Aplicación y rendimiento de la tecnología de polvo de sílice esférico
El polvo de sílice esférico se utiliza principalmente para empaquetar circuitos integrados a gran escala y también se usa en campos de alta tecnología como aviación, aeroespacial, química fina, discos ópticos borrables, sustratos electrónicos de gran superficie, especiales. cerámica y cosmética diaria. Cuando se utiliza como relleno en sistemas de resina epoxi, se puede ahorrar una gran cantidad de resina epoxi.
Principales usos y propiedades del polvo esférico
¿Por qué esferoidizar? En primer lugar, la superficie de la bola tiene buena fluidez y se mezcla uniformemente con la resina para formar una película. La resina se añade en pequeña cantidad y tiene la mejor fluidez. La cantidad de relleno de polvo es la más alta y la proporción de peso puede alcanzar 90,5. Entonces, la esferoidización significa que aumenta la tasa de llenado del polvo de sílice. Cuanto mayor sea la tasa de llenado del polvo de silicio, menor será su coeficiente de expansión térmica, menor será la conductividad térmica y cuanto más cerca esté del coeficiente de expansión térmica del silicio monocristalino, mejor será el rendimiento de los componentes electrónicos producidos por este método. En segundo lugar, los materiales de embalaje de plástico en polvo esféricos tienen la menor concentración de tensiones y la mayor resistencia. Cuando la concentración de tensión del material de moldeo en polvo angular es 1, la tensión del polvo esférico es sólo 0,6. Por lo tanto, cuando se encapsulan chips de circuitos integrados con materiales de embalaje de plástico en polvo esféricos, la tasa de rendimiento es alta y es menos probable que se produzcan daños mecánicos durante el transporte, la instalación y el uso. En tercer lugar, el polvo esférico tiene un coeficiente de fricción pequeño, lo que provoca un menor desgaste del molde y una larga vida útil del molde. En comparación con el polvo angular, la vida útil del molde se puede duplicar. Los moldes de embalaje para materiales de embalaje de plástico son caros y algunos deben importarse, lo que también es importante para que las fábricas de embalaje reduzcan costos y mejoren los beneficios económicos.
El polvo de sílice esférico se utiliza principalmente para envasar circuitos integrados de gran y ultra gran escala. El uso de polvo de sílice esférico se determina en función del grado de integración (el número de componentes estándar en cada circuito integrado). Cuando el grado de integración es de 1 M a 4 M, el polvo esférico se ha utilizado parcialmente, y cuando el grado de integración es de 8 M a 16 M, el polvo esférico se ha utilizado por completo. En el nivel 250M, el ancho de línea del circuito integrado es de 0,25 μm. En el nivel 1G, el ancho de línea del circuito integrado ha sido tan pequeño como 0,18 μm. El chip de CPU actual del procesador P ⅳ de la computadora ha alcanzado este nivel. . El polvo esférico utilizado en este momento es de gama más alta, utilizando principalmente residuos de silicio policristalino para producir ortosilicato de etilo e hidrolizando tetracloruro de silicio para obtener sílice. También se puede producir polvo esférico con un tamaño de partícula ajustable de -(10 ~ 20) μm. , El polvo de sílice esférico sintetizado químicamente es 10 veces más caro que el polvo esférico elaborado a partir de materias primas naturales de temporada, porque este polvo básicamente no está contaminado por rayos alfa radiactivos y puede alcanzar un contenido de uranio de menos de 0,02 PPb cuando el nivel de integración es. grande, entre VLSI El espacio entre cables es muy pequeño Cuando el material de embalaje es radiactivo, el circuito integrado producirá errores de fuente y afectará la confiabilidad de VLSI. Por lo tanto, se deben imponer requisitos estrictos para la radiactividad. Es mejor cuando las materias primas naturales de temporada alcanzan (0,2 ~ 0,4) ppb. El polvo esférico que se utiliza actualmente en China está hecho principalmente de materias primas naturales y también es polvo importado. Los circuitos integrados generalmente se fabrican grabando circuitos en obleas de silicio monocristalino, luego conectando cables y esquinas de tubos y luego encapsulándolos con sellador de plástico epoxi. Cuanto más cercano esté el coeficiente de expansión térmica del material de embalaje de plástico al silicio monocristalino, mejor será la estabilidad térmica del circuito integrado.
El punto de fusión del silicio monocristalino es de 1415 °C, el coeficiente de expansión es de 3,5 ppm, el polvo de sílice fundida es de (0,3 ~ 0,5) ppm y la resina epoxi es de (30 ~ 50) ppm. Cuando se agrega una alta proporción de polvo de cuarzo esférico fundido a la resina epoxi para fabricar materiales de embalaje de plástico, su coeficiente de expansión térmica se puede ajustar a aproximadamente 8 PPM. Cuanto más se agrega, más se acerca a una oblea de silicio monocristalino. El polvo cristalino, comúnmente conocido como polvo crudo, tiene un coeficiente de expansión térmica de 60 ppm y un punto de fusión de cristalización de 1996 °C. No puede reemplazar el polvo de cuarzo fundido (es decir, el polvo de sílice fundida). Por lo tanto, cuando los circuitos integrados de alta gama no utilizan polvo esférico, también se debe utilizar polvo de silicio angular fundido. Esta es también la razón por la que el polvo esférico de alta calidad no se puede moldear en una forma casi esférica utilizando polvo cristalino. Japón también recorrió este camino en los años 1980, pero los resultados no fueron buenos. Hace diez años, y aún hoy, la gente en nuestro país sigue este camino. De la teoría anterior se demuestra que este método no es factible. Es decir, el polvo para envases de plástico de alta calidad no puede sustituirse por polvo cristalizado.
¿Cuál es mejor, el tiempo de fusión (es decir, el tiempo de vidrio de alta pureza) o el tiempo de cristalización para producir polvo de cuarzo esférico de alta pureza? Según los experimentos, los expertos creen que la cuestión está muy clara. Utilizando sílice natural estacional como materia prima, se puede producir polvo de cuarzo esférico mediante fusión y pulverización a alta temperatura. Las esferas hechas de polvo cristalino natural y luego dispersadas con una llama de plasma son esferas fundidas. Las bolas hechas de polvo sinterizado a la llama tienen una superficie lisa, un volumen reducido y son más fáciles de usar. El polvo proporcionado por Japón es completamente plano en el análisis del espectro de rayos X y también es polvo de cuarzo esférico completamente fundido. Sin embargo, el tiempo de fusión nacional, como el análisis del espectro del tiempo de fusión en Lianyungang, muestra que el contenido amorfo es 95 y la línea espectral aún se puede ver, con un valor máximo de 5. Por lo tanto, siempre que la pureza del polvo de cuarzo esférico pueda cumplir con los requisitos, es mejor utilizar cristales naturales como materia prima, con el costo de producción más bajo y una ruta de proceso más simple.