在各类电子产品中，添加功能填料一直是提升产品性能的有效途径。例如随着5G技术的迅猛发展，高频信号传输的需求日益增加，而无机填料具有良好的导热性能和介电性能，可以有效提高印制电路板（PCB）的导热性能和信号传输速率，满足高频信号传输的要求；功率模块由于功耗变大，发热量提升，也急需导热性能更优异的新型导热填料；其他填料类型还有阻燃填料、导电填料、电磁屏蔽填料等。

下面就跟着小编一起来看看目前市场上有哪些用途较广、具有新兴市场发展潜力的电子级填料吧。

1.电子级硅微粉

硅微粉即二氧化硅粉体，是具有优异性能的功能性填料，其下游非常广泛，涵盖了覆铜板、环氧塑封料、电工绝缘材料、胶黏剂、陶瓷、涂料、精细化工、高级建材等领域，但各领域所需硅微粉质量要求差异较大，电子级应用一般对硅微粉质量要求更高，如在芯片包封材料中填充提高环氧树脂硬度，降低线性膨胀系数与固化收缩率，减少内应力，接近芯片线性膨胀系数；覆铜板中填充基于其良好介电性能，提高信号传输速度和传输质量，同时亦有降成本考虑，因此电子级应用对硅微粉厂商的技术实力及经验积累要求更高。

硅微粉产品及应用

按颗粒形貌可将硅微粉分为角形和球形硅微粉两大类，角形粉又可以进一步分为结晶硅微粉和熔融硅微粉。从结晶和熔融两种角形粉的对比来看，结晶粉优势主要在导热和硬度两方面，对应散热性和耐磨性较好；但热膨胀系数较大导致其耐热冲击不及熔融粉，同时介电性能较熔融粉也有明显差距；从成本角度看，熔融粉价格约为结晶粉两倍，从经济效益角度考虑结晶粉仍有其市场需求空间。从角形粉和球形粉的对比来看，球形粉在各项性能指标上都明显优于角形粉，对于产品性能、可靠性要求越高，越倾向于用球形粉产品，同时价格相对昂贵。

结晶/熔融/球形硅微粉的物理特性对比

电子级硅微粉目前两大重点下游分别为覆铜板( CCL)、环氧塑封料(EMC)，目前也逐步拓展应用至底部填充材料和积层胶膜等领域中，终端应用涵盖消费电子、服务器、汽车电子等多领域。其中塑封料是电子封装的重要主材料之一，且国内外集成电路封装多以环氧塑封料应用为主。集成电路封装后需要达到高耐潮、低应力、低α射线、耐浸焊和回流焊等要求，因此需要在其树脂基体充添加大量的无机填料，常见的环氧塑封料的主要组成为填充料（60％～90％）、环氧树脂（18％以下）、固化剂（9％以下）、添加剂（3％~7%左右）。目前环氧塑封料添加的填料主要是硅微粉，其具备的一个重要优势在于可以让塑封料的热膨胀率与集成电路单晶硅更为接近（环氧树脂和二氧化硅的热膨胀系数相差近100倍），保证集成电路工作的热稳定性，同时减小内应力、防潮、增加塑封料强度等亦是硅微粉在EMC中应用的重要优势。

芯片外层包覆保护材料一般为环氧塑封料

目前，集成电路朝着大规模、高集成度发展，对于EMC中所用的硅微粉要求提高，在颗粒形状方面也提出了球形化要求，一般SOP、SOT及以上的封装等级均主要采用球形粉。相较于角形粉，球形粉主要的优势在：1）球表面流动性好，与树脂搅拌成膜均匀，填充率更高，减少树脂添加量，进而热膨胀系数越小；2）添加球形粉的塑封料应力集中小，强度高，因此封装芯片成品率高，不易产生机械损伤；3）球形粉摩擦系数小，进而对模具磨损小。球形硅微粉具体性能指标主要体现为球化度、粒径、纯度、α射线等，高端封装用球形粉最高可达单吨百万元。

EMC行业发展趋势及所需填料情况

电子级硅微粉另一大重要领域即为覆铜板的填充料，一方面因为其普遍较低的价格可以降低成本，另一方面则可以改进覆铜板的性能。覆铜板用硅微粉早期多用的是结晶和熔融两类角形硅微粉，结晶粉虽然整体性能不及熔融粉，但因其具备较强的价格优势，从成本角度考虑仍有较大的市场。球形硅微粉由于具有高填充、流动性好、介电性能优异、热膨胀系数小、应力小的特点，在高填充、高可靠性的高性能覆铜板中应用更为广泛。如关注介电性能的高频高速覆铜板，关注低热膨胀系数、高模量的封装载板等。同时，部分高端熔融硅微粉通过更好的生产工艺也能够达到高频高速覆铜板的介电性能要求，因此部分高端覆铜板用硅微粉也涉及高等级角形粉的使用。在5G及AI等拉动下，高端服务器等需求增长拉动封装载板用覆铜板、射频/微波覆铜板、高速数字覆铜板需求持续增长。

高频高速覆铜板对硅微粉的相关性能要求

2.Low-α球形氧化铝

Low-α球形氧化铝是一种低α射线指标的纳米级球形氧化铝材料，其具有α射线含量低、导热性高、绝缘性优、粒径分布可调、球形化率高、体积填充率高、磁性异物含量低等优点，主要作为功能填料用于高性能或具有特殊用途的芯片封装场景，属于先进芯片封装材料之一。

低放射性球形氧化铝在PoP（Package on Package，叠层封装）技术应用较为广泛，主要原因在于PoP通常会将多个芯片叠加，从而达到提高封装密度的目的，但器件厚度的增加会造成芯片工作时产生的热量排到外部的难度大幅增加，影响芯片的稳定性和可靠性。针对导热及散热问题，在封装用EMC环节通过添加Low-α球铝填料的方式可以对其散热能力进行设计优化，同时对低放射性（即Low-α）的控制亦能够避免芯片工作时受α射线影响。α粒子来源于导体器件各种制造和封装材料中存在的天然放射性元素，主要是痕量的铀（U）、钍(Th)等杂质，在半导体器件高密度化和高容量化趋势下可能会使其产生“软误差”。通过对α射线的控制可以保证产品的稳定性，且特别适用于预防由α射线引起的记忆装置操作故障。

α射线会导致“软误差”

而目前AI技术正飞速发展，伴随着英伟达AI芯片的热卖，HBM（高带宽内存）成为了时下存储中最为火热的一个领域，不论是三星、海力士还是美光，都投入了大量研发人员与资金，力图走在这条赛道的最前沿。而HBM封装用填料需用TopCut 20um以下球硅及Low-α球铝，分别匹配热膨胀系数和散热要求，同时控制α射线，各司其职缺一不可。

从AI服务器结构角度测算单颗HBM填料用量

扩展阅读：3000元/kg的Low-α射线球形氧化铝，半导体高端封装材料

3.新能源汽车用导热球形氧化铝

热界面材料是两种材料之间的填充物，填充接合部分的微间隙，减少热传递阻抗，是芯片和散热器之间重要的热传导通道，主要包括导热硅脂、导热垫片、导热胶等材料，在电子元器件中较为常见。热界面材料通常以树脂为基体，但是树脂导热系数较低，因此需要加入各类导热填料来提升热界面材料的导热性。氧化铝虽然不是导热能力最强的填料，但其来源广泛、价格低、且在聚合物基体中填充量大，具备高导热、低填充粘度、高性价比的优异特性，因此在热界面材料中被广泛用作导热填料，且球形氧化铝应用广泛，球形粉好处在于比表面积小，球形度高，粘度非常小，容易添加到导热硅胶中，导热性能也更优。据统计，一辆家庭用的新能源汽车中电池板重量约150-400kg，有机硅导热灌封胶的使用量约20-50kg，需求大量的导热填料。

磷酸铁锂硬壳电芯电池包结构

扩展阅读：

1.球形氧化铝粉体宏量化制备技术盘点

2.不同铝源制备的球形氧化铝粉体有何不同？

目前高端电子填充料市场集中度高，电子级高端填料由于其对电子产品性能稳定性产生关键影响，因此下游客户在选择供应商上非常谨慎，市场仍处于较为封闭垄断的状态。国内球形硅微粉近些年已开始逐步扩大市场，但在Low-α控制、纳米级产品、磁性异物控制方面，日本厂商仍处于行业领先地位，全球能达到相关高要求企业较少。

而在球形氧化铝方面，由于近几年新能源汽车市场快速发展，吸引了大量的资本进入新能源产业，最终使得导热粉体行业企业数量增加。国内球形氧化铝新建项目与产能增长较快，使得产品供给增加，产品价格竞争加剧。但球形氧化铝粉体产品技术壁垒较高，最大的技术难点在于球化工艺和生产设备的研发，目前相关设备的创新研发仍有较大的提升空间。此外，行业下游应用领域广泛，不同细分场景对导热粉体的性能需求差异性很大，不同细分应用场景会根据自身使用需要选择具体型号的球形氧化铝，如何随着下游对导热材料的性能要求提升而开发相应的定制化导热产品，也是该领域持续性关注的问题。

粉体圈整理

本文为粉体圈原创作品，未经许可，不得转载，也不得歪曲、篡改或复制本文内容，否则本公司将依法追究法律责任。