高纯超细电子级石英粉

在半导体集成电路封装中，封装材料能够起到半导体芯片支撑、芯片保护、芯片散热、芯片绝缘和芯片与外电路、光路互连等作用。在电子封装材料中，填料占有较大的份额。而高纯超细石英粉作为填料应用于封装材料具有不可比拟的优势。

电子封装用石英粉要求

高纯超细

石英粉传统应用领域

高纯超细石英粉可以提高封装材料酸热性能、机械强度、介电性能及热导率；降低封装材料热膨胀系数、吸水率、成型收缩率及成本率。高纯超细石英粉广泛用于电子油墨、光导纤维、高级精密陶瓷的制造，光学器件及电子元件的精密研磨等，其中最主要的是电子封装领域。电子封装用石英粉必须是高纯、超细。一般要求SiO₂的纯度在99.99%以上，Fe₂O₃小于5ppm，杂质的总量要求小于300ppm。

球形化

随着微电子工业的迅猛发展，大规模、超大规模集成电路对封装材料的填料要求也越来越高，不仅要求超细、高纯，而且要求放射性元素含量低，特别是对于颗粒形状提出了球形化要求。

高纯超细球形石英粉具备低摩擦系数、低杂质、低应力、低膨胀、高介电、高耐热、高耐湿、高填充等性能。

球的表面积最小，各向同性好，与树脂搅拌成膜均匀，树脂添加量小，并且流动性最好。石英粉填充率越高，塑封料的热膨胀系数就越小，导热系数也越低，就越接近单晶硅的热膨胀系数，由此生产的电子元器件的使用性能也越好。

球形粉制成的塑封料应力集中最小，强度最高当角形粉的塑封料应力集中为1时，球形粉的应力仅为0.6，因此，球形粉塑封料封装集成电路芯片时，成品率高，并且运输、安装、使用过程中不易产生机械损伤。

球形粉摩擦系数小，对模具的磨损小使模具的使用寿命长。可降低成本，提高经济效益。

高纯超细电子级球形石英粉的制备

• 专家表明，只要纯度能达到要求，以天然结晶石英为原料最好，成本低，工艺线路更简捷。石英原料有石英岩、脉石英、石英砂岩、粉石英、石英砂。
• 天然石英矿物中含有大量的包裹体和裂纹，利用超细粉碎技术可以大大降低裂纹和缺陷的数量，再结合提纯工艺可以更好的降低有害杂质的含量。
• 先进行热力破碎可以大大提高破碎效率、减少设备故障率、降低破碎成本。
• 对于磨介的要求是选用磨耗少、硬度高，直径大小为1~5mm之间。
• 对于超细石英粉而言，常采用搅拌磨、振动磨、气流磨。

加工工艺

石英粉→磁选→浮选→超细粉磨→酸洗→脱酸清洗→压滤脱水→烘干→打散→成品

干法生产石英粉的优点很明显：综合生产成本低、产量高、工艺容易控制。但是粉尘太大、有粉碎极限，较难生产微米级石英粉。所以生产高纯超细球形石英粉粉体时，一般采用湿法工艺。

提纯工艺

• 物理提纯

水洗和分级脱泥、擦洗、磁选和浮选。但要想得到高纯石英粉，必须对石英粉进行化学提纯。

• 化学提纯

酸浸：原理是利用不溶于酸，而其杂质可以溶解于酸中，通过酸浸除去石英粉中的杂质，达到提纯的目的。常用的酸有盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸和草酸等。

球形化工艺

中国高纯超细球形石英粉研究进入中试阶段，先后经过三次调整：交流高频等离子体培融法、直流等离子体熔融法、由碳极形成的电弧法。技术关键是加热装置要求有稳定的温度场、易于调节的温度范围和不会对石英粉造成二次污染的清洁热源环境，目前没有产业化的生产系统报道。

其他常用二氧化硅高温熔融喷射法、气体火焰法、液相中控制正硅酸乙脂、四氧化硅的水解法。

随着电子工业的进一步发展，必将迎来电子封装技术的第四次发展浪潮——系统级封装，这将导致球形石英粉市场的异军突起。

随着科技的进步，尤其是微电子技术的发展，高纯超细电子级石英粉的需求量成倍增长，并且对其质量要求也越来越高。积极探求和推动石英选矿提纯技术的进步，实现精制石英、高纯和超高纯石英的低成本、大批量工业化生产，对于弥补天然水晶资源的不足，满足高科技用高纯超细石英粉需求具有重要的现实意义。

文章来源：中国粉体网