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隨著微電子工業(yè)的迅猛發(fā)展,大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路對(duì)封裝材料的要求也越來越高,不僅要求對(duì)其超細(xì),而且要求其有高純度、低放射性元素含量,特別是對(duì)于顆粒形狀提出了球形化要求。硅微粉廠家生產(chǎn)的高純超細(xì)熔融球形石英粉(簡稱球形硅微粉)由于其有高介電、高耐熱、高耐濕、高填充量、低膨脹、低應(yīng)力、低雜質(zhì)、低摩擦系數(shù)等優(yōu)越性能,在大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的基板和封裝料中,成了不可缺少的材料。
為什么要球形化?首先,球的表面流動(dòng)性好,與樹脂攪拌成膜均勻,樹脂添加量小,并且流動(dòng)性好,粉的填充量可達(dá)到很高,重量比可達(dá)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)力集中小,強(qiáng)度高,當(dāng)角形粉的塑封料應(yīng)力集中為1時(shí),球形粉的應(yīng)力僅為0.6,因此,球形粉塑封料封裝集成電路芯片時(shí),成品率高,并且運(yùn)輸、安裝、使用過程中不易產(chǎn)生機(jī)械損傷。其三,球形粉摩擦系數(shù)小,對(duì)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(dá)一倍,塑封料的封裝模具價(jià)格很高,有的還需要進(jìn)口,這一點(diǎn)對(duì)封裝廠降低成本,提高經(jīng)濟(jì)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(shí),已經(jīng)部分使用球形粉,8M到16M集程度時(shí),已經(jīng)全部使用球形粉。250M集程度時(shí),集成電路的線寬為0.25μm,當(dāng)1G集程度時(shí),集成電路的線寬已經(jīng)小到0.18μm,目前計(jì)算機(jī)PⅣ 處理器的CPU芯片,就達(dá)到了這樣的水平。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 -(10~20)μm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)集程度大時(shí),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(shí)集成電路工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生源誤差,會(huì)使超大規(guī)模集成電路工作時(shí)可靠性受到影響,因而須對(duì)放射性提出嚴(yán)格要求。而天然石英原料達(dá)到(0.2~0.4) PPb就為好的原料?,F(xiàn)在國內(nèi)使用的球形粉主要是天然原料制成的球形粉,并且也是進(jìn)口粉。
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