為什么球形二氧化硅是集成電路制造的“天選材料”？ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
集成電路在信息技術領域具有重要地位，受物聯網、新能源智能汽車、智能終端制造、新一代移動通信等下游市場需求驅動，集成電路行業飛速發展。高頻、高功率的集成電路制造需要性能更加的材料以滿足產業升級的需求。
一 二氧化硅的獨到之處 在硅芯片封裝過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，才能保證在使用過程中器件不開裂脫落，而實際上環氧的熱膨脹系數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的填充劑，如SiO2等，可以降低固化物的熱膨脹系數,從而減少塑封料固化后的收縮，同時也可明顯改善材料的機械性能、熱穩定性和體積電阻率，降低成本等。
各種封裝樹脂材料及半導體器件構成材料的熱膨脹系數圖
以往覆銅箔板例如（CEM3）中運用填料時，多采用和，但不耐熱沖擊，200多℃就開始分解，而的價格偏貴。二氧化硅填料用在覆銅箔板中更具有性能方面的優勢，而且價格與相當。
以二氧化硅、、作填料的基材的性能比較表
二 球形二氧化硅的優勢 二氧化硅具有良好的介電性能、較低的熱膨脹系數等綜合性能，在環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、提高熱導率、降低熱膨脹系數、增加強度, 但是隨著填充量的增多, 體系粘度會急劇增加,材料的流動性、滲透性變差, 二氧化硅在樹脂中的分散困難, 易出現團聚的問題。如何進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，是環氧塑封料以及覆銅板行業研究的重要課題。 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力分布，因此可增加體系的流動性，降低體系粘度。
不同類型二氧化硅的主要應用性能比較表 在環氧塑封料行業，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,填充量可達94%；在覆銅板行業，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，填充量可達60%。因此盡管球形二氧化硅價格較高，由于其的優異性能，球形二氧化硅越來越被覆銅板行業所青睞。 火焰法球形二氧化硅生產技術主要掌握在日本、美國、韓國等國家手中, 特別是日本的球形二氧化硅生產技術一直處于水平。目前我國能夠生產高純球形二氧化硅、亞微米級球形二氧化硅的企業數量很少, 主要分布于江蘇連云港、安徽蚌埠、浙江湖州等地區。球形二氧化硅是集成電路封裝以及覆銅板的關鍵核心原材料, 關乎到國家的信息和國防安全，其重要性不容忽視。 隨著大規模集成電路技術的發展，對材料的性能要求也不斷提高，球形二氧化硅由于填充量高、流動性好、熱膨脹系數小、應力小、介電性能優異等特點，符合集成電路行業發展的需要。隨著國內球形二氧化硅生產技術水平的不斷提升，產品價格的進一步降低，球形二氧化硅在集成電路中的應用有望進一步擴展，從而帶動集成電路性能和技術的提升。
參考來源： [1] 球形二氧化硅在覆銅板中的應用，柴頌剛、劉潛發、曾耀德、李曉冬、曹家凱。 [2] SiO2形貌及粒徑對聚烯烴復合樹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用，楊艷、曾憲平。 [4] 硅芯片封裝用球形SiO2與環氧樹脂復合材料的制備工藝與性能研究，艾常春。
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