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在电子工业中,封装是电子元器件的必要工序之一。随着半导体行业的迅速发展和纳米技术的引入,集成电路的特征尺寸不断减小,集成度不断提高,IC发展到了超大规模化IC阶段,可集成216~221个元器件,它使得电子产品的密度更高、功能更强、性能更好、可靠性更高,而相对使用成本却更低。电子封装就是把构成电子器件或集成电路的各个部件按规定的要求合理布置、组装、键合、连接、与环境隔离和保护等操作工艺,以防止水分、尘埃及有害气体对电子器件或集成电路的侵入,减缓震动,防止外力损伤和稳定元件参数。电子封装直接影响着集成电路和器件的电、热、光和机械性能,还影响其可靠性和成本以及对系统的小型化起到关键作用。塑料封装成本便宜,可广泛应用于民用领域。至今,整个半导体器件90%都采用塑料封装,而塑料封装材料中90%以上是使用环氧树脂。
环氧模塑料的配方中,硅微粉以其价格低、介电性能优异、热膨胀系数低和导热系数高等特点而作为无机填料广泛应用于环氧塑封料中,填充量最高可达92%,其主要用作是降低成本,提高物理机械性能,还可以起到增强和提高可靠性的作用。硅微粉有两种,与角形硅微粉相比,球形硅微粉更容易获得低气孔率的致密堆积,从而可以减少对有机树脂基质的需要量;其颗粒间具有更小的分子摩擦力,产生热量少,粘度更小,可以延长塑封料的流动长度和控制飞边;热膨胀系数低,可以通过大量填充来改良有机高分子与基板热膨胀系数不匹配的缺陷,同时可以提高了环氧模塑料的物理机械性能。因此球形硅微粉填料更加适应目前集成电路超大规模化的发展趋势,但是必须建立在理想堆积的基础之上。
Dinger-Funk方程是对经典的颗粒尺寸分布和堆积理论加以修正所得的颗粒尺寸分布方程,也是目前最接近实际颗粒尺寸分布情形的分布理论。本文通过以其为理论模型并结合实际经验建立另一种经验模型,通过对本公司应用前景广泛的几种球形硅微粉进行计算和实际考核,确定最佳模型及分布系数,找出填料理想配比的范围并总结其特性。流动长度的实验结果表明经过两种模型计算的球形硅微粉的堆积效果均好于目标球形硅微粉,本研究具有理论指导意义。