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球形硅微粉主要用于大規(guī)模集成電路封裝,在航空、航天、精細化工、可擦寫光盤、大面積電子基板、特種陶瓷及日用化妝品等高新技術領域也有應用,市場前景廣闊。隨著我國微電子工業(yè)的迅猛發(fā)展,超大規(guī)模集成電路對封裝材料的要求越來越高,不僅要求其超細,而且要求高純度,特別是對于顆粒形狀提出球形化要求。但制備球形硅微粉是一項跨學科高難度工程,目前世界上只有少數(shù)國家掌握此技術。眾所周知,目前國內采購的球形球形氧化硅主要來自于進口的球形球形氧化硅價格高,且運輸周期長。國內生產的高質量球形球形氧化硅,具有本土化優(yōu)勢,完全可以替代進口。
球形硅微粉,主要用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的封裝上,根據(jù)集程度(每塊集成電路標準元件的數(shù)量)確定是否球形硅微粉,當集程度為1M到4M時,已經部分使用球形粉,8M到16M集程度時,已經全部使用球形粉。250M集程度時,集成電路的線寬為0.25μm,當1G集程度時,集成電路的線寬已經小到0.18μm,目前計算機PⅣ 處理器的CPU芯片,就達到了這樣的水平。這時所用的球形粉為更的,主要使用多晶硅的下腳料制成正硅酸乙脂與四水解得到SiO2,也制成球形其顆粒度為 -(10~20)μm可調。這種用化學法合成的球形硅微粉比用天然的石英原料制成的球形粉要貴10倍,其原因是這種粉基本沒有性α射線污染,可做到0.02PPb以下的鈾含量。當集程度大時,由于超大規(guī)模集成電路間的導線間距非常小,封裝料性大時集成電路工作時會產生源誤差,會使超大規(guī)模集成電路工作時可靠性受到影響,因而必須對性提出嚴格要求。而天然石英原料達到(0.2~0.4) PPb就為好的原料?,F(xiàn)在國內使用的球形粉主要是天然原料制成的球形粉,并且也是進口粉。
一般集成電路都是用光刻的方法將電路集中刻制在單晶硅片上,然后接好連接引線和管角,再用環(huán)氧塑封料封裝而成。塑封料的熱膨脹率與單晶硅的越接近,集成電路的工作熱穩(wěn)定性就越好。單晶硅的熔點為1415℃,膨脹系數(shù)為3.5PPM,熔融石英粉的為(0.3~0.5)PPM,環(huán)氧樹脂的為(30~50)PPM,當熔融球形石英粉以高比例加入環(huán)氧樹脂中制成塑封料時,其熱膨脹系數(shù)可調到8PPM左右,加得越多就越接近單晶硅片的,也就越好。而結晶粉俗稱生粉的熱膨脹系數(shù)為60PPM,結晶石英的熔點為1996℃,不能取代熔融石英粉(即熔融硅微粉),所以中集成電路中不用球形粉時,也要用熔融的角形硅微粉。這也是球形粉想用結晶粉為近球形不能成功的原因所在。效果不行,走不通;10年前,包括現(xiàn)在我國還有人走這條路,從以上理論證明此種方法是不行的。即塑封料粉不能用結晶粉取代。
硅微粉在塑料中可用于聚(PVC)地板、聚乙烯和聚丙烯薄膜、電絕緣材料等產品中。填充硅微粉的聚地板磚可增強制品的耐磨性,在PVC地板中,細度325目的石英粉,填充量為160~180份時制得的地板完全符合GB4085-83標準的要求,地板表面光滑度好,耐刻劃度好。
在PVC耐酸板管中,400目石英粉的填充量為10%~15%時,與其它填充料比、粘度低、流動性好,改善了加工性能,有利于制品的擠出和成型,制得的耐酸板管的耐酸性有顯著提高。比表面積大(建議600-1250目)和活性高的硅微粉填充聚乙烯(PE)農用薄膜能改善制品的物理化學性能和光學性能,填充聚丙烯可改善制品的力學性能。