氮化鋁等)以及碳材料(碳納米管、石墨烯等),這些導熱填料都有比較優越的導熱性能。
在以上填料中,氮化硼(BN)具有非常高的熱導率,正成為熱管理應用中最有吸引力的研究對象;碳材料,如石墨烯、金剛石、碳納米管已經被證明具有高的導熱系數,因此采用碳材料作為導熱填料有望大幅提高聚合物的導熱系數,制備出高性能熱界面材料,受到了國內外學者的廣泛而深入的研究;另外,將兩種不同種類、不同尺寸的導熱填料進行復配,制備雜化填料,可以比一種導熱填料更能提高聚合物的導熱系數。
SMT用焊錫粉
錫焊料,可以用于3C、白色家電,汽車電子、智能設備、5G通信等產業,其中3C、汽車電子下游占比合計達85%,與電子行業景氣度息息相關。ChatGPT直接帶動的AI算力提升需求,包括算力芯片、PCB板、服務器等焊點用錫。AI驅動下,消費電子、通信、計算機、汽車電子等將會催生出新應用和新業態,帶動產品需求增長。
隨著電子工業表面組裝技術(SMT)的發展,焊錫粉作為具有高技術特征及高附加值的新型焊接材料,其應用日趨擴大,應用前景日漸廣闊。焊錫粉主要用來配制焊膏,其中焊粉約占焊膏87%左右的比例,其在焊錫膏中以微米級的粉末形式存在。焊錫膏的功能是實現電子元器件與印刷電路板的焊接封裝。
焊錫微粉的質量與焊錫膏以及最終焊點的質量直接相關。焊錫微粉的評價標準主要從粒度分布、球型度、含氧量、表面形貌等因素去考量。其中球型度、粒度均勻性是焊錫膏印刷性能和圖形分辨率的重要參數。粉末的氧含量則對焊錫膏的焊點鋪展率有很大影響。焊錫微粉的形貌為球型,球型粉末的流動性好、比表面積較小,同時相對較低的含氧量使得焊點具有更好的鋪展率。相同粒度分布范圍和相同質量分數條件下球型粉末的焊錫膏粘度最低。
參考來源:
中國粉體網:我國覆銅板市場空間巨大,球形硅微粉的應用將與日俱增
中國粉體網:最具優勢的散熱方式——熱界面材料的分類、市場應用及產業現狀
中國粉體網:關于MLCC,這才是最關鍵的一環!
中國粉體網:電子工業不可缺少的連接材料——焊錫粉
中郵證券:AI金屬,只爭朝“錫”
(中國粉體網編輯整理/平安)
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