云母粉主要用于大規(guī)模、超大規(guī)模和特大規(guī)模集成電路的封裝上。微電子工業(yè)的迅速發(fā)展,對(duì)云母粉提出了越來(lái)越高的要求。云母粉不僅要超細(xì)、高純度、低放射性元素含量,而且對(duì)顆粒形狀提出了球形化要求。高純?cè)颇阜?/a>(云母粉)由于其流動(dòng)性好,表面積小,堆積密度高,填充量可達(dá)到較高的填充量,與樹(shù)脂攪拌成膜均勻。云母粉的填充率越高,塑封料的膨脹系數(shù)就越小,也就越接近單晶硅的熱膨脹系數(shù),由此生產(chǎn)的電子元器件的使用性能也越好。用云母粉制成的塑封料應(yīng)力集中小,強(qiáng)度高,云母粉的應(yīng)力集中僅為角形云母粉應(yīng)力集中的60%,因此,云母粉塑封料封裝集成電路芯片時(shí),成品率較高,且運(yùn)輸和使用過(guò)程中不容易產(chǎn)生機(jī)械損傷。
云母粉無(wú)棱角,因而對(duì)模具的磨損小,模具的使用壽命長(zhǎng),塑封料的封裝模具十分精密而且價(jià)格很高,使用云母粉塑封料可降低模具成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。
目前國(guó)外云母粉的生產(chǎn)有:高溫噴射法、氣體火焰法、液相中控制正硅酸乙脂、四氯化硅的水解法等工藝。近年來(lái),國(guó)內(nèi)多家科研單位和企業(yè)都在進(jìn)行云母粉的研究工作,但大都處于試驗(yàn)室研究階段,尚未真正進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。
中國(guó)建材國(guó)際工程有限公司自20世紀(jì)70年代起就致力于我國(guó)硅質(zhì)原料提純技術(shù)和資源開(kāi)發(fā)利用的研究工作。為促進(jìn)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,公司也正在進(jìn)行云母粉的研制工作,并建立了中試試驗(yàn)室,采用的是氣體燃燒火焰成球法,簡(jiǎn)介如下。
2. 1 主要生產(chǎn)設(shè)備粉料定量輸送系統(tǒng)、燃?xì)饬靠刂坪突旌涎b置、氣體燃料高溫火焰噴槍、冷卻回收裝置,下面分別簡(jiǎn)要介紹其工作原理。
粉料定量輸送系統(tǒng):是用氣力輸送的方法將要加工成云母粉的粉料按照規(guī)定的給料量連續(xù)、均勻地輸送到高溫火焰中。燃?xì)饬靠刂坪突旌涎b置:可根據(jù)火焰溫度、火焰長(zhǎng)度和剛度調(diào)節(jié)、控制燃?xì)饬亢椭細(xì)怏w量,并將燃?xì)馀c助燃?xì)怏w充分混合后送到高溫火焰噴槍。
氣體燃料高溫火焰噴槍:是將混合燃料氣體(混合入助燃?xì)怏w)和非云母粉物料同時(shí)噴出,點(diǎn)火后產(chǎn)生高溫火焰,分散的云母粉,使之成為云母粉。
冷卻回收裝置:將已被且分散的高溫云母粉,迅速冷卻避免出現(xiàn)析晶現(xiàn)象,并將冷卻后的云母粉在收集器中回收。
2. 2 成球機(jī)理
高溫火焰噴槍噴出1600～2000℃的高溫火焰,當(dāng)粉體進(jìn)入高溫火焰區(qū)時(shí)其角形表面吸收熱量而呈狀態(tài),熱量進(jìn)一步被傳遞到粉體內(nèi)部,粉體顆粒完全呈狀態(tài)。在表面張力的作用下,物體總是要趨于穩(wěn)定狀態(tài),而球形則是最穩(wěn)定狀態(tài),從而達(dá)到產(chǎn)品成球目的。
粉體顆粒能否被取決于兩方面:一是火焰溫度要高于粉體材料的溫度,這就要選擇合適的氣體燃料;二是保證粉體顆粒所需要的熱量。
2.3 云母粉的原料
氣體燃燒火焰成球法生產(chǎn)云母粉的原料是角形云母粉,但應(yīng)注意,原料中不能有水分,也不能用經(jīng)偶聯(lián)劑處理的云母粉作原料,以免影響粉料的輸送和在時(shí)產(chǎn)生水汽,影響效果。
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