Като високоефективен неорганичен не-метален функционален материал силициевият диоксид се приготвя главно от естествен кварц или стопен кварц чрез поредица от процедури за фина обработка, включително раздробяване, класифициране, смилане, магнитно разделяне, флотация и киселинно ецване. Сред тях епоксидните формовъчни смеси (EMC), направени от сферичен силициев диоксид, показват ниска концентрация на напрежение и висока якост, което ги прави по-подходящи за интегрални схеми (ICs), отколкото ъгловат силициев диоксид. Междувременно сферичният силициев диоксид може да намали абразията на оборудването и формите по време на производството на свързани продукти.
Като основен пълнежен материал за опаковки на интегрални схеми силициевият диоксид се прилага главно в две основни области: епоксидни формовъчни съединения и мед-плакирани ламинати (CCL). В епоксидните смеси за формоване силициевият диоксид представлява 70–90% от общия състав. Неговият нисък коефициент на топлинно разширение и отличните диелектрични свойства ефективно намаляват вътрешното напрежение в формовъчните смеси, намаляват риска от напукване на стружки и подобряват разсейването на топлината и механичната якост. Той също така предпазва чиповете от ерозия от външна влага и прах, като се адаптира към повече от 97% от сценариите за опаковане на полупроводници.
В областта на покрити с мед ламинати, силициев диоксид подобрява устойчивостта на топлина, стабилността на размерите и точността на пробиване на субстратите. Силициев диоксид с висока -сферичност, с добрата си течливост и висока степен на запълване, се използва главно в-приложения от висок-край, като високо-честотни и високо-скоростни медни-ламинати и IC субстрати. Чрез смесването на прахове с различни размери на частиците, електрическите и механичните свойства на ламинати с медно -плакиране са допълнително оптимизирани, подпомагайки развитието на интегрални схеми към миниатюризация и висока плътност.
Технологиите за приготвяне на сферичен силициев диоксид за интегрални схеми се разделят основно на две категории: физични методи и химични методи. Физическите методи включват пламъчно топене и плазмена обработка, докато химичните методи включват зол-гел метод, метод на микроемулсия, метод на химическо утаяване, метод на спрей и метод на парна фаза.
Физически методи
Пламъчното топене е технология, при която кварцовият пясък с висока-чистота се смила, пресява, пречиства и след това се подава във високо-температурно поле, генерирано от изгаряне на газ-кислород. Прахът се топи при високи температури и впоследствие се охлажда, за да образува високо-чист сферичен силициев диоксид.
Плазмената обработка използва високата енергия на плазмата за обработка на материали. В сравнение с плазмения метод, пламъчното топене включва зрели и прости процеси, ниска цена, лесна контролируемост, висока производствена ефективност и по-голяма осъществимост за широко{1}}промишлено производство.
Химични методи
Методът зол-гел включва серия от химични реакции (хидролиза, кондензация и т.н.) на метални органични или неорганични съединения в течна фаза за образуване на система зол. След стареене колоидните частици в зола постепенно се полимеризират в гел, който след това се изсушава, втвърдява и обработва, за да се получи крайният продукт.
Методът на микроемулсия използва повърхностноактивни вещества за емулгиране на два несмесващи се разтворителя в еднаква микро-дисперсионна система. Тези микро-дисперсии действат като микрореактори, където нуклеацията и растежът на твърдите частици са ограничени в отделни микрореактори, като в крайна сметка се произвеждат фини сферични частици.
Химическото утаяване обикновено използва силикат като източник на силиций и неорганични или органични киселини като подкислители, с подходящо добавяне на повърхностноактивни вещества. Сферичният силициев диоксид се получава чрез контролиране на реакционните условия за образуване на утайки, последвано от промиване, сушене и калциниране.
Методът на пръскане е обичайна техника за приготвяне на прах. За сферичен силициев диоксид прекурсорът на силициевия диоксид се инжектира в спрей устройство и се пулверизира на фини капчици. Задвижвани от повърхностното напрежение, капките са склонни да образуват сферични форми и след това се изсушават, за да се получи сферичен силициев диоксид.
Методът на парната фаза директно използва газове или превръща материалите в газове чрез определени технически средства, позволяващи физически или химични реакции в газообразно състояние. След това частиците се кондензират и растат по време на охлаждане, за да образуват наночастици.
Сферичният силициев двуокис, получен чрез химически методи, се отличава с висока чистота и равномерно контролирани размери на частиците. Въпреки това, продукти от методи като зол-гел метод и химическо утаяване са склонни да агломерират. Освен това суровините, използвани в химически процеси-особено често използваните повърхностно активни вещества-са скъпи, което значително увеличава производствените разходи. Други предизвикателства включват трудно отстраняване на органични примеси, сложни процеси, строги условия за подготовка и високи изисквания към оборудването. Следователно промишленото производство на сферичен силициев диоксид чрез химически методи все още има да извърви дълъг път.