球形硅微粉因其球形顆粒的表面流動(dòng)性好，與環(huán)氧樹(shù)脂混合攪拌成膜均勻，降低樹(shù)脂的添加量，提高硅微粉的填充量，使封裝材料與單晶硅的熱膨脹系數和導熱系數差距縮小，有利于進(jìn)一步降低電子器件的熱應力，提高其強度和壽命。
　　
　　此外，由于球形硅微粉比角形硅微粉的磨擦系數更小，降低了加工模具的摩擦磨損，可延長(cháng)加工模具的使用壽命近一倍以上。因此，集成電路（IC）及大規模集成電路的封裝填料要求硅微粉呈球形、超細及高純度。
　　
　　1、球形硅微粉的制備方法
　　
　　目前，球形硅微粉的制備方法主要包括物理法、化學(xué)法及物理化學(xué)法。其中，物理制備方法主要包括火焰成球法、高溫熔融噴射法、自蔓延低溫燃燒法、等離子體法、高溫煅燒球形化等；化學(xué)制備方法主要包括氣相法、水熱合成法、自蔓延低溫燃燒法、溶膠-凝膠法、沉淀法和微乳液法等。目前工業(yè)上以物理法制備為主。
 

　　
　　火焰成球法的工藝流程為：首先對高純石英砂進(jìn)行粉碎、篩分和提純等前處理，然后將石英微粉送入燃氣-氧氣產(chǎn)生的高溫場(chǎng)中，進(jìn)行高溫熔融、冷卻成球，最終形成高純度球形硅微粉。該技術(shù)的關(guān)鍵是加熱裝置要求有穩定的溫度場(chǎng)、易于調節溫度范圍以及不要對石英粉造成二次污染。主要生產(chǎn)設備包括粉料定量輸送系統、燃氣量控制和混合裝置、氣體燃料高溫火焰噴槍、冷卻回收裝置等。該法生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，有利于進(jìn)行大規模工業(yè)生產(chǎn)，發(fā)展前景較好。
　　
　　等離子體技術(shù)的基本原理是利用等離子矩的高溫區將二氧化硅粉體熔化，由于液體表面張力的作用形成球形液滴，然后在快速冷卻過(guò)程中形成球形化顆粒。采用高頻等離子體熔融法制備球形石英粉，溫度范圍適中、控制平穩、產(chǎn)量高，可達到較高球化率，因而是一種較合適的生產(chǎn)方法。其原理與工藝與火焰熔融法類(lèi)似，主要是將高溫熱源變?yōu)榈入x子體發(fā)生器。
　　
　　2、球形硅微粉的工程應用前景分析
　　
　?。?）市場(chǎng)前景分析
　　
　　一般的硅微粉為不規則的角形結構，盡管其成本較低，但其具有較差的流動(dòng)性和在加工中易損傷模具，因此，角形硅微粉難以廣泛應用于大規模與超大規模集成電路。隨著(zhù)現代微電子技術(shù)向高集成度、高密度和小型化方向快速發(fā)展，市場(chǎng)對大規模與超大規模集成電路的環(huán)氧塑封料中球形硅微粉的需求越來(lái)越大，要求也越來(lái)越高。用于集成電路封裝的環(huán)氧塑封料中的硅微粉用量一般占70～90wt%，當集成度為1～4M時(shí)，要求加入部分球形硅微粉；而集成度為8～16M時(shí)，則要求必須全部使用球形硅微粉。
　　
　　由于日本、美國等國外生產(chǎn)廠(chǎng)商對球形硅微粉的專(zhuān)用生產(chǎn)設備與技術(shù)實(shí)行壟斷和封鎖，導致我國高端球形硅微粉長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口，相關(guān)國產(chǎn)化生產(chǎn)設備與技術(shù)研發(fā)進(jìn)展較緩慢。隨著(zhù)國內微電子工業(yè)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對環(huán)氧塑封用球形硅微粉的要求與日俱增，球形硅微粉的市場(chǎng)應用前景良好。
　　
　?。?）經(jīng)濟與社會(huì )效益分析
　　
　　隨著(zhù)我國半導體集成電路與電子電工器件行業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)上對高檔球形硅微粉的需求量每年呈幾何倍數增長(cháng)。面對巨大的市場(chǎng)需求，突破高檔球形硅微粉的生產(chǎn)技術(shù)，打破國外產(chǎn)品的長(cháng)期壟斷對我國半導體集成電路與電子電工器件行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。同時(shí)，實(shí)現球形硅微粉產(chǎn)品的大規模國產(chǎn)化，將作為配合國家實(shí)現電子芯片國產(chǎn)化的重點(diǎn)基礎材料工程，也是推動(dòng)我國電子信息產(chǎn)業(yè)跨界技術(shù)整合，搶占先進(jìn)電子材料技術(shù)制高點(diǎn)的戰略舉措。
　　
　　球形硅微粉作為一種功能性工業(yè)材料，市場(chǎng)應用前景十分廣闊，行業(yè)發(fā)展空間巨大。據不完全統計，全球對各類(lèi)球形硅微粉的年均需求總量保守估計在50萬(wàn)噸以上，總市值約400億元左右，同時(shí)，該市場(chǎng)每年還保持著(zhù)20%左右的增幅。
　　
　　資料來(lái)源：《謝強,管登高,楊輝勇.火焰熔融法制備電子封裝用球形硅微粉制備與表征[J].當代化工研究,2022(11):18-20》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！