從多款商業(yè)化芯片底部填充膠，看導(dǎo)熱劑粉體材料的重要性

隨著5G時代的到來，芯片對底部填充膠的要求越來越高，迫切需要性能優(yōu)異的底部填充膠，為芯片實現(xiàn)很好的散熱效果，同時解決高密度集成所帶來的信號延遲和功率損耗等問題。

根據(jù)工藝和使用性能，目前，用于電子封裝的理想高性能底部填充膠應(yīng)同時具有高導(dǎo)熱系數(shù)（>1.0 W/m·K）、高電阻率（>10¹²Ω·cm）、低黏度（298 K時<20 Pa·s）、適當(dāng)?shù)腃TE（25~30 ppm/K）、高Tg （>398K）、低介電常數(shù)（298 K 和1 kHz 時<4.0）和低的介電損耗因子（298 K和1 kHz時<0.005），如表1所示：

有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，隨著底部填充膠導(dǎo)熱系數(shù)從0.4 W/m·K增加至1.0 W/ m·K，封裝熱阻降低了22%，實現(xiàn)更好的散熱效果。因此，底部填充膠的導(dǎo)熱系數(shù)對功率密度不斷增加的微電子技術(shù)非常重要。然而，傳統(tǒng)的環(huán)氧基底填充材料的導(dǎo)熱系數(shù)很低，通常為0.1~0.2 W/ m·K，很難滿足芯片的散熱要求。現(xiàn)階段，提高底部填充膠的導(dǎo)熱系數(shù)，需要在環(huán)氧樹脂中加入大量的無機導(dǎo)熱粉體，比如Al₂O₃（氧化鋁）、AlN（氮化鋁）、BN（氮化硼）、Si₃N₄（氮化硅）、MgO（氧化鎂）、ZnO（氧化鋅）、SiC（碳化硅）等。但添加導(dǎo)熱粉體會急劇增加底部填充膠的黏度，導(dǎo)致施工時間延長，甚至是難施工，難以消除流動過程中內(nèi)部的空隙，導(dǎo)致應(yīng)力集中而失效。因此，制備高性能導(dǎo)熱粉體是目前迫切的需求和挑戰(zhàn)，也是制造具有高性能底部填充膠的前提。

一款高性能底部填充膠不僅需要具備高導(dǎo)熱系數(shù)，還需要兼具低熱阻、低粘度等特性。一般來說，采用高導(dǎo)熱劑粉體材料提高聚合物材料導(dǎo)熱性能的主要方法，但是粉體的導(dǎo)熱系數(shù)并不是影響復(fù)合材料熱阻的唯一指標(biāo)。根據(jù)目前的研究來看，在基體中構(gòu)建導(dǎo)熱通道是提高聚合物基高導(dǎo)熱材料導(dǎo)熱性能的技術(shù)關(guān)鍵。為此，可采用的手段有：

①研究不同類別、形貌及尺寸的導(dǎo)熱劑粉體的協(xié)同效應(yīng)，獲取最佳配方

不同的填料之間的協(xié)同效應(yīng)，能使復(fù)合材料表現(xiàn)出比單獨一種材料更加優(yōu)異的性能。底部填充膠導(dǎo)熱率若要達(dá)到1.2W/m·K以上，單以二氧化硅（硅微粉）為填料難以實現(xiàn)，并且會出現(xiàn)增稠嚴(yán)重等情況，可在配方中采用了部分氧化鋁代替了二氧化硅（硅微粉），以來可以提高導(dǎo)熱系數(shù)，而來可以降低體系粘度。

②讓導(dǎo)熱劑粉體在基體中獲得最佳的分散、填充效果

聚合物基體與粉體的物理、化學(xué)性質(zhì)存在很大差異，兩者相互接觸形成的界面較弱，容易產(chǎn)生缺陷，最終導(dǎo)致聲子在界面處散射嚴(yán)重，阻礙材料導(dǎo)熱性能的提高。因此一般需要對導(dǎo)熱劑粉體進(jìn)行表面功能化處理，改善提高導(dǎo)熱填料與基體的相容性。這樣在合適（而不是一味增加）的添加量下，就能有效降低復(fù)合材料的熱阻，提高導(dǎo)熱能力。

上面提到的這些，其實就是金戈新材長期以來專注的工作。都說好的工匠能夠化腐朽為神奇，有了優(yōu)秀工藝的加持，即便產(chǎn)品的性能數(shù)據(jù)似乎并不那么“好看”，但它們最終呈現(xiàn)出的使用效果卻能讓人驚艷。當(dāng)然，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，除了在工藝方面積極創(chuàng)新改進(jìn)外，金戈新材在原材料及其供應(yīng)商的選擇上精益求精，確保所采用的球形/準(zhǔn)球/角形氧化鋁、球形二氧化硅、耐水解氮化鋁、單峰氮化硼、高填充類球氧化鎂等原材料具備高品質(zhì)。同時，為了最大程度滿足品牌和客戶對技術(shù)的需求，金戈新材還會對產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化迭代，為客戶提供全方位、專業(yè)化、定制化的高分子阻燃導(dǎo)熱解決方案。若有需要，可點擊右下方客服咨詢，致電0757-87572711，我們會安排相關(guān)人員與您盡快聯(lián)系。