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電子封裝為什么要用熔融硅微粉?
新聞來源:    點擊數(shù):1892    更新時間:2017/4/12 9:49:06    收藏此頁

電子封裝為什么要用熔融硅微粉
        首先,球的表面流動性好,與樹脂攪拌成膜均勻,樹脂添加量小,并且流動性******,粉的填充量可達到******,重量比可達90.5%。因此,球形化意味著硅微粉填充率的增加,硅微粉的填充率越高,其熱膨脹系數(shù)就越小,導(dǎo)熱系數(shù)也越低,就越接近單晶硅的熱膨脹系數(shù),由此生產(chǎn)的電子元器件的使用性能也越好。
其次,球形化制成的塑封料應(yīng)力集中最小,強度******,當(dāng)角形粉的塑封料應(yīng)力集中為1時,球形硅微粉的應(yīng)力僅為0.6,因此,球形粉塑封料封裝集成電路芯片時,成品率高,并且運輸、安裝、使用過程中不易產(chǎn)生機械損傷。
其三,球形粉摩擦系數(shù)小,對模具的磨損小,使模具的使用壽命長,與角形粉的相比,可以提高模具的使用壽命達一倍,塑封料的封裝模具價格很高,有的還需要進口,這一點對封裝廠降低成本,提高經(jīng)濟效益也很重要。
球形硅微粉主要用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的封裝上,根據(jù)集程度(每塊集成電路標(biāo)準(zhǔn)元件的數(shù)量)確定是否球形硅微粉,當(dāng)集程度為1M到4M時,已經(jīng)部分使用球形粉,8M到16M集程度時,已經(jīng)全部使用球形粉。250M集程度時,集成電路的線寬為0.25μm,當(dāng)1G集程度時,集成電路的線寬已經(jīng)小到0.18μm,目前計算機處理器的CPU芯片,就達到了這樣的水平。這時所用的球形粉為更高檔的,主要使用多晶硅的下腳料制成正硅酸乙脂與四氯化硅水解得到SiO2,也制成球形其顆粒度為 10~20μm可調(diào)。這種用化學(xué)法合成的球形硅微粉比用天然的石英原料制成的球形粉要貴10倍,其原因是這種粉基本沒有放射性α射線污染,可做到0.02PPb以下的鈾含量。
當(dāng)集成程度大時,由于超大規(guī)模集成電路間的導(dǎo)線間距非常小,封裝料放射性大時集成電路工作時會產(chǎn)生源誤差,會使超大規(guī)模集成電路工作時可靠性受到影響,因而必須對放射性提出嚴格要求,而天然石英原料達到(0.2-0.4) PPb就為好的原料。
一般集成電路都是用光刻的方法將電路集中刻制在單晶硅片上,然后接好連接引線和管角,再用環(huán)氧塑封料封裝而成。塑封料的熱膨脹率與單晶硅的越接近,集成電路的工作熱穩(wěn)定性就越好。單晶硅的熔點為1415℃,膨脹系數(shù)為3.5PPM,熔融石英粉的為(0.3-0.5)PPM,環(huán)氧樹脂的為(30-50)PPM,當(dāng)熔融球形石英粉以高比例加入環(huán)氧樹脂中制成塑封料時,其熱膨脹系數(shù)可調(diào)到8PPM左右,加得越多就越接近單晶硅片的,也就越好。而結(jié)晶粉俗稱生粉的熱膨脹系數(shù)為60PPM,結(jié)晶石英的熔點為1996℃,不能取代熔融石英粉(即熔融硅微粉),所以中高檔集成電路中不用球形粉時,也要用熔融的角形硅微粉。這也是高檔球形粉想用結(jié)晶粉整形為近球形不能成功的原因所在。
80年代日本也走過這條路,效果不行,走不通;10年前,包括現(xiàn)在我國還有人走這條路,從以上理論證明此種方法是不行的,即高檔塑封料粉不能用結(jié)晶粉取代。是用熔融石英(即高純石英玻璃),還是用結(jié)晶硅微粉,哪一種為原料生產(chǎn)高純球形石英粉為好?根據(jù)試驗,專家認為:這個題已經(jīng)十分清楚,用天然石英SiO2,高溫熔融噴射制球,可以制得完全熔融的球形石英粉。用天然結(jié)晶石英制成粉,然后分散后用等離子火焰制成的球就是熔融的球,用火焰燒粉制得的球,表面光滑,體積也有收縮,更好用,日本提供的這種粉,用X射線光譜分析譜線完全是平的,也是全熔融球形石英粉,而國內(nèi)電熔融的石英,如連云港的熔融石英光譜分析不定型含量為95%,譜線仍能看出有尖峰,仍有5%未熔融。由此可見,生產(chǎn)球形石英粉,只要純度能達到要求,以天然結(jié)晶石英為原料******,其生產(chǎn)成本******,工藝路線更簡捷。

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