中國粉體網(wǎng)訊 2022年11月22-23日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“2022第六屆全國石英大會”在江蘇徐州隆重舉行！期間，我們邀請到深圳先進電子材料國際創(chuàng)新研究院的王寧副研究員做客“對話”欄目，圍繞電子封裝對二氧化硅粉體的性能要求，球形二氧化硅表面改性及其關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢等方面進行了探討交流。
粉體網(wǎng)：王寧老師，您好！請您給我們介紹一下深圳先進電子材料國際創(chuàng)新研究院的概況。
王寧研究員：我們深圳先進電子材料國際創(chuàng)新研究院簡稱電子材料院，是深圳先進技術(shù)研究院、深圳市政府和寶安區(qū)政府聯(lián)合創(chuàng)立的一家新型的科研機構(gòu)。我們整個研究院研究目標非常清晰，就是針對國家的卡脖子問題，解決集成電路里面的一些封裝材料的國產(chǎn)化問題，比如說環(huán)氧樹脂、二氧化硅微粉、聚酰亞胺，環(huán)氧塑封料、底部填充膠、絕緣膠膜等的國產(chǎn)化問題。目前我們和國內(nèi)一些龍頭企業(yè)的合作取得了一些進展，今天來會議現(xiàn)場給大家分享一下。
粉體網(wǎng)：請您講一下電子封裝對二氧化硅粉體的性能要求有哪些？
王寧研究員：對于電子封裝來說，它屬于半導(dǎo)體材料，所以對于二氧化硅的要求非常高，比如說純度要大于99.98%，離子含量一般要求要小于1~3ppm。另外就是放射性元素的含量，放射性鈾元素要小于1ppb，這樣做到芯片里面，可以避免造成失效問題。
另外對于硅微粉，我們要求無定型，確保各向同性，并且要求高填充，像EMC二氧化硅的填充率一般要達到90%甚至95%以上，對于底部填充膠也要70%以上，因為它要求低CTE，這樣可以更好地解決熱失配的問題。
粉體網(wǎng)：王老師，請問球形二氧化硅表面改性的關(guān)鍵問題是什么？
王寧：它的關(guān)鍵問題其實也是一個長期的問題，因為我們國內(nèi)的企業(yè)或者單位在做表面改性的時候，總是根據(jù)經(jīng)驗，粗略的由低到高做一些添加量實驗確定最優(yōu)值，而且普遍根據(jù)粉體的比表面積和改性劑的分子面積預(yù)估完整包覆的用量，然而這樣是不夠精確的。因為氧化硅表面不是100%可以利用的，它發(fā)生反應(yīng)的是表面的硅羥基，所以根據(jù)硅羥基來預(yù)測表面改性劑，才是比較精確的方法。那關(guān)鍵問題就是要精確測定粉體表面硅羥基的類型及含量，用于精確預(yù)測表面改性劑的用量及接枝率。
另外的關(guān)鍵問題在于改性設(shè)備怎么去選？要根據(jù)你的粒度、用途來進行優(yōu)選。還有就是改性劑的種類，這完全是一個高度定制化的課題，因為不同的封裝材料里面可能樹脂基體不一樣，有機機體不一樣，需要用的硅烷偶聯(lián)劑也就不同，比如說環(huán)氧樹脂基體的可能就需要環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑改性多一些，像高頻高速基板里面，可能需要一些低極性的乙烯基改性劑，有利于降低介電常數(shù)和損耗。
還有一個比較關(guān)鍵的問題，就是怎么評價的問題，以前基本上都是從粘度有沒有降低，流動性有沒有提高等一些比較大的方面考慮。其實應(yīng)該從根上去考慮問題，比如從能量的角度，即粉體改性之后和樹脂基體到底匹不匹配，是從表面能上來考慮的，這些需要一些比較高端的儀器去檢測。以前大家都是從接觸角去推導(dǎo)，存在不夠精確的問題，目前有最先進的iGC（反向氣相色譜），可以精確測試表面能。目前我們電子材料院這個平臺上有相關(guān)測試設(shè)備，相關(guān)的單位如果需要，可以委托測試或項目合作。
粉體網(wǎng)：球形二氧化硅的表面改性的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？
王寧研究員：它的關(guān)鍵技術(shù)就是定性定量分析技術(shù)。剛才在會議上提到的定量檢測就是我們跟企業(yè)合作推出的一個檢測團標，是用酸堿滴定法來精確地測量表面硅羥基的含量，另外就是干法改性技術(shù)需要多少溫度？攪拌的工藝是什么樣子？偶聯(lián)劑的霧化到底應(yīng)該怎么樣？改性的設(shè)備怎么設(shè)計？我們目前跟上海一家企業(yè)合作共同設(shè)計了一款國產(chǎn)改性機，目前的應(yīng)用效果非常好，希望以后能夠被國內(nèi)廠家和科研單位廣泛采用。
粉體網(wǎng)：您認為球形二氧化硅表面改性的發(fā)展趨勢是怎樣的？
王寧研究員：因為表面改性是一個非常定制化的一個業(yè)務(wù)，所以它的趨勢取決于客戶的需求和封裝技術(shù)的發(fā)展要求。比如客戶需要做高頻高速基板，必須要把Df降下去，這時候就需要用一些非水溶劑稀釋的低極性改性劑進行氣相法改性。
封裝技術(shù)目前是往小芯片，3D封裝發(fā)展，比如說多層的封裝疊加技術(shù)，這個需要硅微粉越來越小甚至到納米級。普通的像干法的混合改性，可能就不太合適了，可能需要一個流化床的氣相改性，粉體要高度流態(tài)化，改性劑要氣化，還有生產(chǎn)-改性一體化、連續(xù)化，這些可能是一個未來的發(fā)展趨勢。
粉體網(wǎng)：感謝王老師的分享。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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