集成電路在信息技術(shù)領(lǐng)域具有重要地位，受物聯(lián)網(wǎng)、新能源智能汽車(chē)、智能終端制造、新一代移動(dòng)通信等下游市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)，集成電路行業(yè)飛速發(fā)展。高頻、高功率的集成電路制造需要性能更加優(yōu)越的材料以滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)升級(jí)的需求。
二氧化硅的獨(dú)到之處
在硅芯片封裝過(guò)程中使用的各種材料包括引線框架材料、金屬引線以及封裝材料都必須具有相近的熱膨脹系數(shù)，才能保證在使用過(guò)程中器件不開(kāi)裂脫落，而實(shí)際上環(huán)氧樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)比硅單晶芯片和引線、引線框架材料都大，所以在塑封料中加入適量低膨脹系數(shù)的填充劑，如SiO2等，可以降低固化物的熱膨脹系數(shù),從而減少塑封料固化后的收縮，同時(shí)也可明顯改善材料的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和體積電阻率，降低成本等。
各種封裝樹(shù)脂材料及半導(dǎo)體器件構(gòu)成材料的熱膨脹系數(shù)圖
以往覆銅箔板例如（CEM3）中運(yùn)用填料時(shí)，多采用氫氧化鋁和氫氧化鎂，但氫氧化鋁不耐熱沖擊，200多℃就開(kāi)始分解，而氫氧化鎂的價(jià)格偏貴。二氧化硅填料用在覆銅箔板中更具有性能方面的優(yōu)勢(shì)，而且價(jià)格與氫氧化鋁相當(dāng)。
以二氧化硅、氫氧化鋁、氫氧化鎂作填料的基材的性能比較表
類(lèi)型 | 二氧化硅 | 氫氧化鋁 | 氫氧化鎂 |
耐熱沖擊性（288℃/20s，室溫冷卻10s為一循環(huán)） | 9次循環(huán) | 4次循環(huán) | 6次循環(huán) |
抗剝強(qiáng)度（常態(tài)） | 1.98N/mm | 1.81N/mm | 1.32N/mm |
彎曲強(qiáng)度（常態(tài)） | 210.3MPa | 192.8MPa | 185.9MPa |
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 | 135.3/137.4℃ | 131.8/132.4℃ | 127.5/128.2℃ |
熱膨脹系數(shù)（z向，T260) | 229μm/m℃ | 253μm/m℃ | 247μm/m℃ |
介電常數(shù)（1MHz) | 4.13 | 4.40 | 4.54 |
介電損耗角正切（1MHz） | 0.0212 | 0.0225 | 0.0205 |
耐堿性 | OK | 白紋 | OK |
膠水旋轉(zhuǎn)粘度（20℃） | 880 | 1340 | 1080 |
球形二氧化硅的優(yōu)勢(shì)
二氧化硅具有良好的介電性能、較低的熱膨脹系數(shù)等綜合性能，在環(huán)氧塑封料以及覆銅板中使用廣泛。二氧化硅的高填充可以降低成本、提高熱導(dǎo)率、降低熱膨脹系數(shù)、增加強(qiáng)度, 但是隨著填充量的增多, 體系粘度會(huì)急劇增加,材料的流動(dòng)性、滲透性變差, 二氧化硅在樹(shù)脂中的分散困難, 易出現(xiàn)團(tuán)聚的問(wèn)題。如何進(jìn)一步提高二氧化硅在材料中的填充量，從而降低材料的熱膨脹系數(shù)，是環(huán)氧塑封料以及覆銅板行業(yè)研究的重要課題。
二氧化硅的形狀是決定填充量的重要因素之一。與熔融型（角形）二氧化硅相比，球形二氧化硅具有更高的堆積密度和均勻的應(yīng)力分布，因此可增加體系的流動(dòng)性，降低體系粘度。
不同類(lèi)型二氧化硅的主要應(yīng)用性能比較表
在環(huán)氧塑封料行業(yè)，熔融型（角形）二氧化硅填充量一般低于總量的70%(重量比)，采用球形二氧化硅后,填充量最高可達(dá)94%；在覆銅板行業(yè)，熔融型（角形）二氧化硅填充量一般低于總量的40%，采用球形二氧化硅后，填充量最高可達(dá)60%。因此盡管球形二氧化硅價(jià)格較高，由于其特有的優(yōu)異性能，球形二氧化硅越來(lái)越被覆銅板行業(yè)所青睞。
火焰法球形二氧化硅生產(chǎn)技術(shù)主要掌握在日本、美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家手中, 特別是日本的球形二氧化硅生產(chǎn)技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先水平。目前我國(guó)能夠生產(chǎn)高純球形二氧化硅、亞微米級(jí)球形二氧化硅的企業(yè)數(shù)量很少, 主要分布于江蘇連云港、安徽蚌埠、浙江湖州等地區(qū)。球形二氧化硅是集成電路封裝以及覆銅板的關(guān)鍵核心原材料, 關(guān)乎到國(guó)家的信息和國(guó)防安全，其重要性不容忽視。
國(guó)內(nèi)外球形二氧化硅生產(chǎn)廠家
隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料的性能要求也不斷提高，球形二氧化硅由于填充量高、流動(dòng)性好、熱膨脹系數(shù)小、應(yīng)力小、介電性能優(yōu)異等特點(diǎn)，符合集成電路行業(yè)發(fā)展的需要。隨著國(guó)內(nèi)球形二氧化硅生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提升，產(chǎn)品價(jià)格的進(jìn)一步降低，球形二氧化硅在集成電路中的應(yīng)用有望進(jìn)一步擴(kuò)展，從而帶動(dòng)集成電路性能和技術(shù)的提升。
參考來(lái)源：
[1] 球形二氧化硅在覆銅板中的應(yīng)用，柴頌剛、劉潛發(fā)、曾耀德、李曉冬、曹家凱。
[2] SiO2形貌及粒徑對(duì)聚烯烴復(fù)合樹(shù)脂介電特性的影響研究，張芳芳。
[3] 二氧化硅在覆銅板中的應(yīng)用，楊艷、曾憲平。
[4] 硅芯片封裝用球形SiO2與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備工藝與性能研究，艾常春。
粉體圈 小鄭
作者：粉體圈
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