لماذا يُستخدم كربيد السيليكون الأسود في طحن المكثفات متعددة الطبقات (MLCC)؟
تُصنع المكثفات متعددة الطبقات (MLCC) من سيراميك صلب وهشّ أساسه تيتانات الباريوم. بعد التلبيد، تتميز بصلابة عالية وبنية بينية هشة. تتطلب عملية الطحن (الشطف، وإزالة النتوءات، وتسوية السطح النهائي) قوة طحن كافية، وأقل قدر من التكسر، وأقل قدر من التلوث، وارتفاعًا مضبوطًا في درجة الحرارة، وتكلفة يمكن التحكم بها. يلبي كربيد السيليكون الأسود هذه المتطلبات تمامًا، وله مزايا لا تُضاهى مقارنةً بالكوراندوم الأبيض، وكربيد السيليكون الأخضر، والماس.
أولاً: يتيح كربيد السيليكون الأسود ذو الصلابة المتطابقة قطعًا فعالًا لسيراميك تيتانات الباريوم.
1. يتميز كربيد السيليكون الأسود بصلابة موس تبلغ 9.0 ~ 9.2 وصلابة دقيقة تبلغ 2840 ~ 3320 كجم / مم²، وهي أعلى بكثير من صلابة الألومينا المنصهرة البنية (صلابة موس 8.9)، ويمكنه بسهولة قطع سيراميك تيتانات الباريوم متعدد الطبقات (صلابة موس 8.5 ~ 9).
2. تتميز بلورات كربيد السيليكون السوداء بحواف وزوايا حادة، مما يسمح بالطحن السريع لإزالة النتوءات والزوايا القائمة والنتوءات المتلبدة، مما يؤدي إلى تقصير وقت معالجة الشطف بشكل كبير وينتج عنه كفاءة إنتاج ضخمة تتجاوز بكثير كفاءة المواد الكاشطة من الألومينا؛
3. يتميز كربيد السيليكون الأسود بصلابة أفضل من كربيد السيليكون الأخضر: فبلورات كربيد السيليكون الأسود مقاومة للصدمات ولا تتكسر بسهولة إلى مسحوق ناعم دفعة واحدة. أثناء عملية الطحن، يمتلك قوة قطع دون أن يؤثر بشكل مفرط على الرقائق الرقيقة المتراصة، مما يقلل بشكل كبير من احتمالية حدوث تشققات في طبقات المكثف متعدد الطبقات، وتكسر الحواف، وانفصال الأقطاب الكهربائية الداخلية.
ثانيًا، يتميز كربيد السيليكون الأسود بخمول كيميائي قوي، ولا يؤثر تقريبًا على الخصائص الكهربائية للمكثف متعدد الطبقات.
تُعتبر المكثفات متعددة الطبقات حساسة للغاية للشوائب المعدنية (الحديد، الألومنيوم، الكالسيوم). حتى الكميات الضئيلة من هذه الشوائب يمكن أن تتسبب في تيار التسريب، وانخفاض السعة، وجهد الانهيار.
1. يتميز كربيد السيليكون الأسود بمقاومته للأحماض والقلويات في درجة حرارة الغرفة. ولا يُطلق أيونات معدنية في محاليل التلميع المائية أثناء عملية الشطف، كما أنه لا يُدخل شوائب ضارة إلى وسط تيتانات الباريوم.
2. بالمقارنة مع كرات/مسحوق الطحن المصنوعة من الألومينا: سيؤدي الطحن على المدى الطويل إلى تآكل وترسيب أيونات الألومنيوم Al³⁺. تخترق أيونات الألومنيوم حدود حبيبات السيراميك وتؤدي مباشرة إلى تدهور الخصائص العازلة؛
3. لا تزال بقايا تآكل كربيد السيليكون الأسود عبارة عن كربيد سيليكون ولا تتفاعل كيميائياً مع الأقطاب الداخلية المصنوعة من السيراميك أو النيكل/النحاس. بعد التنظيف، لا توجد أي بقايا تلوث، مما يضمن استقرار الخصائص الكهربائية للمكثف.
Ⅲ، يتميز كربيد السيليكون الأسود بموصلية حرارية جيدة وتمدد حراري منخفض، مما يمنع حدوث أضرار حرارية للسيراميك.
يؤدي الاحتكاك الناتج عن الطحن إلى توليد درجات حرارة عالية موضعية، ويمكن أن تتسبب الصدمة الحرارية للطبقة الخزفية الرقيقة من المكثفات متعددة الطبقات بسهولة في حدوث تشققات دقيقة مخفية.
1. الموصلية الحرارية لكربيد السيليكون الأسود أعلى بكثير من تلك الخاصة بالكوروندوم، مما يسمح بتبديد حرارة الطحن بسرعة ويمنع ارتفاع درجة حرارة الرقاقة بشكل موضعي؛
2. يتميز كربيد السيليكون الأسود بمعامل تمدد حراري منخفض للغاية، مما يؤدي إلى اختلاف طفيف في التشوه الحراري بين المادة الكاشطة والسيراميك أثناء عملية الطحن، مما يقلل من تشققات الإجهاد الحراري ويحسن موثوقية المنتج النهائي.
رابعاً: يتميز كربيد السيليكون الأسود بخصائص شحذ ذاتي مستقرة، ولا تنخفض كفاءة طحنه على المدى الطويل.
يتميز كربيد السيليكون الأسود بهشاشة معتدلة؛ فعندما تصبح الحبيبات الكاشطة باهتة، فإنها ستتشقق بشكل طبيعي قليلاً، مما يكشف باستمرار عن سطح قطع جديد وحاد.
1. لا حاجة إلى استبدال المواد الكاشطة بشكل متكرر؛ خشونة الشطف في الدفعة الكاملة من مكثفات MLCC موحدة، وتناسق السطح النهائي جيد، مما يضمن تعرضًا كافيًا للإلكترود أثناء عملية التلميع والطلاء الكهربائي اللاحقة.
2. على عكس المواد الكاشطة الناعمة، التي تصبح أكثر نعومة مع الاستخدام ولا يمكن تلميعها إلا لاحقًا، لا يمكن إزالة النتوءات والزوائد الكبيرة.
خامساً: مزايا التكلفة (مقارنة بكربيد السيليكون الأخضر)
يتميز كربيد السيليكون الأخضر بنقاوة أعلى وصلابة أكبر قليلاً، ولكنه أغلى بنسبة تتراوح بين 30% و50% من كربيد السيليكون الأسود . كما أنه ضعيف المتانة وسهل الكسر عند الصدمات، مما يجعله مناسبًا فقط للتلميع عالي الدقة لكربيد الأسمنت والزجاج البصري. أما عملية شطف حواف كربيد السيليكون متعدد الطبقات (MLCC) فهي عملية طحن خشنة/متوسطة، لا تتطلب كربيد سيليكون أخضر فائق النقاوة. يلبي كربيد السيليكون الأسود متطلبات العملية بالكامل، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف المواد للإنتاج على نطاق واسع.
خاتمة
المكثف متعدد الطبقات (MLCC) عبارة عن رقائق رقيقة صلبة وهشة. تتطلب عملية التجليخ قطعًا سريعًا لرؤوس السيراميك مع الحرص على حماية بنية الطبقات المتعددة من التشقق ودخول الشوائب الكهربائية. يوازن كربيد السيليكون الأسود بين الصلابة والمتانة والاستقرار الكيميائي والتكلفة، وهو المادة الكاشطة الأمثل لعمليات الشطف/التجليخ الخشن لمكثفات MLCC في الإنتاج الضخم.
ملاحظة: أحجام مسحوق كربيد السيليكون الأسود الدقيق من شركة هايكسو للمواد الكاشطة:
معيار التغذية: F230-F1500
| مقاس | D50 (واحد) | مقاس | D50 (واحد) |
| F230 | 53.0±3.0 | F500 | 12.8±1.0 |
| F240 | 44.5±2.0 | F600 | 9.3±1.0 |
| F280 | 36.5±1.5 | F800 | 6.5±1.0 |
| F320 | 29.2±1.5 | F1000 | 4.5±0.8 |
| F360 | 22.8±1.5 | F1200 | 3.0±0.5 |
| F400 | 17.3±1.0 | F1500 | 2.0±0.4 |
معيار JIS: JIS#240-JIS#6000
| مقاس | D50 (واحد) | مقاس | D50 (واحد) |
| 240 | 57.0±3.0 | ألف | 11.5±1.0 |
| #280 | 48.0±3.0 | 1200 | 9.5±0.8 |
| 320 | 40.0±2.5 | رقم 1500 | 8.0±0.6 |
| #360 | 35.0±2.0 | ٢٠٠٠ | 6.7±0.6 |
| 400 | 30.0±2.0 | 2500 | 5.5±0.5 |
| 500 | 25.0±2.0 | رقم 3000 | 4.0±0.5 |
| 600 | 20.0±1.5 | 4000 | 3.0±0.4 |
| 700 | 17.0±1.5 | 6000 | 2.0±0.4 |
| ٨٠٠ | 14.0±1.0 |
معيار P: P240-P5000
| مقاس | D50 (واحد) | مقاس | D50 (واحد) |
| ص240 | 58.5±2.0 | 1000 بيزو | 18.3±1.0 |
| ص280 | 52.2±2.0 | 1200 بيزو فلبيني | 15.3±1.0 |
| P320 | 46.2±1.5 | 1500 بيزو | 12.6±1.0 |
| P360 | 40.5±1.5 | P2000 | 10.3±0.8 |
| P400 | 35.0±1.5 | 2500 بيزو فلبيني | 8.4±0.5 |
| 500 بيزو فلبيني | 30.2±1.5 | 3000 بيزو فلبيني | 6.7±0.5 |
| 600 بيزو فلبيني | 25.8±1.0 | P4000 | 5.5±0.5 |
| 800 بيزو فلبيني | 21.8±1.0 | 5000 بيزو فلبيني | 4.0±0.5 |