目前，在电子封装材料环氧模塑料（EMC）行业，要满足环保的要求，达到环境认证的指标，提高EMC中硅微粉的填充量是有效的途径之一，国际上球形硅微粉在EMC中的最高填充率已达90%以上。
　　为使球形硅微粉能更好的应用于环氧模塑料，一般对球形硅微粉产品的粒度分布、化学成分、电导率、pH、球化率和白度等性能参数进行检测，以控制其质量。
 
1、粒度分布
 
　　粒度分布是粉体材料的最基本性能，球形硅微粉的粒度分布关系到其在环氧模塑料中的填充率。
　　粒度测试一般采用激光粒度仪，主要通过粒度分布曲线和D10、D50、D90等粒度特征参数表征粉体的粒度分布。
　　根据最紧密堆积原理，球形体是实现最紧密堆积最理想的颗粒，与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环氧模塑料中的填充量更高，质量比最高可达90%。
　　单峰分布的球形硅微粉不能实现最紧密堆积，因此填充率并不高。提高填充率的方法通常是将不同粒度分布的球形硅微粉产品混合，通过混合配比成多峰分布的球形硅微粉。
　　良好的粒度分布能显著提高球形硅微粉的添加量，能改善模塑料的热膨胀性能和热稳定性能，降低环氧模塑料的生产成本。
 
2、化学成分
 
　　纯度是球形硅微粉产品最关键的性能指标之一，直接决定最终的球形硅微粉产品质量，进而影响模塑料的介电绝缘性能，关系到集成电路和电子元器件的稳定可靠性。对于球形硅微粉产品，杂质元素含量越低，SiO2的含量越高，产品纯度越好。
　　采用火焰法生产球形硅微粉如工艺适当，在生产过程中基本不会引入杂质，因此球形硅微粉的化学成分与原料的纯度有很大关系，如原料的纯度高，产品的纯度也很高。
 

▼球形硅微粉原料与产品化学成分变化情况

 
　　球形硅微粉产品杂质元素中Cl-、Na+含量的控制尤为重要。如存在过量的Cl-、Na+，在高温潮湿环境中会引起半导体器件和集成电路芯片上铝布线的电化学腐蚀，导致集成电路失效。另外，铀含量的检测也很重要。铀含量高，放射性指标高，对超大规模集成电路的运行稳定性有影响，当硅微粉中的铀含量超标而又用来封装记忆体或中央处理器时会使计算机产生软错误。
 
3、电导率和pH
 
　　电导率测定是球形硅微粉纯度检测的一个重要指标，电导率高会影响环氧模塑料制品的介电性能。
　　球形硅微粉杂质的成分大都是可溶性的，由于水萃液中的带电离子的多少与溶液导电率成正比，其水萃液中离子浓度越高电导率越大，说明硅微粉的纯度越差。电子级硅微粉电导率一般要求小于5μS/cm。
　　引起球形硅微粉电导率增大的杂质主要有铁、钠、钾等元素，铝元素的含量对电导率影响不大。生产过程中一般不会引入上述几种杂质元素，因此只要控制原料的纯度，采用合适的工艺，即可将球形硅微粉的电导率控制在合格范围内。
　　一般球形石英粉的粒度越小，电导率越高，pH值越低，主要是由于原料粒度越细，球磨的时间越长，使得更多的杂质进入到原料中。
 
4、球化率
 
　　球化率表示产品中球形颗粒所占比例，球化率越高，球形硅微粉产品在环氧模塑料中的填充性能越好。
 

▲球形硅微粉与角形硅微粉SEM照片

　　采用火焰法生产球形硅微粉，影响产品球化率的因素是火焰温度和颗粒的分散程度。火焰温度可通过调节燃气和氧气的流量达到最佳。石英颗粒的分散是生产超细球形硅微粉产品的关键工艺，超细粉体颗粒小，比表面积大，由于静电引力及范德华力极易产生团聚现象。如果在进入球化炉前不解决角形硅微粉团聚问题，多个石英微粒会在火焰中粘结共熔，球化后会形成粒径很大的颗粒，影响产品的质量及产率。可采用高压空气将超细粉体雾化，再进行超声分散，使团聚的原料颗粒解聚，提高球形硅微粉产品的球化率。
 
5、白度
 
　　环氧模塑料可制成各种不同颜色，一般使用黑、红、绿3种颜色，其中黑色最为常见，因此球形石英粉的白度对其性能的影响不大。但白度在某种程度上能反映产品的纯度，白度变低的原因通常有2种，可能是由于生产设备管道的铁质内壁磨损，在高温下氧化生成Fe2O3进入产品中，也可能是燃气不完全燃烧生成碳附着在石英颗粒上。一般角形硅微粉的白度都大于90，生产出的产品白度应大于85，如产品的白度过低，则需要增设除铁工艺。
 

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编辑整理：粉体技术网
 

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