中國粉體網訊 2022年11月22-23日，由中國粉體網主辦的“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鍵技術和發展趨勢等方面進行了探討交流。
粉體網：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新研究院簡稱電子材料院，是深圳先進技術研究院、深圳市政府和寶安區政府聯合創立的一家新型的科研機構。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化問題，比如說環氧樹脂、二氧化硅微粉、聚酰亞胺，環氧塑封料、底部填充膠、絕緣膠膜等的國產化問題。目前我們和國內一些龍頭企業的合作取得了一些進展，今天來會議現場給大家分享一下。
粉體網：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：王老師，請問球形二氧化硅表面改性的關鍵問題是什么？
王寧：它的關鍵問題其實也是一個長期的問題，因為我們國內的企業或者單位在做表面改性的時候，總是根據經驗，粗略的由低到高做一些添加量實驗確定最優值，而且普遍根據粉體的比表面積和改性劑的分子面積預估完整包覆的用量，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，它發生反應的是表面的硅羥基，所以根據硅羥基來預測表面改性劑，才是比較精確的方法。那關鍵問題就是要精確測定粉體表面硅羥基的類型及含量，用于精確預測表面改性劑的用量及接枝率。
另外的關鍵問題在于改性設備怎么去選？要根據你的粒度、用途來進行優選。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，需要用的硅烷偶聯劑也就不同，比如說環氧樹脂基體的可能就需要環氧硅烷偶聯劑改性多一些，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和損耗。
還有一個比較關鍵的問題，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，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測試設備，相關的單位如果需要，可以委托測試或項目合作。
粉體網：球形二氧化硅的表面改性的關鍵技術有哪些？
王寧研究員：它的關鍵技術就是定性定量分析技術。剛才在會議上提到的定量檢測就是我們跟企業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需要多少溫度？攪拌的工藝是什么樣子？偶聯劑的霧化到底應該怎么樣？改性的設備怎么設計？我們目前跟上海一家企業合作共同設計了一款國產改性機，目前的應用效果非常好，希望以后能夠被國內廠家和科研單位廣泛采用。
粉體網：您認為球形二氧化硅表面改性的發展趨勢是怎樣的？
王寧研究員：因為表面改性是一個非常定制化的一個業務，所以它的趨勢取決于客戶的需求和封裝技術的發展要求。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。
封裝技術目前是往小芯片，3D封裝發展，比如說多層的封裝疊加技術，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，粉體要高度流態化，改性劑要氣化，還有生產-改性一體化、連續化，這些可能是一個未來的發展趨勢。
粉體網：感謝王老師的分享。
（中國粉體網編輯整理/初末）
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