Sférický prášok oxidu kremičitého pre aplikácie elektronického balenia

Neustála miniaturizácia polovodičových zariadení a vzostup veľmi veľkej integrácie (VLSI) si vyžadujú obalové materiály, ktoré dokážu zvládnuť extrémne tepelné a mechanické namáhanie. Tradičné hranaté kremičité plnivá zlyhávajú pri vysokej hustote plnenia, ktorá je potrebná pre pokročilé triesky. Spôsobujú neprijateľné výkyvy viskozity v epoxidových formovacích zmesiach (EMC), silné abrazívne opotrebenie výrobných nástrojov a zvýšené riziko zametania drôtu alebo praskania triesok. Na dosiahnutie miery plnenia až 90 % pri zachovaní spracovateľnosti musia inžinieri prejsť na špecializované sférický prášok oxidu kremičitého na elektronické balenie . Tento prechod rieši reologické prekážky, čo umožňuje husté naplnenie plniva bez toho, aby sa ohrozili tokové charakteristiky nevytvrdenej živice. Preskúmame kritériá technického hodnotenia, výrobné metódy, výkonnostné kompromisy a implementačné riziká pri získavaní týchto materiálov.

• Morfológia diktuje tok: Silikónový prášok s vysokou sféricitou je nevyhnutný na dosiahnutie maximálnej hustoty balenia (až 90 %) v EMC a podvýplňových živiciach pri zachovaní nízkej viskozity a zabránení zametaniu drôtu počas zapuzdrenia.

• Čistota zabraňuje zlyhaniu: Sférický prášok oxidu kremičitého vysokej čistoty (99,9 %+) s prísne kontrolovanými iónovými nečistotami a nízkymi emisiami alfa častíc je nesporný, aby sa zabránilo jemným chybám v pamäťových zariadeniach a korózii v integrovaných obvodoch.

• Optimalizácia PSD je kritická: Výber správnej distribúcie veľkosti častíc (PSD) – zvyčajne zmiešavacie veľkosti medzi 0,01 μm a 50 μm, so špecifickými tesnými rezmi ako 2,5 μm pre pokročilé podvýplne – je primárnou pákou na vyváženie zníženia koeficientu tepelnej rozťažnosti (CTE) s tekutosťou živice.

• Výrobná metóda je dôležitá: Syntézna metóda dodávateľa (napr. fúzia plameňom vs. sol-gél) zásadne určuje základnú čistotu, konzistenciu sférickosti a vhodnosť pre špecifické segmenty konečného použitia.

• Povrchová úprava zmierňuje riziko: Neupravený ultrajemný sférický oxid kremičitý je náchylný na aglomeráciu; vyhodnotenie schopnosti dodávateľa modifikovať povrch (napr. silánové spojovacie činidlá) je rozhodujúce pre zabezpečenie rovnomernej disperzie.

Úloha sférického prášku oxidu kremičitého v elektronickom balení

Definovanie kritérií úspechu

Moderné polovodičové obaly fungujú pod prísnymi fyzickými obmedzeniami. Zapuzdrená látka musí poskytovať minimálnu tepelnú rozťažnosť, vysokú tepelnú vodivosť, absolútnu odolnosť proti vlhkosti a vysoký výrobný výnos. Kremíkové matrice majú veľmi nízky koeficient tepelnej rozťažnosti (CTE), typicky okolo 2,6 až 3,0 ppm/K. Neplnené epoxidové živice vykazujú oveľa vyššiu CTE, často presahujúcu 60 ppm/K. Medené rámy majú okolo 17 ppm/K. Tento závažný nesúlad vytvára obrovské termomechanické napätie počas teplotného cyklu. Ak sa toto napätie nezvládne, vedie k delaminácii na rozhraní pripájania matrice, únave spájkovaného spoja alebo katastrofickému prasknutiu matrice. Primárnou funkciou výplňového materiálu je preklenúť túto fyzickú medzeru. Naplnením živice plnivom s nízkym CTE inžinieri znížia CTE kompozitu pri zachovaní elektrických izolačných vlastností obalu.

Epoxidové formovacie zmesi (EMC) a výplňové živice

Pri formulácii EMC a podvýplňových živíc, práškový oxid kremičitý pre elektronické obaly pôsobí ako primárne funkčné plnivo. Tieto živice často obsahujú 70 % až 90 % hmotnostných oxidu kremičitého. Výplň chráni krehké kremíkové matrice pred fyzickým nárazom, vniknutím vlhkosti a chemickými nečistotami. Procesy prenosového tvarovania vyžadujú, aby EMC udržiavala nízku viskozitu (zvyčajne pod 15 Pa·s pri 175 °C), aby mohla prúdiť do zložitých dutín foriem. V kapilárnych výplniach používaných pre flip-chip dizajny sú požiadavky ešte prísnejšie. Plnivo musí pretekať cez medzery úzke 10 až 50 mikrometrov bez toho, aby sa usadzovalo alebo spôsobovalo dutiny. Guľový tvar umožňuje časticiam rolovať sa jedna cez druhú a cez jemné spájkovacie hrbolčeky, čím sa zabezpečuje rovnomerné rozloženie pod matricou a maximalizuje sa štrukturálna integrita finálnej zostavy.

Mikroelektronické substráty a meďou potiahnuté lamináty (CCL)

Okrem kvapalných enkapsulantov a formovacích zmesí sa sférický oxid kremičitý čoraz viac využíva pri výrobe pevných a flexibilných mikroelektronických substrátov. Pri vysokofrekvenčných laminátoch pokrytých meďou (CCL) používaných na komunikáciu 5G, automobilový radar (napr. systémy 77 GHz) a pokročilé serverové dosky je rozmerová stabilita prísnou požiadavkou. Začlenenie sférického oxidu kremičitého do substrátových matríc bismaleimid triazín (BT) alebo PTFE znižuje dielektrickú konštantu (Dk) a faktor rozptylu (Df). Oxid kremičitý prirodzene vykazuje nízke Dk približne 3,8 a Df približne 0,001. To minimalizuje stratu signálu pri vysokorýchlostnom prenose dát. Hladký povrch guľovitých častíc tiež zabraňuje mikrooderu jemných tkanín zo sklenených vlákien používaných v týchto laminátoch, čím sa zachováva mechanická pevnosť dosky počas lisovania a vŕtania.

Posun z uhlového na sférický

Prechod od uhlovo drveného oxidu kremičitého k sférickému oxidu kremičitému predstavuje zásadný posun v obalovom inžinierstve. Hranatý oxid kremičitý sa vyrába mechanickým frézovaním kremenných blokov. Je to lacné, ale výrazne obmedzuje mieru plnenia. Hranaté častice majú vysoký špecifický povrch (SSA). Vysoká hodnota SSA znamená, že na povrchu častíc je imobilizovaných viac tekutej živice, čím je k dispozícii menej voľnej živice na uľahčenie toku. Zubaté okraje sa do seba zapadajú do živice, exponenciálne zvyšujú viskozitu a spôsobujú opotrebovanie abrazívnych nástrojov vo formách a dávkovacích dýzach. Sférický oxid kremičitý umožňuje ultra vysoké rýchlosti plnenia s minimálnym trením. Hladké, zaoblené povrchy znižujú celkovú povrchovú plochu na jednotku objemu, čo vyžaduje menej živice na zvlhčenie častíc. To umožňuje inžinierom zabaliť viac oxidu kremičitého do rovnakého objemu, čím sa zníži CTE a zlepší sa tepelná vodivosť bez toho, aby sa nevytvrdená živica zmenila na nespracovateľnú pevnú látku.

Porovnanie hranatých vs. sférických kremičitých plnív

Rozmery technického hodnotenia pre sférický oxid kremičitý elektronickej kvality

Hodnotenie výrobných metód (Fúzia plameňom vs. Chemická syntéza)

Metóda syntézy priamo určuje fyzikálnu a chemickú základnú líniu plniva. Tradičná fúzia plameňom zahŕňa privádzanie vysoko čistého uhlového kremenného prášku do vysokoteplotného plazmového alebo kyslíkovo-vodíkového plameňa (často presahujúceho 2000 °C). Nepravidelné častice sa okamžite roztopia a povrchové napätie ich vtiahne do dokonalých guľôčok predtým, ako opustia spaľovaciu zónu a rýchlo sa ochladia. Táto metóda je vysoko škálovateľná a produkuje väčšinu sférický oxid kremičitý elektronickej kvality používaný v štandardných logických integrovaných obvodoch, diskrétnych komponentoch a štandardných CCL.

Pokročilá chemická syntéza, ako je proces sol-gél alebo transport vlhkosti v parnej fáze (VMC), vytvára častice oxidu kremičitého z molekulárnej úrovne. Sol-gél zahŕňa hydrolýzu a kondenzáciu alkoxidov kremíka (ako je tetraetylortosilikát, TEOS) v alkoholovom roztoku s amoniakovým katalyzátorom. Pretože sa nespolieha na ťažený kremeň, chemická syntéza dosahuje takmer dokonalú čistotu a presnú sférickosť. VMC využíva kremíkový kovový prášok reagujúci s kyslíkom a vodnou parou v kontrolovanom vysokoteplotnom reaktore. Inžinieri špecifikujú chemicky syntetizovaný oxid kremičitý pre špičkové pamäťové zariadenia, výkonovú elektroniku a pokročilé logické čipy uzlov, kde nemožno tolerovať stopové nečistoty.

Spôsoby a špecifikácie výroby kremičitého prášku

Hodnotenie vysokej sféricity a morfológie

Sférickosť sa kvantifikuje ako pomer, kde dokonalá guľa sa rovná 1,0. Toto sa zvyčajne meria pomocou softvéru na automatizovanú analýzu obrazu pripojeného k skenovaciemu elektrónovému mikroskopu (SEM), pričom sa vypočíta kruhovitosť tisícok častíc. Pre elektronické balenie je prijateľný pomer sférickosti typicky > 0,95. Častice s nižšími pomermi vykazujú povrchové nepravidelnosti, ktoré zväčšujú špecifický povrch. Väčší špecifický povrch absorbuje viac tekutej epoxidovej živice, čím je k dispozícii menej živice na uľahčenie toku. práškový oxid kremičitý s vysokou sféricitou priamo koreluje so zníženou viskozitou v nevytvrdenom stave. Táto nízka viskozita umožňuje zmesi pretekať cez zložité geometrie formy, pohybovať sa okolo hustých drôtených spojov a vypĺňať mikroskopické dutiny bez zachytávania vzduchových vreciek alebo spôsobovania neúplných výplní.

Distribúcia veľkosti častíc (PSD) a hustota balenia

Dosiahnutie 90% miery plnenia je nemožné s jednou veľkosťou častíc. Inžinieri sa spoliehajú na multimodálnu distribúciu veľkosti častíc (PSD), aby sa eliminovali intersticiálne dutiny. Zmiešaním hrubých, stredných a jemných častíc – zvyčajne v rozsahu od 0,01 μm do 50 μm – menšie častice presne zapadajú do medzier, ktoré zanechávajú väčšie. Toto nasleduje zavedené teoretické modely balenia, ako sú modely Andreasen alebo Furnas, maximalizujúce pevnú frakciu kompozitu.

Pre pokročilé balenie sú potrebné špecifické tesné rezy. V kapilárnych výplniach pre konštrukcie s flip-chipmi je medzera medzi matricou a substrátom extrémne úzka. Ak maximálna veľkosť častíc presiahne jednu tretinu výšky medzery, častice sa zaseknú, čo spôsobí oddelenie plniva a krvácanie živice. Inžinieri často špecifikujú prísne rozvody, aby sa zabezpečilo hladké vzlínanie.

1. Určite minimálnu veľkosť medzery v dizajne obalu (napr. 15 μm rozstup hrbolčeka).

2. Stanovte absolútny maximálny horný rez (D100) pre práškový oxid kremičitý, pričom sa uistite, že nepresahuje jednu tretinu veľkosti medzery (napr. 5 μm).

3. Vyberte primárnu hrubú frakciu na vytvorenie štruktúrnej matrice (napr. D50 2,5 μm).

4. Zmiešajte sekundárne a terciárne jemné frakcie (napr. 0,5 μm a 0,1 μm), aby ste vyplnili intersticiálne dutiny medzi hrubými časticami.

5. Overte konečný zmiešaný PSD pomocou laserovej difrakčnej analýzy, aby ste sa uistili, že nie sú prítomné žiadne nadrozmerné aglomeráty.

Požiadavky na sférický prášok oxidu kremičitého s vysokou čistotou

Stopové prvky v matrici oxidu kremičitého môžu zničiť funkčnosť polovodičov. sférický práškový oxid kremičitý s vysokou čistotou vyžaduje prísnu kontrolu dvoch špecifických kategórií kontaminantov: rádioaktívne izotopy a iónové nečistoty.

Alpha Emission Control je kritickým parametrom pre pamäťové zariadenia. Prírodný kremeň obsahuje stopové množstvá uránu (U) a tória (Th). Keď tieto prvky podliehajú rádioaktívnemu rozpadu, emitujú častice alfa (jadrá hélia) s energiami medzi 4 a 9 MeV. Ak alfa častica zasiahne citlivý uzol v čipe SRAM alebo DRAM s vysokou hustotou, generuje páry elektrón-diera v kremíku. Tento prechodný náboj môže prevrátiť stav pamäťového bitu, čo spôsobí 'mäkkú chybu'. Obalové materiály pre pamäťové čipy vyžadujú oxid kremičitý s ultra nízkym obsahom alfa (ULA) s hladinami U a Th prísne kontrolovanými pod 0,001 ppb, čo generuje menej ako 0,001 impulzov za hodinu na štvorcový centimeter (cph/cm²).

Iónové nečistoty predstavujú vážnu hrozbu pre fyzické zapojenie čipu. Voľné ióny, ako je sodík (Na+), draslík (K+) a chlorid (Cl-), sa stávajú mobilnými v prítomnosti stopovej vlhkosti a elektrických polí. V priebehu času tieto ióny migrujú do vrstiev pokovovania hliníka alebo medi na matrici, čo spôsobuje anodickú alebo katódovú koróziu. To vedie k zvýšenému elektrickému odporu, skratom a prípadným poruchám zariadenia. Prijateľné prahové hodnoty pre iónové nečistoty sa zvyčajne udržiavajú pod 1 ppm, aby sa zaručila dlhodobá spoľahlivosť.

Výkonové výsledky v polovodičových aplikáciách

Zhoda koeficientu tepelnej rozťažnosti (CTE).

Primárnym mechanickým cieľom sférický oxid kremičitý pre polovodiče je prispôsobenie CTE. Keď sa čip zapne, generuje teplo. Silikónová matrica, medený olovený rám a epoxidová zapuzdrená látka expandujú rôznymi rýchlosťami. Ak sa EMC príliš roztiahne, ťahá za drôtené spoje a deformuje substrát. CTE kompozitného materiálu sa riadi pravidlom zmesí. Naplnením epoxidu až 90 % sférického oxidu kremičitého (ktorý má CTE približne 0,5 ppm/K) sa CTE kompozitného materiálu zníži zo 60 ppm/K na približne 8-15 ppm/K. Toto tesne zodpovedá kremíkovej matrici a medeným komponentom. Toto presné prispôsobenie zabraňuje deformácii, zastavuje delamináciu na rozhraniach a eliminuje tepelnú únavu počas tisícok teplotných cyklov, ktoré zariadenie zažíva počas svojej životnosti.

Tepelná vodivosť a rozptyl tepla

Keď sa hustota tranzistorov zvyšuje, tepelný tok sa stáva limitujúcim faktorom výkonu zariadenia. Neplnený epoxid je tepelný izolant s tepelnou vodivosťou okolo 0,2 W/m·K. Oxid kremičitý má vyššiu vlastnú tepelnú vodivosť (okolo 1,3 až 1,5 W/m·K). Keď je sférický oxid kremičitý nahusto naplnený do živicovej matrice, častice sa navzájom fyzicky dotýkajú a prekračujú prah perkolácie. To vytvára súvislé tepelné cesty. Táto sieť odvádza teplo od kremíkovej matrice a prenáša ho do externého chladiča alebo okolitého prostredia. Husté balenie zlepšuje odvod tepla a posúva horné hranice výkonu pre vysokovýkonné komponenty, ako sú IGBT, MOSFET a pokročilé mikroprocesory.

Výrobný výnos a spoľahlivosť

V procese prenosového lisovania sa kvapalná EMC vtláča do dutín formy pod vysokým tlakom (zvyčajne 5 až 10 MPa). Ak sú častice plniva hranaté, výsledná kvapalina s vysokou viskozitou vyvíja obrovské ťahové sily na jemné zlaté alebo medené spojovacie drôty spájajúce matricu s oloveným rámom. Tieto drôty majú často hrúbku len 15 až 25 mikrometrov. Toto ťahanie spôsobí 'zametanie drôtu', ohýbanie drôtov, kým sa nedotknú a neskratujú. Hladký tok guľovitých častíc drasticky znižuje túto odporovú silu, pričom drôty zostávajú neporušené a zachovávajú sa vysoké výrobné výnosy. Okrem toho guľovité častice nepoškriabu kalenú oceľ foriem. Toto zníženie opotrebovania foriem znižuje náklady na údržbu zariadenia, predlžuje životnosť nástrojov a zlepšuje konzistenciu medzi jednotlivými dávkami na výrobnej linke.

Implementačné riziká a stratégie zmierňovania

Disperzné výzvy a aglomerácia

Zatiaľ čo sférický práškový oxid kremičitý ponúka vynikajúce tokové vlastnosti, manipulácia s veľmi jemnými triedami predstavuje výrazné výzvy. Submikrónové častice majú vysokú povrchovú energiu a sú silne ovplyvnené Van der Waalsovými silami. Po zmiešaní s tekutým epoxidom majú tieto jemné častice tendenciu zhlukovať sa a vytvárať aglomeráty. Tieto aglomeráty pôsobia ako umelé veľké častice, ktoré narúšajú starostlivo skonštruované PSD a spôsobujú zasekávanie materiálu v úzkych medzerách pod výplňou. Vo vytvrdnutom obale vytvárajú aglomeráty lokalizované koncentrácie napätia, nerovnomerné vytvrdzovanie a slabé miesta, kde môžu vznikať trhliny. Dosiahnutie rovnomernej disperzie vyžaduje miešacie zariadenie s vysokým strihom, ako sú planétové miešačky alebo trojvalcové mlyny, a starostlivú kontrolu reologického profilu živice počas fázy miešania.

Povrchové modifikácie a spojovacie činidlá

Aby sa zabránilo aglomerácii a zlepšila sa mechanická pevnosť kompozitu, musí sa optimalizovať rozhranie medzi anorganickým oxidom kremičitým a organickou epoxidovou matricou. Neupravený oxid kremičitý má na svojom povrchu hydrofilné silanolové skupiny (-OH), čo ho robí nekompatibilným s hydrofóbnymi epoxidovými živicami. Predúprava prášku oxidu kremičitého pomocou silánových väzbových činidiel tento problém rieši. Silánová molekula má dva funkčné konce: jeden podlieha hydrolýze a kondenzácii, aby sa spojil so silanolovými skupinami na oxide kremičitom, a druhý reaguje s epoxidovým polymérom počas vytvrdzovania. Tento chemický mostík zlepšuje medzifázovú priľnavosť, zabraňuje prenikaniu vlhkosti pozdĺž hraníc častíc a zlepšuje rovnomernú disperziu. Inžinierske tímy musia posúdiť, či kúpiť predupravený oxid kremičitý priamo od dodávateľa alebo vykonať povrchovú úpravu interne na základe ich schopnosti miešania a citlivosti na zloženie.

Bežné silánové spojovacie činidlá pre povrchovú úpravu oxidu kremičitého

Dodávateľský reťazec a konzistencia medzi dávkami

Nekonzistentné suroviny vedú priamo k neúspešným výrobným sériám. Zmeny v PSD, guľovitých pomeroch alebo úrovniach čistoty medzi jednotlivými šaržami dodávateľa zmenia viskozitu EMC, čo spôsobí neúplné vyplnenie formy alebo neočakávané zametanie drôtu. Zmiernenie tohto rizika si vyžaduje prísnu kvalifikáciu dodávateľského reťazca. Tímy obstarávania musia vyžadovať komplexnú dokumentáciu zabezpečenia kvality (QA) pre každú šaržu.

1. Vykonajte laserovú difrakčnú analýzu prichádzajúcich šarží na overenie zhody multimodálneho PSD s dohodnutými špecifikáciami D10, D50 a D90.

2. Využite hmotnostnú spektrometriu s indukčne viazanou plazmou (ICP-MS) na kvantifikáciu stopových kovov a iónových nečistôt až na úroveň častí na miliardu (ppb).

3. Vykonajte analýzu obrazu pomocou automatizovanej skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM), aby ste potvrdili morfológiu a zabezpečili, že pomery sféricity zostanú nad 0,95.

4. Vykonajte proporcionálne počítanie prietoku plynu, aby ste overili, že rýchlosti emisií alfa zostávajú pod 0,001 cph/cm² prah pre aplikácie na úrovni pamäte.

Záver

1. Požiadajte o 5 kg pilotné vzorky multimodálnych zmesí prispôsobených vašim špecifickým rozmerom dutiny formy a toleranciám medzier.

2. Vykonajte reologické profilovanie pomocou kužeľového a doskového viskozimetra pri vašej cieľovej teplote tvarovania (zvyčajne 175 °C), aby ste si overili správanie toku a limity viskozity.

3. Vykonajte štandardné tepelné cyklovanie JEDEC (stav G, -40 °C až +125 °C) na prototypových obaloch, aby ste overili zhodu CTE a skontrolovali delamináciu matrice.

4. Auditujte analytické testovacie zariadenia dodávateľa, aby ste sa uistili, že majú vlastné ICP-MS a zariadenie na počítanie alfa emisií na spoľahlivú certifikáciu šarží.

FAQ

Otázka: Aký je rozdiel medzi štandardným oxidom kremičitým a sférickým práškom oxidu kremičitého pre elektronické balenie?

Odpoveď: Štandardný oxid kremičitý je mechanicky rozdrvený, výsledkom čoho sú zubaté, hranaté častice s veľkým povrchom. Tento nepravidelný tvar vytvára vnútorné trenie, čím sa obmedzuje zaťaženie plniva na približne 70 % predtým, ako sa živica stane príliš viskózna na spracovanie. Sférický oxid kremičitý sa vyrába fúziou plameňom alebo chemickou syntézou, aby sa vytvorili hladké, zaoblené častice. Táto morfológia minimalizuje povrchovú plochu a trenie, čo umožňuje inžinierom dosiahnuť hustotu balenia až 90 % pri zachovaní nízkej viskozity potrebnej na transferové tvarovanie a dávkovanie podvýplne.

Otázka: Prečo je pre pamäťové čipy potrebný sférický oxid kremičitý s vysokou čistotou?

Odpoveď: Prírodný kremeň obsahuje stopové množstvá rádioaktívnych izotopov, konkrétne uránu a tória. Keď sa tieto prvky rozpadajú, emitujú častice alfa. Ak alfa častica zasiahne citlivý uzol v pamäťovom zariadení s vysokou hustotou, ako je SRAM alebo DRAM, vygeneruje elektrický náboj, ktorý môže prevrátiť pamäťový bit, čo spôsobí mäkkú chybu. Oxid kremičitý s vysokou čistotou prechádza pokročilou chemickou syntézou alebo dôslednou purifikáciou, aby sa tieto rádioaktívne prvky znížili na ultra nízke hladiny alfa (ULA), typicky pod 0,001 častice na miliardu.

Otázka: Aká je ideálna veľkosť častíc pre sférický oxid kremičitý elektronickej kvality?

Odpoveď: Neexistuje žiadna ideálna veľkosť častíc. Dosiahnutie maximálnej hustoty balenia vyžaduje multimodálnu distribúciu veľkosti častíc (PSD). Inžinieri miešajú hrubé, stredné a jemné častice – zvyčajne v rozsahu od 0,01 μm do 50 μm – takže menšie častice vypĺňajú dutiny medzi väčšími. Konkrétny vrchný strih závisí od aplikácie. Napríklad kapilárne výplne pre konštrukcie flip-chip vyžadujú prísne maximálne veľkosti častíc, často obmedzené na 2,5 μm alebo 5 μm, aby sa zabránilo zaseknutiu plniva v úzkych medzerách.

Otázka: Ako ovplyvňuje práškový oxid kremičitý s vysokou sféricitou CTE epoxidových formovacích zmesí?

Odpoveď: Neplnené epoxidové živice majú vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti (CTE), zatiaľ čo kremíkové matrice majú veľmi nízky CTE. Tento nesúlad spôsobuje vážne termomechanické namáhanie počas prevádzky. Pretože sférický oxid kremičitý ľahko tečie, inžinieri ho môžu vložiť do epoxidovej matrice obrovské množstvo. Oxid kremičitý má vo svojej podstate nízky CTE. Nahradením 85 % až 90 % objemu živice sférickým oxidom kremičitým sa celkový CTE kompozitného materiálu výrazne zníži, čo sa tesne prispôsobí kremíkovej matrici a zabráni deformácii.

Otázka: Môže sa sférický oxid kremičitý pre polovodiče použiť v aplikáciách podvýplňových?

A: Áno. Ultrajemný sférický oxid kremičitý je primárnym plnivom používaným v kapilárnych výplniach pre flip-chip a pokročilé obaly na úrovni plátkov. Hladký, guľovitý tvar je pre túto aplikáciu nevyhnutný, pretože umožňuje výplňovému materiálu rýchlo pretekať cez mikroskopické medzery (často 10 až 50 mikrometrov) pod matricou prostredníctvom kapilárneho pôsobenia. Uhlové výplne by sa zasekli medzi hrbolčekmi spájky, čo by spôsobilo oddelenie výplne, tvorbu dutín a neúplné preniknutie výplne.

Otázka: Ako ovplyvňuje výrobná metóda kvalitu sférického oxidu kremičitého?

Odpoveď: Spôsob výroby určuje základnú čistotu materiálu, sférickosť a cenu. Flame fusion taví vysoko čistý ťažený kremeň a je priemyselným štandardom pre veľkoobjemové epoxidové formovacie hmoty, ktoré ponúkajú vynikajúcu sférickosť a dobrú čistotu. Metódy chemickej syntézy, ako je proces sol-gél, vytvárajú častice oxidu kremičitého z molekulárnych prekurzorov. Tento prístup poskytuje takmer dokonalú sférickosť a ultra vysokú čistotu, čo je striktne vyžadované pre špičkové logické uzly a pokročilé pamäťové integrované obvody, kde dokonca aj častice na miliardu nečistôt spôsobujú zlyhanie.