低辐射电子级球形硅微粉简介

   球形熔融石英微粉拥有表面光滑、比表面积大、硬度大、化学机能稳定、膨胀系数小、流动性好、有机性能优越等机能。随着微电子工业的迅猛发展，大规模、超大规模集成电对封装资料的要求也越来越高，不只要求对其超细石英玻璃，并且要求其有高纯度、低辐射性元素含量，并对颗粒形状提出了球形化要求。高纯超细熔融球形石英粉（简称球形硅微粉）因为其有高介电、高耐热、高耐湿、高填充质、低膨胀、低应力、低杂质、低摩擦系数等优越机能，正在大规模、超大规模集成电的基板封装中，成了不可缺乏的优良原料。

    球形硅微粉填充的环氧树脂塑封料的导热系数小，膨胀系数小，用作微电子元件基板及封装的填充率可达到90%，可作为大规模、超大规模集成电路理想的基板材料和封装材料。 球形石英粉的表面流动性好，与树脂搅拌成膜均匀，树脂添加量小，并且流动性最好，粉的填充量可达到最高，重量比可达 90.5%，因此，球形化意味着硅微粉填充率的增加，硅微粉的填充率越高，其热膨胀系数就越小，导热系数也越低，就越接近单晶硅的热膨胀系数，由此生产的电子元器件的使用性能也越好。其次，球形化制成的塑封料应力集中最小，强度最高，当角形粉的塑封料应力集中为1时，球形粉的应力仅为0.6，因此，球形粉塑封料封装集成电路芯片时，成品率高，并且运输、安装、使用过程中不易产生机械损伤。其三，球形粉摩擦系数小，对模具的磨损小，使模具的使用寿命长，与角形粉的相比，可以提高模具的使用寿命达一倍，塑封料的封装模具价很高，有的还需要进口，这一点对封装厂降低成本，提高经济效益也很重要。

    目前国内电子封装材料（树脂和硅微粉）的50%以上须依赖进口。高纯球形硅微粉全部由国外进口。随着微电子元件性能要求的提高，填充硅微粉由角形颗粒向球形颗粒过渡的速度也正在加快，超大规模集成电路已经全部采用球形硅微粉，球形化硅微粉颗粒取代角形颗粒已经成为微电子工业用材料发展的必然趋势。球形硅微粉，主要用于大规模和超大规模集成电路的封装上，根据集程度（每块集成电路标准元件的数量）确定是否球形硅微粉，当集程度为1M到4M时，已经部分使用球形粉，8M到16M集程度时，已经全部使用球形粉。250M集程度时，集成电路的线宽为0.25μm，当 1G集程度时，集成电路的线宽已经小到0.18μm，目前计算机PⅣ 处理器的CPU芯片，就达到了这样的水平。这时所用的球形粉为更高档的，主要使用多晶硅的下脚料制成正硅酸乙脂与四氯化硅水解得到 SiO2，也制成球形其颗粒度为 -（10～20）μm可调。这种用化学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贵10倍，其原因是这种粉基本没有放射性α射线污染，可做到0.02PPb以下的铀含量。当集程度大时，由于超大规模集成电路间的导线间距非常小，封装料放射性大时集成电路工作时会产生源误差，会使超大规模集成电路工作时可靠性受到影响，因而必须对放射性提出严格要求。

    我司低辐射天然石英原料放射性α射线达到(0.2～0.4) PPb。现在国内使用的球形粉主要是天然原料制成的球形粉，并且也是进口粉。另外铀含量高对集成电路的运行稳定性有影响。因此，低含铀量的球形熔融硅微粉各项性能指标最佳，是目前唯一能确保超大规模集成电路稳定可靠工作的塑封料的最佳主料。是电子计算机芯片技术进一步向前发展的技术保证之一。一般集成电路都是用光刻的方法将电路集中刻制在单晶硅片上，然后接好连接引线和管角，再用环氧塑封料封装而成。塑封料的热膨胀率与单晶硅的越接近，集成电路的工作热稳定性就越好。单晶硅的熔点为1415℃，膨胀系数为3.5PPM，熔融石英粉的为(0.3 ～0.5)PPM，环氧树脂的为(30～50)PPM，当熔融球形石英粉以高比例加入环氧树脂中制成塑封料时，其热膨胀系数可调到8PPM左右，加得越多就越接近单晶硅片的，也就越好。而结晶粉俗称生粉的热膨胀系数为60PPM，结晶石英的熔点为1996℃，不能取代熔融石英粉 (即熔融硅微粉)，所以中高档集成电路中不用球形粉时，也要用熔融的角形硅微粉。球形熔融石英微粉作为一种新型无机材料，不但应用于电子材料的环氧模塑封料，还广泛应用于建材、医疗、交通、冶金、石油、机械、精细化工等领域。

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