معجون إلكتروني يشير إلى نوع جديد من المواد الوظيفية التي طُوّرت منذ ستينيات القرن الماضي. وهو يجمع بين علم المعادن، المواد الكيميائية الهندسة، وتقنيات الإلكترونيات. تشتهر هذه المعاجين بجودتها العالية وكفاءتها وتقنيتها المتقدمة وتطبيقاتها الواسعة، وهي أساسية في صناعات المعلومات والإلكترونيات. فهي ضرورية للدوائر المتكاملة الهجينة، والمكونات الحساسة، وتقنية التركيب السطحي، وشبكات المقاومات، والشاشات، ومختلف المكونات الإلكترونية المنفصلة. يُعد استخدام مساحيق المعادن الدقيقة عنصرًا أساسيًا في أداء المعاجين الإلكترونية. تُحسّن هذه المساحيق الموصلية الكهربائية والخصائص الكهربائية الأخرى، ما يجعلها ضرورية للتطبيقات الإلكترونية الحديثة.
يمكن تصنيعها في دوائر متكاملة ذات أغشية سميكة، ومقاومات، وشبكات مقاومات، ومكثفات، وأحبار موصلة، وأقطاب خلايا شمسية. كما تُستخدم في مصادر الإضاءة الباردة LED، والموصلات المطبوعة وعالية الدقة، ومفاتيح الأغشية/الدوائر المرنة، والمواد اللاصقة الموصلة، والمكونات الحساسة، وغيرها من المكونات الإلكترونية. تُستخدم على نطاق واسع في مجالات متنوعة، بما في ذلك الطيران، والفضاء، وأجهزة الكمبيوتر، وأنظمة القياس والتحكم، ومعدات الاتصالات، والأجهزة الصيدلانية، وصناعة السيارات، وأجهزة الاستشعار، والدوائر المتكاملة عالية الحرارة، والإلكترونيات الاستهلاكية.
مساحيق المعادن الدقيقة
مساحيق المعادن الدقيقة هي مساحيق تتراوح أحجام جسيماتها بين 0.1 و10 ميكرومتر. تتميز بمساحة سطح نوعية كبيرة، ونشاط سطحي قوي، ودرجات حرارة تلبيد منخفضة، وموصلية كهربائية وحرارية جيدة. تُستخدم هذه المساحيق في معاجين الإلكترونيات، ومواد التشحيم، والمحفزات، والصناعات الدوائية، والمجالات البيولوجية. وقد أصبحت موضوعًا مهمًا في البحث والتطوير للمواد الوظيفية الخاصة. في السنوات الأخيرة، ومع التطور السريع لصناعة الإلكترونيات، أصبح استخدام مساحيق المعادن الدقيقة في معاجين الموصلات موضوعًا بحثيًا وتطويريًا هامًا في هذه الصناعة.
مكونات المعجون الإلكتروني
يتكون معجون الإلكترونيات بشكل رئيسي من ثلاثة مكونات: الطور الموصل، والطور الرابط، والناقل العضوي. يُحدد الطور الموصل، المعروف أيضًا بالطور الوظيفي، الخصائص الكهربائية للمعجون ويؤثر على الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للفيلم المُعالج. تشمل الأطوار الموصلة في معجون الإلكترونيات الكربون والمعدن وأكاسيد المعادن. تشمل الأطوار الموصلة المعدنية الشائعة الفضة والنيكل والنحاس والألومنيوم والسبائك. يؤثر الطور الموصل بشكل كبير على أداء المعجون، لا سيما من حيث المحتوى والشكل. حجم الجسيمات، وخصائص السطح.
متطلبات مساحيق المعادن الموصلة
لتلبية احتياجات تطبيقات المعجون الإلكتروني، تُفرض المتطلبات التالية على المسحوق المعدني المستخدم في الطور الموصل: نقاء عالي، موصلية جيدة، حجم جسيمات صغير، توزيع ضيق لحجم الجسيمات، شكل منتظم (كروي أو متقشر)، مقاومة أكسدة السطح، وتوافق مع المعجون. تشمل تقنيات تحضير المسحوق الكروي بشكل رئيسي الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD)، وذرات الماء تحت ضغط فائق، والاختزال الكيميائي. أما المساحيق المتقشرة، فتشمل بشكل رئيسي التكسير الميكانيكي والاختزال الكيميائي.
تقنيات ما بعد المعالجة لمساحيق المعادن
تحتاج المساحيق المُحضّرة أيضًا إلى تقنيات معالجة لاحقة، تتضمن بشكل رئيسي التحكم في حجم جسيمات المسحوق ومعالجة مقاومة أكسدة السطح. بعد جمعها، تُصبح المساحيق مساحيق خام. تُصنّف هذه المساحيق الخام إلى درجات مختلفة لتكوين منتجات مساحيق مُدرّجة. على عكس المساحيق التقليدية، تتطلب مساحيق المعادن فائقة الدقة دقة عالية أثناء التصنيف. تتحقق مقاومة أكسدة سطح مساحيق المعادن من خلال تعديل سطح المعدن. تُعد تقنيات تحويل السطح، التي تستخدم طرقًا فيزيائية وكيميائية لتغيير تركيب المادة وبنيتها، شائعة. وتشمل هذه التقنيات المعالجات بالمواد الخافضة للتوتر السطحي، وطلاءات المعادن، وعوامل الربط، وطلاءات البوليمر، والفوسفات.
النظرة المستقبلية
لأن الصين تأخرت في مجال معاجين الإلكترونيات ومساحيق المعادن الدقيقة، فقد واجهت في البداية قيودًا في الأجهزة والبرمجيات. ومع ذلك، بعد ما يقرب من 30 عامًا من التطوير، تمر الصين الآن بمرحلة انتقالية من تصنيع المعدات الأصلية (OEM) إلى الابتكار التكنولوجي. تشهد هذه الصناعة تحولًا شاملًا وتطورًا سريعًا.
تُطوّر الشركات المحلية حاليًا باستمرار تقنيات ومعدات لتحضير مساحيق المعادن الدقيقة الكروية والرقائقية. وتستكشف هذه الشركات تقنيات جديدة لمعالجة المساحيق، وتتطور مجالات تطبيقها من المتوسطة إلى منخفضة التكلفة إلى عالية الجودة. ومع استمرار تحسين وتطوير أساليب تحضير مساحيق المعادن الدقيقة ومعدات معالجة المساحيق، تشهد تقنيات معالجة المساحيق ابتكارات مستمرة. سيتحسن أداء المساحيق، وستتوسع مجالات تطبيقها ونطاقاتها باستمرار. وفي المستقبل، ستواصل معاجين الإلكترونيات المحلية ومواد مسحوق المعادن الدقيقة نمو حصتها السوقية وقدرتها التنافسية الدولية.
مسحوق ملحمي
مع تزايد الطلب على معاجين الإلكترونيات عالية الأداء، ازداد دور مساحيق المعادن الدقيقة أهميةً. تلعب شركة Epic Powder، بمعداتها المتطورة للطحن، دورًا محوريًا في إنتاج هذه المساحيق. باستخدام أحدث التقنيات في مطاحن الكرات، وأجهزة التصنيف الهوائي، وأنظمة تعديل الأسطح، تضمن Epic Powder إنتاج مساحيق معدنية دقيقة وعالية الجودة تلبي المتطلبات الصارمة لصناعة الإلكترونيات. ومع استمرار نمو سوق المواد الإلكترونية، ستلعب خبرة Epic Powder في معالجة المساحيق دورًا محوريًا في تحسين أداء وتطبيقات معاجين الإلكترونيات.