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集成电路用硅微粉的制备技术及应用
806 2026-03-16

中国粉体网讯  硅微粉作为一种高性能无机非金属功能材料,主要以天然石英或熔融石英为原料,经过破碎、分级、研磨、磁选、浮选以及酸洗等一系列精细加工制备而成。其中,用球形硅微粉制成的环氧塑封料应力集中小、强度高,相较于角形硅微粉更适合用于集成电路,同时球形硅微粉可以减少相关产品制造时对设备和模具的磨损。


作为集成电路封装的核心填充材料,主要应用于环氧塑封料和覆铜板两大领域。在环氧塑封料中,硅微粉占比可达70-90%,其低热膨胀系数、优异的介电性能能有效降低塑封料内应力,减少芯片开裂风险,同时提升散热性和机械强度,保护芯片免受外部水分、尘埃侵蚀,适配97%以上的半导体封装场景。在覆铜板领域,硅微粉可提高板材耐热性、尺寸稳定性和钻孔精度,其中高球形度硅微粉因流动性好、填充率高,主要用于高频高速覆铜板、IC载板等高端场景,通过不同粒径粉体复配,进一步优化覆铜板的电性能和机械性能,支撑集成电路向小型化、高密度方向发展。


集成电路用球形硅微粉的制备技术主要分为物理法和化学法两大类,其中,物理法包括火焰熔融法、等离子体法等,化学法包括溶胶-凝胶法、微乳液法、化学沉淀法、喷雾法和气相法等。


物理法


火焰熔融法是一种将高纯石英砂进行研磨、筛分和提纯等处理后,送入燃气-氧气产生的高温场中,使粉体在高温下熔融,然后冷却,最终形成高纯度球形硅微粉的技术。


等离子体法是一种利用等离子体的高能量来处理材料的技术。与等离子体法相比,火焰熔融法工艺成熟简单,成本较低,容易控制,生产效率高,更容易实现工业化大规模生产。


化学法


溶胶-凝胶法就是在液相环境中,金属有机或无机化合物发生水解、缩合等一系列化学反应后,形成溶胶体系;溶胶体系经陈化后,体系中的胶粒会缓慢聚合形成凝胶,凝胶经过干燥、固化等处理后即得产品的一种方法。


微乳液法是利用表面活性剂,将2种原本互不相溶的溶剂乳化成均匀的微小的分散体系,这些微小的分散体系如同一个个微小反应器,固相粒子的形核、生长等过程被限制在单个微小反应器内,最终制得细小的球形颗粒的一种方法。


化学沉淀法通常以硅酸盐为硅源、无机酸或有机酸为酸化剂,适时加入表面活性剂,控制反应条件制得沉淀物,沉淀物经洗涤、干燥、煅烧后制得球形硅微粉。


喷雾法是一种制备粉体的常用技术,在制备球形硅微粉时,通常是将二氧化硅前驱体注入喷雾设备中,二氧化硅前驱体被雾化成细小液滴,在表面张力的作用下,液滴会趋于球形,经干燥后即得球形硅微粉。


气相法是一种直接利用气体或者采用一些技术手段将物质转变为气体,使之在气态下发生物理或化学反应,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。


采用化学法制备的球形硅微粉的纯度高,粒径均匀可控,但是溶胶-凝胶法和化学沉淀法等化学法制得的球形硅微粉易出现团聚现象。此外,化学法用到的原料尤其是普遍使用的表面活性剂的价格较贵,极大增加了生产成本,且存在有机杂质清除困难、工艺流程复杂、制备条件要求高以及对设备要求高的问题,因此,化学法制备球形硅微粉要实现工业化生产,还有很长一段路要走。


2026年4月17日,中国粉体网将在江苏东海举办“2026(第四届)集成电路及光伏用高纯石英材料产业发展大会”。届时,西南科技大学孙红娟教授将作《集成电路用硅微粉的制备技术及应用》的报告。她将在会上深度剖析硅微粉制备技术的突破与挑战,敬请关注。



参考来源:

钱晨光等.硅微粉表面改性及其应用研究进展

沈王强等.球形硅微粉的制备与表面改性技术研究进展


(中国粉体网编辑整理/九思)

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