在各類電子產品中，添加功能填料一直是提升產品性能的有效途徑。例如隨著5G技術的迅猛發展，高頻信號傳輸的需求日益增加，而無機填料具有良好的導熱性能和介電性能，可以有效提高印制電路板（PCB）的導熱性能和信號傳輸速率，滿足高頻信號傳輸的要求；功率模塊由于功耗變大，發熱量提升，也急需導熱性能更優異的新型導熱填料；其他填料類型還有阻燃填料、導電填料、電磁屏蔽填料等。

下面就跟著小編一起來看看目前市場上有哪些用途較廣、具有新興市場發展潛力的電子級填料吧。

1.電子級硅微粉

硅微粉即二氧化硅粉體，是具有優異性能的功能性填料，其下游非常廣泛，涵蓋了覆銅板、環氧塑封料、電工絕緣材料、膠黏劑、陶瓷、涂料、精細化工、高級建材等領域，但各領域所需硅微粉質量要求差異較大，電子級應用一般對硅微粉質量要求更高，如在芯片包封材料中填充提高環氧樹脂硬度，降低線性膨脹系數與固化收縮率，減少內應力，接近芯片線性膨脹系數；覆銅板中填充基于其良好介電性能，提高信號傳輸速度和傳輸質量，同時亦有降成本考慮，因此電子級應用對硅微粉廠商的技術實力及經驗積累要求更高。

硅微粉產品及應用

按顆粒形貌可將硅微粉分為角形和球形硅微粉兩大類，角形粉又可以進一步分為結晶硅微粉和熔融硅微粉。從結晶和熔融兩種角形粉的對比來看，結晶粉優勢主要在導熱和硬度兩方面，對應散熱性和耐磨性較好；但熱膨脹系數較大導致其耐熱沖擊不及熔融粉，同時介電性能較熔融粉也有明顯差距；從成本角度看，熔融粉價格約為結晶粉兩倍，從經濟效益角度考慮結晶粉仍有其市場需求空間。從角形粉和球形粉的對比來看，球形粉在各項性能指標上都明顯優于角形粉，對于產品性能、可靠性要求越高，越傾向于用球形粉產品，同時價格相對昂貴。

結晶/熔融/球形硅微粉的物理特性對比

電子級硅微粉目前兩大重點下游分別為覆銅板( CCL)、環氧塑封料(EMC)，目前也逐步拓展應用至底部填充材料和積層膠膜等領域中，終端應用涵蓋消費電子、服務器、汽車電子等多領域。其中塑封料是電子封裝的重要主材料之一，且國內外集成電路封裝多以環氧塑封料應用為主。集成電路封裝后需要達到高耐潮、低應力、低α射線、耐浸焊和回流焊等要求，因此需要在其樹脂基體充添加大量的無機填料，常見的環氧塑封料的主要組成為填充料（60％～90％）、環氧樹脂（18％以下）、固化劑（9％以下）、添加劑（3％~7%左右）。目前環氧塑封料添加的填料主要是硅微粉，其具備的一個重要優勢在于可以讓塑封料的熱膨脹率與集成電路單晶硅更為接近（環氧樹脂和二氧化硅的熱膨脹系數相差近100倍），保證集成電路工作的熱穩定性，同時減小內應力、防潮、增加塑封料強度等亦是硅微粉在EMC中應用的重要優勢。

芯片外層包覆保護材料一般為環氧塑封料

目前，集成電路朝著大規模、高集成度發展，對于EMC中所用的硅微粉要求提高，在顆粒形狀方面也提出了球形化要求，一般SOP、SOT及以上的封裝等級均主要采用球形粉。相較于角形粉，球形粉主要的優勢在：1）球表面流動性好，與樹脂攪拌成膜均勻，填充率更高，減少樹脂添加量，進而熱膨脹系數越?。?）添加球形粉的塑封料應力集中小，強度高，因此封裝芯片成品率高，不易產生機械損傷；3）球形粉摩擦系數小，進而對模具磨損小。球形硅微粉具體性能指標主要體現為球化度、粒徑、純度、α射線等，高端封裝用球形粉最高可達單噸百萬元。

EMC行業發展趨勢及所需填料情況

電子級硅微粉另一大重要領域即為覆銅板的填充料，一方面因為其普遍較低的價格可以降低成本，另一方面則可以改進覆銅板的性能。覆銅板用硅微粉早期多用的是結晶和熔融兩類角形硅微粉，結晶粉雖然整體性能不及熔融粉，但因其具備較強的價格優勢，從成本角度考慮仍有較大的市場。球形硅微粉由于具有高填充、流動性好、介電性能優異、熱膨脹系數小、應力小的特點，在高填充、高可靠性的高性能覆銅板中應用更為廣泛。如關注介電性能的高頻高速覆銅板，關注低熱膨脹系數、高模量的封裝載板等。同時，部分高端熔融硅微粉通過更好的生產工藝也能夠達到高頻高速覆銅板的介電性能要求，因此部分高端覆銅板用硅微粉也涉及高等級角形粉的使用。在5G及AI等拉動下，高端服務器等需求增長拉動封裝載板用覆銅板、射頻/微波覆銅板、高速數字覆銅板需求持續增長。

高頻高速覆銅板對硅微粉的相關性能要求

2.Low-α球形氧化鋁

Low-α球形氧化鋁是一種低α射線指標的納米級球形氧化鋁材料，其具有α射線含量低、導熱性高、絕緣性優、粒徑分布可調、球形化率高、體積填充率高、磁性異物含量低等優點，主要作為功能填料用于高性能或具有特殊用途的芯片封裝場景，屬于先進芯片封裝材料之一。

低放射性球形氧化鋁在PoP（Package on Package，疊層封裝）技術應用較為廣泛，主要原因在于PoP通常會將多個芯片疊加，從而達到提高封裝密度的目的，但器件厚度的增加會造成芯片工作時產生的熱量排到外部的難度大幅增加，影響芯片的穩定性和可靠性。針對導熱及散熱問題，在封裝用EMC環節通過添加Low-α球鋁填料的方式可以對其散熱能力進行設計優化，同時對低放射性（即Low-α）的控制亦能夠避免芯片工作時受α射線影響。α粒子來源于導體器件各種制造和封裝材料中存在的天然放射性元素，主要是痕量的鈾（U）、釷(Th)等雜質，在半導體器件高密度化和高容量化趨勢下可能會使其產生“軟誤差”。通過對α射線的控制可以保證產品的穩定性，且特別適用于預防由α射線引起的記憶裝置操作故障。

α射線會導致“軟誤差”

而目前AI技術正飛速發展，伴隨著英偉達AI芯片的熱賣，HBM（高帶寬內存）成為了時下存儲中最為火熱的一個領域，不論是三星、海力士還是美光，都投入了大量研發人員與資金，力圖走在這條賽道的最前沿。而HBM封裝用填料需用TopCut 20um以下球硅及Low-α球鋁，分別匹配熱膨脹系數和散熱要求，同時控制α射線，各司其職缺一不可。

從AI服務器結構角度測算單顆HBM填料用量

擴展閱讀：3000元/kg的Low-α射線球形氧化鋁，半導體高端封裝材料

3.新能源汽車用導熱球形氧化鋁

熱界面材料是兩種材料之間的填充物，填充接合部分的微間隙，減少熱傳遞阻抗，是芯片和散熱器之間重要的熱傳導通道，主要包括導熱硅脂、導熱墊片、導熱膠等材料，在電子元器件中較為常見。熱界面材料通常以樹脂為基體，但是樹脂導熱系數較低，因此需要加入各類導熱填料來提升熱界面材料的導熱性。氧化鋁雖然不是導熱能力最強的填料，但其來源廣泛、價格低、且在聚合物基體中填充量大，具備高導熱、低填充粘度、高性價比的優異特性，因此在熱界面材料中被廣泛用作導熱填料，且球形氧化鋁應用廣泛，球形粉好處在于比表面積小，球形度高，粘度非常小，容易添加到導熱硅膠中，導熱性能也更優。據統計，一輛家庭用的新能源汽車中電池板重量約150-400kg，有機硅導熱灌封膠的使用量約20-50kg，需求大量的導熱填料。

磷酸鐵鋰硬殼電芯電池包結構

擴展閱讀：

1.球形氧化鋁粉體宏量化制備技術盤點

2.不同鋁源制備的球形氧化鋁粉體有何不同？

目前高端電子填充料市場集中度高，電子級高端填料由于其對電子產品性能穩定性產生關鍵影響，因此下游客戶在選擇供應商上非常謹慎，市場仍處于較為封閉壟斷的狀態。國內球形硅微粉近些年已開始逐步擴大市場，但在Low-α控制、納米級產品、磁性異物控制方面，日本廠商仍處于行業領先地位，全球能達到相關高要求企業較少。

而在球形氧化鋁方面，由于近幾年新能源汽車市場快速發展，吸引了大量的資本進入新能源產業，最終使得導熱粉體行業企業數量增加。國內球形氧化鋁新建項目與產能增長較快，使得產品供給增加，產品價格競爭加劇。但球形氧化鋁粉體產品技術壁壘較高，最大的技術難點在于球化工藝和生產設備的研發，目前相關設備的創新研發仍有較大的提升空間。此外，行業下游應用領域廣泛，不同細分場景對導熱粉體的性能需求差異性很大，不同細分應用場景會根據自身使用需要選擇具體型號的球形氧化鋁，如何隨著下游對導熱材料的性能要求提升而開發相應的定制化導熱產品，也是該領域持續性關注的問題。

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