電子級高純超細SiO-,2-粉研究.pdf

1、本論文主要研究了對純度、粒度和粒度分布實施檢測與調(diào)控的技術(shù)路線和方法。高純超細SiO2粉(簡稱硅微粉)是大規(guī)模集成電路基板和電子封裝材料的重要原料，它與環(huán)氧樹脂結(jié)合在一起，完成芯片或電子器件的粘接封固。同時也大量應(yīng)用于普通電器元件的封裝。隨著IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，世界年需求量呈快速增長趨勢。近年來，計算機市場、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)市場發(fā)展迅猛，CPU集成度愈來愈大，運算速度越來越快，家庭電腦和上網(wǎng)用戶越來越多，對計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求也越來越高，

2、作為技術(shù)依托的微電子工業(yè)也獲得了飛速的發(fā)展，PⅢ、PⅣ、PM和迅弛處理器，寬帶大容量傳輸網(wǎng)絡(luò)，都離不開大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的硬件支持。 超細高純石英粉純度是最關(guān)鍵的性能之一，本論文主要研究了生產(chǎn)線上對純度實施檢測與調(diào)控的技術(shù)路線和方法。根據(jù)提純工藝具體要求，按有代表性的雜質(zhì)元素建立純度隨時間變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)在線檢測的工藝參數(shù)與控制工藝參數(shù)的對比，及時調(diào)控連續(xù)精提純生產(chǎn)的工藝參數(shù)，以達到產(chǎn)品參數(shù)指標(biāo)的要求和穩(wěn)定性。該方

3、法在高純超細熔融石英粉生產(chǎn)線中完成了工業(yè)化應(yīng)用，保證了酸洗后凈化剔除各種可溶性金屬雜質(zhì)過程的進行。 超細高純石英粉粒度及分布范圍也是最關(guān)鍵的性能之一，本文根據(jù)任意的粒度尺寸和分布范圍的實際需要，研究了靈活地調(diào)整粉磨產(chǎn)品的中位粒徑D50、D85、D90、D97等的具體實現(xiàn)方法。具體做法是用激光粒度測試儀所測得的頻度(微分)、累積(積分)分布的數(shù)據(jù)，通過建立數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用計算機計算技術(shù)并結(jié)合清華大學(xué)材料系粉體工程研究室研究的高純超細

4、硅微粉粉磨工藝系統(tǒng)進行開發(fā)設(shè)計。具體步驟是經(jīng)激光粒度儀測定，將數(shù)據(jù)按數(shù)學(xué)模型分2組分、3組分或多組分輸入計算機計算處理，然后按計算結(jié)果調(diào)配出需要的粒度分布。系統(tǒng)可及時地打印輸出調(diào)整后的頻度分布和累積分布圖，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)組。若與粉磨系統(tǒng)的在線取樣和分析配合，即可實時控制生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)品粒度分布，能及時地調(diào)節(jié)控制生產(chǎn)，滿足產(chǎn)品質(zhì)量控制的要求。 隨著微電子工業(yè)的迅猛發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路對封裝材料的要求也越來越高，不僅要求對其

5、超細，而且要求其有高純度、低放射性元素含量，特別是對于顆粒形狀提出了球形化要求。高純超細熔融球形石英粉(簡稱球形硅微粉)由于具有高純度、高耐熱、高耐濕性、高可靠性、高填充量、低粘度、低放射性、低應(yīng)力、低膨脹、低摩擦系數(shù)等優(yōu)越的物理化學(xué)性能，在大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的基板和封裝料中，成了不可缺少的優(yōu)質(zhì)材料。本文對國內(nèi)的研究開發(fā)現(xiàn)狀和國際球形石英粉的生產(chǎn)現(xiàn)狀進行了分析研究；分析比較了高頻等離子球化法、直流等離子體球化法、碳極電弧球化法、氣

6、體燃燒火焰球化法、高溫熔融噴射以及化學(xué)合成球化法的工藝特點。本研究根據(jù)直流等離子體工業(yè)的特點和系統(tǒng)理論，在北京密云山川納米聯(lián)合科技有限公司90KW直流等離子體工業(yè)體系中，深化了高純電子級球形硅微粉的規(guī)模化生產(chǎn)理論，細化了工藝處理方法的研究內(nèi)容。 本論文研究的主要結(jié)論：本研究產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)已達到：SiO2≥99.9％，Na+≤1ppm(實際達：0.2)，Cl-≤1ppm(實際達：0.3)，F(xiàn)e3+≤1ppm(實際小于1達

7、0.58)，電導(dǎo)率≤3μs/cm(實際可達：0.9μs/cm)。經(jīng)國內(nèi)專家簽定，其生產(chǎn)系統(tǒng)和產(chǎn)品達到國內(nèi)領(lǐng)先國際先進的技術(shù)水平。 表面提純理論及數(shù)學(xué)模型、粒度分布調(diào)控理論及數(shù)學(xué)模型對實際生產(chǎn)系統(tǒng)具有實用性好，可操作性強的特點。 SiO2結(jié)晶粉熱膨脹系數(shù)大，SiO2熔融粉熱膨脹率系數(shù)小，角形粉摩擦系數(shù)大，應(yīng)力集中大，對模具磨損大，塑封料易損壞，并且充填量低，僅為75％；球形粉摩擦系數(shù)小，應(yīng)力集中小，對模具磨損小，塑封塊不易