Low-α球硅——半导体封装材料

什么是Low-α球硅？

Low-α球硅，即低α粒子放射球形硅微粉，是一种在半导体封装领域中具有重要应用的高纯度硅微粉材料，是一种经过特殊工艺处理的硅微粉，其特点是具有极低的α粒子放射水平。α粒子是由放射性物质释放出的高能粒子，对半导体器件的稳定性和可靠性构成威胁。Low-α球硅的低放射性特性使其成为制造高可靠性电子器件的理想材料，尤其是在高性能计算（HPC）、人工智能（AI）、5G通信等领域的高端芯片封装中。

Low -α球硅的性能特点

1. 放射性低

α粒子主要来源于封装材料中天然放射性元素铀、钍等的衰变。Low -α球硅将放射性元素含量控制在极低水平，其α粒子发射率非常低，能有效降低对半导体器件的辐射影响，减少α粒子射入微电子器件灵敏区时发生单粒子效应的概率，保障芯片稳定运行。

2. 良好的物理性能

球形度高：颗粒呈球形，球形度高使得颗粒之间的摩擦力小，在环氧塑封料等封装材料中具有良好的流动性，能够均匀地分散在材料中，提高封装材料的填充密度和均匀性。

强度高：可以为封装后的芯片等半导体器件提供较好的机械支撑和保护，抵抗外部压力和冲击，降低器件受损的风险。

散热性能好：有助于将半导体器件工作时产生的热量快速传导出去，降低器件的温度，防止过热对器件性能和寿命产生不利影响，提高器件的热稳定性。

3. 优良的电学性能

绝缘性优：Low-α球硅的纯度高，杂质含量低，具有良好的绝缘性能，可以防止电流泄漏和电气短路，为半导体器件提供安全可靠的电气环境，保障器件的正常工作。

低介电常数和低介质损耗：能够满足高频高速电子信号传输的要求，减少信号传输过程中的能量损失和失真，提高信号传输的质量和速度。

在半导体封装领域的应用

Low-α球硅是一种在半导体封装中具有关键作用的材料。它在半导体封装领域的具体应用主要包括：

1. 高带宽存储器（HBM）封装：HBM作为一种新型的CPU/GPU内存芯片，通过先进封装工艺将多个DRAM芯片垂直堆叠在一起，与GPU封装在一起，以实现高容量和高带宽。在这个过程中，Low-α球硅作为颗粒状环氧塑封料（GMC）的关键填料，有助于提高封装的散热性能和降低α粒子含量，从而减少半导体器件的软错误率。

2. 先进封装材料：随着集成电路的高密度化和高容量化，Low-α球硅的使用对于防止由α粒子引起的软错误至关重要。它被用作环氧塑封料（EMC）中的功能填料，占GMC重量的80%以上，以提高封装材料的强度、散热性能和绝缘性。

3. 光电子器件和集成电路封装：Low-α球硅因其低α粒子含量、高球形化率和良好的物理性能，被广泛应用于光电子器件和集成电路的封装，尤其是在高性能的HBM存储器封装中。

4. 环氧塑封料（EMC）：Low-α球硅作为EMC的主要功能填料，有助于提高封装材料的机械性能和热性能，同时降低热膨胀系数，减少封装材料的开裂现象，从而有效保护集成电路。

5. 热界面材料（TIM）：Low-α球硅也被用作热界面材料，帮助提高电子设备的散热效率，尤其是在小型化、集成化电子设备中，其球形结构有助于形成有效的导热通路。

随着电子设备向更高性能、更小型化、更集成化的方向发展，Low-α球硅的市场需求正在快速增长。特别是在AI时代，对于数据处理和存储的需求激增，推动了对高带宽存储芯片（HBM）的需求，进而带动了Low-α球硅市场的扩张。

总结而言，Low-α球硅因其在高端电子封装领域的重要作用，正成为半导体材料市场的一个重要增长点。随着技术的不断突破和市场需求的不断扩大，Low-α球硅的发展前景十分广阔。