目前，在電子封裝材料環氧模塑料（EMC）行業，要滿足環保的要求，達到環境認證的指標，提高EMC中硅微粉的填充量是有效的途徑之一，國際上球形硅微粉在EMC中的最高填充率已達90%以上。
　　為使球形硅微粉能更好的應用于環氧模塑料，一般對球形硅微粉產品的粒度分布、化學成分、電導率、pH、球化率和白度等性能參數進行檢測，以控制其質量。
 
1、粒度分布
 
　　粒度分布是粉體材料的最基本性能，球形硅微粉的粒度分布關系到其在環氧模塑料中的填充率。
　　粒度測試一般采用激光粒度儀，主要通過粒度分布曲線和D10、D50、D90等粒度特征參數表征粉體的粒度分布。
　　根據最緊密堆積原理，球形體是實現最緊密堆積最理想的顆粒，與角形硅微粉和熔融硅微粉相比，相同粒度分布球形硅微粉在環氧模塑料中的填充量更高，質量比最高可達90%。
　　單峰分布的球形硅微粉不能實現最緊密堆積，因此填充率并不高。提高填充率的方法通常是將不同粒度分布的球形硅微粉產品混合，通過混合配比成多峰分布的球形硅微粉。
　　良好的粒度分布能顯著提高球形硅微粉的添加量，能改善模塑料的熱膨脹性能和熱穩定性能，降低環氧模塑料的生產成本。
 
2、化學成分
 
　　純度是球形硅微粉產品最關鍵的性能指標之一，直接決定最終的球形硅微粉產品質量，進而影響模塑料的介電絕緣性能，關系到集成電路和電子元器件的穩定可靠性。對于球形硅微粉產品，雜質元素含量越低，SiO2的含量越高，產品純度越好。
　　采用火焰法生產球形硅微粉如工藝適當，在生產過程中基本不會引入雜質，因此球形硅微粉的化學成分與原料的純度有很大關系，如原料的純度高，產品的純度也很高。
 

▼球形硅微粉原料與產品化學成分變化情況

 
　　球形硅微粉產品雜質元素中Cl-、Na+含量的控制尤為重要。如存在過量的Cl-、Na+，在高溫潮濕環境中會引起半導體器件和集成電路芯片上鋁布線的電化學腐蝕，導致集成電路失效。另外，鈾含量的檢測也很重要。鈾含量高，放射性指標高，對超大規模集成電路的運行穩定性有影響，當硅微粉中的鈾含量超標而又用來封裝記憶體或中央處理器時會使計算機產生軟錯誤。
 
3、電導率和pH
 
　　電導率測定是球形硅微粉純度檢測的一個重要指標，電導率高會影響環氧模塑料制品的介電性能。
　　球形硅微粉雜質的成分大都是可溶性的，由于水萃液中的帶電離子的多少與溶液導電率成正比，其水萃液中離子濃度越高電導率越大，說明硅微粉的純度越差。電子級硅微粉電導率一般要求小于5μS/cm。
　　引起球形硅微粉電導率增大的雜質主要有鐵、鈉、鉀等元素，鋁元素的含量對電導率影響不大。生產過程中一般不會引入上述幾種雜質元素，因此只要控制原料的純度，采用合適的工藝，即可將球形硅微粉的電導率控制在合格范圍內。
　　一般球形石英粉的粒度越小，電導率越高，pH值越低，主要是由于原料粒度越細，球磨的時間越長，使得更多的雜質進入到原料中。
 
4、球化率
 
　　球化率表示產品中球形顆粒所占比例，球化率越高，球形硅微粉產品在環氧模塑料中的填充性能越好。
 

▲球形硅微粉與角形硅微粉SEM照片

　　采用火焰法生產球形硅微粉，影響產品球化率的因素是火焰溫度和顆粒的分散程度?；鹧鏈囟瓤赏ㄟ^調節燃氣和氧氣的流量達到最佳。石英顆粒的分散是生產超細球形硅微粉產品的關鍵工藝，超細粉體顆粒小，比表面積大，由于靜電引力及范德華力極易產生團聚現象。如果在進入球化爐前不解決角形硅微粉團聚問題，多個石英微粒會在火焰中粘結共熔，球化后會形成粒徑很大的顆粒，影響產品的質量及產率?？刹捎酶邏嚎諝鈱⒊毞垠w霧化，再進行超聲分散，使團聚的原料顆粒解聚，提高球形硅微粉產品的球化率。
 
5、白度
 
　　環氧模塑料可制成各種不同顏色，一般使用黑、紅、綠3種顏色，其中黑色最為常見，因此球形石英粉的白度對其性能的影響不大。但白度在某種程度上能反映產品的純度，白度變低的原因通常有2種，可能是由于生產設備管道的鐵質內壁磨損，在高溫下氧化生成Fe2O3進入產品中，也可能是燃氣不完全燃燒生成碳附著在石英顆粒上。一般角形硅微粉的白度都大于90，生產出的產品白度應大于85，如產品的白度過低，則需要增設除鐵工藝。
 

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編輯整理：粉體技術網
 

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