利用沉淀法制備電子封裝用硅微粉的研究.pdf

1、隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展,電子封裝(其售額占整個電子行業(yè)銷售額的70％)也迅速發(fā)展起來。微電子器件>95%的是環(huán)氧塑封器件,但是環(huán)氧塑封器件作為封裝材料存在的問題是環(huán)氧樹脂的線膨脹系數(shù)與集成電路中硅芯片的線膨脹系數(shù)不匹配和環(huán)氧塑封件里面含有雜質離子會加速管芯中鋁引線的腐蝕,使電子元器件的壽命受到惡劣影響。為解決此問題,也為降低環(huán)氧塑封料的成本(通過添加高填充量的球形二氧化硅),本試驗利用改進后的沉淀法制備的高純球形納米二氧化硅與環(huán)氧樹脂等

2、通過模壓成型得到環(huán)氧模塑料。本試驗的主要研究內(nèi)容和結論如下:
　　(1)目前由于工業(yè)水玻璃純度較低、實驗室水玻璃模數(shù)低且純度低等缺點而不能滿足制備高純球形納米SiO2的需求。本試驗以天然脈石英為原料,通過改進高純石英粉傳統(tǒng)制備方法(首次利用脈石英小塊充當介質球的球磨法,避免在脈石英提純過程中引入雜質),確定了合理的高純石英粉提純路線:粗碎→粉磨→磁選→浮選→酸洗→蒸餾水洗滌→沉降分級→烘干。通過掃描電子顯微鏡,X-射線衍射,粒度分

3、析等測試手段對樣品進行表征,結果表明,經(jīng)沉降分級的高純石英粉樣品大部分粒徑都在1μm以下,且多數(shù)顆粒均勻,為無規(guī)則形狀,但是很少球形粒子;經(jīng)純度分析高純石英粉的SiO2純度為99.96%,從而制備出高純水玻璃的原料。
　　(2)通過對傳統(tǒng)制備高純水玻璃方法的分析討論及考慮到實驗室現(xiàn)有的條件,本試驗首次利用高純石英粉和NaOH為原料,采用濕法制備高純水玻璃。通過對此方法多種反應條件的研究和工業(yè)化是否可行的考慮,得出最佳反應條件:當固

4、定投料比SiO2/Na2O為2.87模、反應溫度185℃、NaOH濃度25%(堿液的質量分數(shù)),反應時間6h時,可制備出2.51模的高純水玻璃溶液。本試驗利用高純水玻璃溶液和鹽酸為原料,采用沉淀法制備球形納米SiO2,通過對球形納米SiO2平均粒徑和吸收值影響因素的研究,得出最佳試驗條件:水玻璃溶液10波美度、鹽酸濃度1.0mol/L、反應溫度80℃、攪拌速度1300r/min,滴定終點至pH值為8。在此最佳試驗條件下制備出樣品,利用掃

5、描電子顯微鏡,X-射線衍射儀,DBP吸收值,比表面積測定儀等測試手段對樣品進行表征,結果表明:樣品為無定形二氧化硅、呈球形、平均粒徑為80～90nm、分布均勻,基本無團聚現(xiàn)象,DBP吸收值為2.75cm3/g,比表面積為74.01m2/g,樣品高溫脫羥基后測試純度為99.5%。
　　(3)因高純球形納米SiO2表面存在羥基而難以在環(huán)氧樹脂中均勻分散,為解決此問題,本試驗利用高溫脫羥基(在1100℃的條件下)和硅烷偶聯(lián)劑KH-550

6、改性除去樣品表面羥基。通過X-射線衍射和FI-IR測試手段測試手段對樣品表征,結果表明,高溫脫羥基后樣品羥基已基本除去,但是其一部分從無定形態(tài)轉變?yōu)榻Y晶型;經(jīng)改性后硅烷偶聯(lián)劑成功接枝到球形納米SiO2上。
　　(4)本試驗將硅烷偶聯(lián)劑改性后的球形納米SiO2填充環(huán)氧樹脂制備出環(huán)氧塑封料。通過對環(huán)氧塑封料的線膨脹系數(shù)、導熱系數(shù)、彈性模量、斷面掃描、吸水率的性能測試,結果表明:當球形納米SiO2填料占體系質量分數(shù)的75%時,制備出的環(huán)