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微电子封装用球形硅微粉

2019-03-07    来源:    
以集成电路为代表的微电子技能与微电子工业是信息工业的中心与根底。现在国际微电子工业现已超越重金属、轿车和农业而成为全球最大的工业。

硅材料在微电子工业中的运用
电子封装的三大主材料是基板材料、塑封料和引线结构及焊料。塑封猜中,环氧塑封料(EMC)是国内外集成电路封装的干流,现在95%以上的微电子器材都是环氧塑封器材。EMC中,硅微粉含量占60%~90%。
01
微电子用硅微粉
硅微粉可分为结晶型和无定型两大类。一般集成电路都是用光刻的办法将电路会集刻制在单晶硅片上,然后接好衔接引线和管脚,再用环氧塑封料封装而成。微电子封装范畴主要用无定型或许说是融凝态硅微粉,尺度在微米量级,依据其形状,融凝态硅微粉又可进一步分为角形硅微粉和球形硅微粉两种。
跟着大规划、超大规划集成电路的开展,集成度越高,要求环氧塑封猜中的硅微粉纯度越高,颗粒越细,球形化越好,特别对其颗粒形状提出了球形化要求。大规划集成电路中应部分运用球形硅微粉,超大规划和特大规划集成电路中,集成度到达8M以上时,有必要悉数运用球形硅微粉。这是由于:
(1)球的表面流动性好,与树脂拌和成膜均匀,树脂添加量小,粉的填充量可到达最高,质量比可达90.5%,因而,球形化意味着硅微粉填充率的添加,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,就越挨近单晶硅的热膨胀系数,由此出产的电子元器材的运用功能也越好。
(2)球形化构成的塑封料应力会集最小,强度最高,当角形粉的塑封料应力会集为1时,球形粉的应力仅为0.6,因而,球形粉塑封料封装集成电路芯片时,成品率高,而且运送、装置、运用进程中不易发生机械损害。
(3)球形粉摩擦系数小,对模具的磨损小,与角形粉比较,模具的运用寿命可进步一倍,塑封料的封装模具报价很高,有的还需要进口,这一点对封装厂降低成本,进步经济效益也很重要。
02
硅微粉球形化的制备
现在国际上对粉体球形化研讨最为成功的国家是日本,他们已大批量地投入出产并运用到航天、超大屏幕电子显像和大规划集成电路中,而我国对此项技能的研讨才刚起步。
国外球形硅微粉的制备一般选用二氧化硅高温熔融喷射法、在液相中操控正硅酸乙脂、的水解法等,但由于工艺杂乱,这些办法国内还只停留在实验室阶段,有较大的技能难度,这是国内至今还不能出产出高质量球形硅微粉的重要原因之一。
球形化的原理可分为干法和湿法两种:(1)化学性的湿法。让含硅化合物在溶液中反响,经过各种手法操控均匀的成长速率,使反响产品尽量均匀地向各个方向成长,终究取得球形产品。
(2)物理性的干法。依据固体热力学的原理,高温颗粒的尖角部位简单最早呈现液相以及在气液固三相界面上液相表面张力较大、主动滑润成球体的现象来完结球化进程。
详细的工艺办法为以下几种:
①正硅酸乙脂、的水解法;
①正硅酸乙脂、的水解法;
②有机硅或硅酸盐制成二氧化硅溶胶-凝胶后灼烧法;
③二氧化硅高温熔融喷射法;
④、等气体焚烧火焰作热源熔融法;
⑤等离子体高温场作热源熔融法。 
前二种为化学湿法,用化学法出产的球形硅微粉,其球形度、球化率、无定形率都可到达100%,而且能够到达很低的放射性目标,但因其容积密度较低,当彻底用此种球形粉制成环氧树脂塑封料,其塑封料块的密实功能、强度和线性膨胀率等受其影响,故实际运用中其最大只能加40%。
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