中國粉體網(wǎng)訊 石英材料被廣泛應(yīng)用于集成電路,、光伏等高技術(shù)硅材料領(lǐng)域,，是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和支柱性產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可替代的高純基礎(chǔ)材料,。而東�,？h匯聚了全國85%的石英材料生產(chǎn)企業(yè)，被譽(yù)為“東方石英中心”,。2023年9月15日,，由東�,？h政府和中國粉體網(wǎng)主辦的全國集成電路及光伏用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)在江蘇東海隆重召開，會(huì)議期間,，我們邀請到了業(yè)內(nèi)專家,、學(xué)者,，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對話欄目,，進(jìn)行訪談交流。
本期為您分享的是中國粉體網(wǎng)對南京航空航天大學(xué)傅仁利教授的專訪,。
中國粉體網(wǎng)：傅教授,，覆銅板和環(huán)氧塑封料是硅微粉最主要的兩大應(yīng)用領(lǐng)域，這兩大領(lǐng)域用硅微粉的產(chǎn)品性能指標(biāo)有何不同,？分別是怎樣的,？
傅教授：電子元器件的封裝是講層次的，覆銅板一般是板級,，環(huán)氧塑封料一般是芯片級,，其層級不一樣，功能不一樣,，要求就不一樣,。覆銅板俗稱PCB板，早期通過各種元器件通過銅進(jìn)行刻蝕以后形成的電路,，把各種有源器件,，無源器件集成到一起，體現(xiàn)其功能,。對熱性能,、電性能以及高頻性能要求并不高，主要解決其膨脹問題,、板的硬度問題以及力學(xué)性能上的指標(biāo),，因此對硅微粉的純度以及形狀要求不高。早期甚至無需加硅微粉,，只是需要添加玻纖布,，之后隨著集成電路的發(fā)展,，由插裝的方式改成貼片式，布線密度隨之增加,，線間距隨之減小,。器件的封裝密度增加了，所以它對于力學(xué)性能,，比如膨脹系數(shù)還有其介電性能產(chǎn)生了新的要求,。在一些高頻微波器件中，無定形硅微粉無法滿足其要求,，需要低應(yīng)力的,、低膨脹、低輻射的硅微粉,，但是相對而言,，其對硅微粉的純度要求不高。
但是環(huán)氧塑封料不一樣,，它直接包裹在裸芯片的表面,，形成各種各樣的電子元器件，無論是有源器件還是無源器件,，都是與芯片的電極直接接觸,，因此如果硅微粉的純度不夠，會(huì)嚴(yán)重影響芯片的電性能,。功率器件對散熱性能要求較高,，因此要求硅微粉具有熱膨脹適配能力，另外還有其高頻性能線路間的分布式電容問題,，因此環(huán)氧塑封料對硅微粉的純度,、顆粒的形態(tài)、形狀,、尺寸甚至尺寸分布都有著比較高的要求,。
總而言之，雖然都叫硅微粉,，但是不同用途的硅微粉,，解決的問題也不一樣。實(shí)際在硅產(chǎn)業(yè)中,，也需要針對不同需求做不同的分級,。
中國粉體網(wǎng)：大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路的發(fā)展對硅微粉的性能提出了哪些新的要求？
傅教授：在基板上面,，它對由硅石等原料制備的硅晶圓的尺寸,、精度、以及缺陷有要求,，如果是在14nm或7nm以下的先進(jìn)集成電路中,，制作的芯片更多,，對材料的純度、缺陷率等要求更高,。
但如果從硅微粉角度來講,，需要更關(guān)注器件本身，比如集成器件密度高了以后,，超大規(guī)�,；蛘吖β势骷陌l(fā)熱會(huì)增加，過去我們對熱性能的關(guān)注度不高,，封裝尺寸的引腳數(shù)增多以后,，器件本身的間距縮小，之前都是幾十微米,，現(xiàn)在可能到微米甚至亞微米或者納米,，其顆粒尺寸會(huì)發(fā)生變化。另外要提高填充的堆積密度,，要求硅微粉是球形,，至少是類球形，其對顆粒的形態(tài)要求就更高,。如果是填充芯片本身的管腳,，即BGA的引角,，那其對填充率要求更高,，要求硅微粉完全是球形，而且是要單分散的球形,，需要對硅微粉進(jìn)行深加工,。
從前是幾十微米，現(xiàn)在到微米,、亞微米,，甚至到納米，集成電路的制程發(fā)生了變化,，對硅微粉的純度,、形態(tài)的控制，包括粒度的分布,、表面的狀態(tài)都產(chǎn)生了新的要求,。因?yàn)樗c環(huán)氧樹脂進(jìn)行復(fù)合，就要考慮硅微粉與樹脂之間的相容性,，不僅要考慮硅微粉本身,，還需要考慮與它應(yīng)用的對象是否相容。像高端的先進(jìn)封裝材料,，包括塑封料和基板,，針對大功率的超大規(guī)模的集成電路,，現(xiàn)在多了一個(gè) HDI高密度封裝轉(zhuǎn)接板，要對線路放大進(jìn)行二次封裝,，這里面就多了許多技術(shù)和細(xì)節(jié)問題需要研究,，從而衍生了很多新的領(lǐng)域和新的需求。
中國粉體網(wǎng)：集成電路電子封裝填料為什么要選擇球形硅微粉,？它有何優(yōu)勢,？
傅教授：主要原因是堆積密度，等徑球形是最容易實(shí)現(xiàn)密堆積的,，當(dāng)然在實(shí)際進(jìn)行封裝的時(shí)候,，需要多種尺寸進(jìn)行配合，把間隙填上去,，從而提高它的堆積密度,。從粉體來講，球形或類球形的松裝密度高,，其流動(dòng)性也高,。在樹脂里填充時(shí)，無論是轉(zhuǎn)移模塑還是壓縮模塑,，都會(huì)涉及樹脂模塑本身流動(dòng)填充的工藝過程,。球形粉的流動(dòng)阻力最小，工藝性能最好,，這也是工藝本身所決定的,，它是由不同粒度的球形硅微粉去進(jìn)行封裝的。
中國粉體網(wǎng)：目前,，國內(nèi)外電子封裝用硅微粉填料的生產(chǎn)現(xiàn)狀是怎樣的,？您認(rèn)為未來的發(fā)展趨勢是什么？
傅教授：過去比較粗獷,，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)做比較容易做的產(chǎn)品,，比如PCB板用的角形硅微粉，買來礦進(jìn)行酸洗,，進(jìn)行簡單的篩分處理,，就進(jìn)行銷售。這樣對于硅微粉的粒度,、表面分布,，甚至表面的狀態(tài)都沒有足夠的重視，只能應(yīng)用一些比較低端的產(chǎn)品,。我們用的塑封料,，對硅微粉顆粒的形狀、形態(tài)表面的一些細(xì)節(jié)問題都要進(jìn)行研究，但事實(shí)上我們做的仍然不夠充分,。一個(gè)是從技術(shù)研究來講做的不多,，特別是高校有做的，或者研究單位有做的,，但是沒有把相關(guān)的東西轉(zhuǎn)移到企業(yè),，重視度不夠。因?yàn)楦叨说臇|西要求高,、門檻兒高,，投入大，見效慢,，所以國內(nèi)企業(yè)目前在這方面做的不夠充分,。
這方面的研究單位是有的，但是也沒有很好的轉(zhuǎn)化,，研究單位用的是學(xué)術(shù)研究的方法,，而不是一個(gè)產(chǎn)業(yè)能夠應(yīng)用的方法。在轉(zhuǎn)移過程中存在許多問題,，比如成本問題,，材料在用的時(shí)候有一個(gè)關(guān)鍵的瓶頸問題即性價(jià)比，我們總的目標(biāo)是要把硅微粉的性能越做越高,，越做越好,，但價(jià)格越來越低。但是從學(xué)術(shù)研究來講,，我們不考慮成本,，所以它對企業(yè)來說就會(huì)面臨成本壓力。而先進(jìn)封裝的技術(shù)來源是國外,，國外已經(jīng)發(fā)展了許多年,，而國內(nèi)最早對這方面的需求不足，技術(shù)是從國外導(dǎo)入進(jìn)來的,，研究比較晚，不夠充分,。但是現(xiàn)在隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,，技術(shù)會(huì)逐漸進(jìn)步和提高。
所以從現(xiàn)狀來講,，像UNDERFILL等國外知名公司的產(chǎn)品,，比如HDI高密度封裝基板用的材料，國內(nèi)目前還跟不上,，有些具體的細(xì)節(jié)技術(shù)問題還沒得到解決,，但是總體來講正逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。
中國粉體網(wǎng)：我國硅微粉研發(fā)技術(shù)水平與國外相比存在哪些差距,？傅教授,，您認(rèn)為應(yīng)該如何推動(dòng)高端硅微粉產(chǎn)品國產(chǎn)化進(jìn)程,？
傅教授：一個(gè)很重要的差距就是研發(fā)投入，國外研發(fā)投入大概是百分之十幾,，我們只有百分之幾,。技術(shù)不可能無中生有，是需要不斷迭代,，不斷積累的,，因此國內(nèi)的企業(yè)要加大研發(fā)投入。國內(nèi)現(xiàn)在屬于低端產(chǎn)品充分競爭甚至惡性競爭,，高端產(chǎn)品一片空白,，被國外壟斷。因此企業(yè)要有長遠(yuǎn)眼光,，加大投入,，將技術(shù)難點(diǎn)逐一攻破。我們不可能一下就變成世界第一,，但是我們可以逐漸提高自己的產(chǎn)品水平,，慢慢積累，不斷迭代,，早晚會(huì)產(chǎn)生突破,。所以我個(gè)人覺得企業(yè)首先要加大投入，許多享受了國家的政策,，但是沒有真正的科研投入落實(shí)到研發(fā)上面,，另外是人力資本，人是最活躍的因素,，必須招攬研發(fā)人才,。總而言之核心的問題是人,、資金投入和市場,。中國有巨大的人力資源優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,，以及資源優(yōu)勢,，實(shí)現(xiàn)突破只是時(shí)間問題！
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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