一种球形二氧化硅填料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种球形二氧化硅填料及其制备方法，其中，球形二氧化硅填料包括硅元素和镍元素，镍元素的含量大于等于10ppm，小于等于1000ppm，其他过渡性元素的综合含量小于等于1000ppm。球形二氧化硅填料的体积平均粒径设置为大于等于100nm，小于等于3μm。本发明专利技术的一种球形二氧化硅填料，应用于半导体封装，极大地提高了半导体封装的剥离强度，而本发明专利技术的一种球形二氧化硅填料的制作方法在制作球形二氧化硅的原料中就添加镍元素，使得最终的球形二氧化硅填料中含有镍元素。形二氧化硅填料中含有镍元素。

【技术实现步骤摘要】
一种球形二氧化硅填料的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体填料领域，尤其涉及一种球形二氧化硅填料的制备方法。

技术介绍

[0002]半导体的封装工序需要用到载板和各种液体，固体，膜状等封装材料。这些封装材料一般由热固性有机树脂和氧化硅填料组成。氧化硅填料的主要功能是降低热固性树脂组成物的热膨胀系数。载板的build up工艺需要用到semi additive process(SAP)。高密度封装如2.5,3D封装时也需要用到build up工艺和SAP。SAP是将含有球形氧化硅的热固化树脂膜经Desmear表面粗化后先整面无电解镀铜，然后光刻，电镀铜形成电路，最后除去光刻胶和光刻胶下面的无电解铜，完成电路形成。由于现有球形氧化硅和无电解铜之间的只有物理结合，导致导电铜膜和树脂绝缘膜之间的剥离强度不足。特别是对于导电膜薄，线宽窄的应用剥离强度不足会导致半导体信赖性下降，极端情况下半导体失效。

技术实现思路

[0003]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中球形氧化硅和无电解铜之间只有物理结合，剥离强度不足，导致半导体信赖性下降，甚至会导致半导体失效。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种球形二氧化硅填料的制备方法，将镍原子导入球形氧化硅的粒子中，在铜的无电解化学镀的还原条件下镍原子和铜形成Ni
‑
Cu化学键大大提高了导电铜膜和树脂绝缘膜之间的剥离强度。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种球形二氧化硅填料，包括硅元素和镍元素，镍元素的含量大于等于10ppm，小于等于1000ppm，其他过渡性元素的综合含量小于等于1000ppm。
[0005]进一步地，所述球形二氧化硅填料的体积平均粒径设置为大于等于100nm，小于等于3μm。
[0006]本专利技术的又一较佳实施例提供了一种球形二氧化硅填料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将含有镍粉的颗粒状硅制作成粉末，成为含镍元素的金属硅粉末；
[0008]将含镍金属硅粉末投放入同心三重管烧枪中进行烧制，形成球形二氧化硅。
[0009]进一步地，将颗粒状多晶硅和羟基镍粉末混合后用气流磨粉碎至体积平均粒径小于等于20微米的含镍元素金属硅粉末。
[0010]进一步地，使用由电镀镍固定的金刚石线锯切切割单晶硅块，切割成体积平均粒径为0.9
±
0.5微米硅粉的硅锯屑；
[0011]将得到的硅锯屑进行过滤，用水清洗后得到硅粉滤饼；
[0012]将硅粉滤饼进行干燥并打散，得到体积平均粒径为0.9
±
0.5微米、镍含量为170
±
100ppm的金属硅粉。
[0013]进一步地，将含镍金属硅粉投放入同心三重管烧枪中烧制，所述同心三重管烧枪
包括3层，最外层是氧气管道，中间层是燃气管道，中心管道是金属硅粉的供应管道，金属硅粉利用气体压送。只要气体不和金属硅粉在常温下反应对气体没有限制。气体可为空气，氮气，燃气，或混合气体。在优先地实施例中用了空气。
[0014]进一步地，同心三重管烧枪的燃烧温度设置为2500
‑
3500℃，气体压送金属硅粉的流速设置为1
‑
100kg/小时。
[0015]进一步地，使用硅烷偶联剂对所述球形二氧化硅填料进行表面处理来增强亲和性。
[0016]进一步地，还包括过筛，通过过筛除去粗大颗粒的所述球形二氧化硅填料，以满足半导体封装要求。
[0017]技术效果
[0018]本专利技术提供的一种球形二氧化硅填料，应用于半导体封装，极大地提高了半导体封装的剥离强度，而本专利技术的一种球形二氧化硅填料的制作方法在制作球形二氧化硅的原料中就添加镍元素，使得最终的球形二氧化硅填料中含有镍元素。
[0019]以下将对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定内部程序、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。
[0022]本专利技术一较佳实施例提供了一种球形二氧化硅填料，包括硅元素和镍元素，镍元素的含量大于等于10ppm，小于等于1000ppm，其他过渡性元素的综合含量小于等于1000ppm。其中，过渡性元素包括Fe,Cu,Zn,Al等，其中，Fe＝8
‑
500ppm,Cu＝1
‑
50ppm,Zn＝1
‑
100ppm。
[0023]其中，球形二氧化硅填料的体积平均粒径设置为大于等于100nm，小于等于3μm。
[0024]本专利技术的又一较佳实施例提供了一种球形二氧化硅填料的制备方法，包括以下步骤：
[0025]将含有镍粉的颗粒状硅制作成粉末，成为含镍元素的金属硅粉末；
[0026]将含镍金属硅粉末投放入同心三重管烧枪中进行烧制，形成球形二氧化硅。
[0027]其中一种方式是将颗粒状多晶硅和羟基镍粉末混合后用气流磨粉碎至体积平均粒径小于等于20微米的含镍元素金属硅粉末。
[0028]另一种方式是使用由电镀镍固定的金刚石线锯切割单晶硅块，切割成体积平均粒径为0.9
±
0.5微米硅粉的硅锯屑；
[0029]将得到的硅锯屑进行过滤，用水清洗后得到硅粉滤饼；
[0030]将硅粉滤饼进行干燥并打散，得到体积平均粒径为0.9
±
0.5微米、镍含量为170
±
100ppm的金属硅粉。
[0031]将含镍金属硅粉投放入同心三重管烧枪中烧制，所述同心三重管烧枪包括3层，最外层是LPG管道，中间层是氧气输送层，中心管道是金属硅粉的供应管道，金属硅粉利用空气压送。
[0032]完成本专利技术实施例的原理基础是镍和铜可以形成任何比例的合金。本专利技术采用金属硅粉和氧气燃烧反应的制备方法，该制备方法的放热反应温度高至3000度以上，使得无机物气化，因此镍元子可以均一的存在于氧化硅粒子中。因此，可以使得镍原子均一的存在于球形二氧化硅粒子中，包括均一存在于其表面，使得Ni
‑
Cu化学键均一存在于每个粒子表面，稳定低高剥离强度。
[0033]专利技术实施例提供的球形二氧化硅填料可将不同体积平均粒径的粉体进行级配来提高在树脂中的填充率。级配指的是体积平均粒径大的粉体堆积后会留下比体积平均粒径小的空间，用和空降一样大的体积平均粒径的粉体填充，产生更小的空间后在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球形二氧化硅填料，其特征在于，包括硅元素和镍元素，镍元素的含量大于等于10ppm，小于等于1000ppm，其他过渡性元素的综合含量小于等于1000ppm。2.如权利要求1所述的一种球形二氧化硅填料，其特征在于，所述球形二氧化硅填料的体积平均粒径设置为大于等于100nm，小于等于3μm。3.一种如权利要求1或2所述的球形二氧化硅填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有镍粉的颗粒状硅制作成粉末，成为含镍元素的金属硅粉末；将含镍金属硅粉末投放入同心三重管烧枪中使得金属硅粉和氧气进行放热燃烧反应，形成球形二氧化硅，所述同心三重管烧枪包括3层，最外层是氧气管道，中间层是燃气管道，中心管道是金属硅粉的供应管道，金属硅粉利用气体压送。4.如权利要求3所述的一种球形二氧化硅填料的制备方法，其特征在于，将颗粒状多晶硅和羟基镍粉末混合后用气流磨粉碎至体积平均粒径小于等于20微米的含镍元素金属硅粉末。5.如权利要求3所述的一种球形二氧化硅填料的制备方法，其特征在于，使用由电镀镍固定的金刚石线锯切割单晶硅块，切割成体积平均粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雪莹，
申请(专利权)人：常州市天辰车辆部件有限公司，
类型：发明
国别省市：