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电子封装为何要选球形硅微粉


来源:中国粉体网   山川

[导读]  电子封装的三大主材料是基板材料、塑封料、引线框架及焊料。塑封料中,环氧塑封料(EMC)是国内外集成电路封装的主流,在EMC中,硅微粉含量占60%~90%。

电子封装


电子信息产品制造业包括集成电路、新型元器件、通信产品、计算机与网络产品、数字视听产品、应用电子产品和军事电子等等。这些产品的物理实现都离不开电子封装。


其实电子封装产品简单的来说就是电子产品的保护罩,让电子产品免受外界环境的影响。比如化学腐蚀,比如大气环境,氧化等。为了让电子产品更好的经久耐用,提高寿命。所以电子封装工艺技术就非常的重要了。温度,气体用量等都要注意火候,大一点不行,小一点不行,多一点不行,少一点同样不行。



(图片来源于网络)


电子封装是IC的支撑业。随着大规模、超大规模集成电路的发展,IC越来越精细,对封装材料的要求也越来越高,封装形式不断优化更新。


电子封装塑封料


电子封装的三大主材料是基板材料、塑封料、引线框架及焊料。塑封料中,环氧塑封料(EMC)是国内外集成电路封装的主流,在EMC中,硅微粉含量占60%~90%。


在电子封装中,主要要求集成电路封装后高耐潮、低应力、低α射线,耐浸焊和回流焊,塑封工艺性能好。针对这几个要求,环氧塑封料必须在树脂基体里掺杂无机填料,现用的无机填料基本上都是硅微粉,具有降低塑封料的热膨胀系数,增加热导,降低介电常数,环保、阻燃,减小内应力,防止吸潮,增加塑封料强度,降低封装料成本等作用。


为什么要选球形硅微粉


1、球的表面流动性好


与树脂搅拌成膜均匀,树脂添加量小,粉的填充量可达到最高,质量比可达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。 



(图片来源于网络)


2、球形化形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。


3、球形粉摩擦系数小,对模具的磨损小


与角形粉相比,模具的使用寿命可提高一倍,塑封料的封装模具价格很高,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。


球形硅微粉的制备方法


1、水解法和溶胶-凝胶后灼烧法


这两种为化学湿法,用化学法生产的球形硅微粉,其球形度、球化率、无定形率都可达到100%,并且可以达到很低的放射性指标,但因其容积密度较低,当完全用此种球形粉制成环氧树脂塑封料,其塑封料块的密实性能、强度和线性膨胀率等受其影响,故实际使用中其最大只能加40%。


2、等离子体高温场作热源熔融法


可以获得比化学燃烧大5倍以上的温度(3000K以上),高温高热和高活性气氛使化学反应进行非常迅速,导致化学液相法难以合成的高温相化合物快速生成(如氮化物、碳化物和硼化物等)。反应物料离开等离子体时,冷却速度高(–105K/s),粒子不再长大。根据不同需要形成不同气氛的等离子态。反应物选择范围宽(气、固、液),因此等离子球化研究方法是首选的研究法。但等离子体技术难度高。


3、气体火焰法


气体火焰法球化结晶石英粉球化率和无定形率易保证。因为调节火焰球化法温度场的影响因素,较调等离子球化法温度场少,技术难度相对较低,更易实现工业化大规模生产,更具发展前途和潜力。


4、熔融喷射球化法


熔融喷射球化法最易保证球化率和无定形率,但不易解决纯度和雾化粒度调整等问题。用于高纯石英球形化的技术难度是高温材料,粘稠的石英熔融液体的雾化系统以及解决防止污染和进一步提纯的问题。


参考来源:

[1]田民波.微电子封装用的球形硅微粉

[2]苏宪君.超细硅微粉在塑料、橡胶及涂料中的应用

[3]季理沅等.电子级硅微粉制备工艺


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