Kot visoko{0}}zmogljiv anorganski ne-kovinski funkcionalni material se silicijev dioksid v glavnem pripravi iz naravnega kremena ali taljenega kremena z nizom postopkov fine obdelave, vključno z drobljenjem, razvrščanjem, mletjem, magnetnim ločevanjem, flotacijo in kislinskim luženjem. Med njimi imajo epoksi spojine za vlivanje (EMC), izdelane iz sferičnega silicijevega dioksida, nizko koncentracijo napetosti in visoko trdnost, zaradi česar so primernejše za integrirana vezja (IC) kot oglati silicijev dioksid. Medtem lahko sferični silicijev dioksid zmanjša obrabo opreme in kalupov med proizvodnjo sorodnih izdelkov.
Silicijev dioksid se kot osnovni polnilni material za embalažo integriranih vezij v glavnem uporablja na dveh glavnih področjih: epoksi spojine za vlivanje in bakreni -laminati (CCL). V epoksi spojinah za vlivanje silicijev dioksid predstavlja 70–90 % celotne sestave. Njegov nizek koeficient toplotnega raztezanja in odlične dielektrične lastnosti učinkovito zmanjšajo notranjo napetost v kalupnih masah, zmanjšajo tveganje pokanja odrezkov ter izboljšajo toplotno disipacijo in mehansko trdnost. Prav tako ščiti čipe pred erozijo zaradi zunanje vlage in prahu ter se prilagaja več kot 97 % scenarijev pakiranja polprevodnikov.
Na področju laminatov, prevlečenih z bakrom, silicijev dioksid izboljša toplotno odpornost, dimenzijsko stabilnost in natančnost vrtanja substratov. Visoko-sferični silicijev dioksid se z dobro tekočnostjo in visoko hitrostjo polnjenja uporablja predvsem v visoko-končnih aplikacijah, kot so visoko-frekvenčni in visoko{5}}hitrostni bakreni-laminati in IC podlage. Z mešanjem praškov z različnimi velikostmi delcev so električne in mehanske lastnosti laminatov, prevlečenih z bakrom, dodatno optimizirane, kar podpira razvoj integriranih vezij v smeri miniaturizacije in visoke gostote.
Tehnologije priprave sferičnega silicijevega dioksida za integrirana vezja so v glavnem razdeljene v dve kategoriji: fizikalne metode in kemične metode. Fizikalne metode vključujejo taljenje s plamenom in obdelavo s plazmo, kemične metode pa sol-gel metodo, mikroemulzijsko metodo, kemično obarjanje, razpršilno metodo in metodo parne faze.
Fizikalne metode
Taljenje s plamenom je tehnologija, pri kateri kremenov pesek visoke-čistosti zmeljejo, presejejo, prečistijo in nato dovajajo v visoko{1}}temperaturno polje, ki nastane zaradi zgorevanja plina-kisika. Prah se topi pri visokih temperaturah in se nato ohladi, da nastane -sferični silicijev dioksid visoke čistosti.
Obdelava s plazmo izkorišča visoko energijo plazme za obdelavo materialov. V primerjavi s plazemsko metodo ima plamensko taljenje zrele in preproste postopke, nizke stroške, enostavno upravljanje, visoko proizvodno učinkovitost in večjo izvedljivost-za industrijsko proizvodnjo velikega obsega.
Kemijske metode
Sol-gel metoda vključuje niz kemičnih reakcij (hidroliza, kondenzacija itd.) kovinskih organskih ali anorganskih spojin v tekoči fazi, da nastane solni sistem. Po staranju se koloidni delci v solu postopoma polimerizirajo v gel, ki se nato posuši, strdi in predela v končni produkt.
Mikroemulzijska metoda uporablja površinsko aktivne snovi za emulgiranje dveh nemešljivih topil v enoten mikro{0}}disperzijski sistem. Te mikro-disperzije delujejo kot mikroreaktorji, kjer sta nukleacija in rast trdnih delcev omejena v posameznih mikroreaktorjih, pri čemer na koncu nastanejo drobni sferični delci.
Kemično obarjanje običajno uporablja silikat kot vir silicija in anorganske ali organske kisline kot sredstva za zakisanje z ustreznim dodatkom površinsko aktivnih snovi. Sferični silicijev dioksid se pridobi z nadzorovanjem reakcijskih pogojev za tvorbo oborin, čemur sledi pranje, sušenje in kalcinacija.
Metoda pršenja je običajna tehnika za pripravo prahu. Za sferični silicijev dioksid se predhodnik silicijevega dioksida vbrizga v razpršilno napravo in razprši v drobne kapljice. Pod vplivom površinske napetosti se kapljice nagibajo k oblikovanju sferičnih oblik in se nato posušijo, da nastane sferični silicijev dioksid.
Metoda parne faze neposredno uporablja pline ali pretvarja materiale v pline z določenimi tehničnimi sredstvi, kar omogoča fizikalne ali kemične reakcije v plinastem stanju. Delci se nato med ohlajanjem kondenzirajo in rastejo ter tvorijo nanodelce.
Sferični silicijev dioksid, pripravljen s kemičnimi metodami, ima visoko čistost in enakomerno nadzorovane velikosti delcev. Vendar se izdelki iz metod, kot sta sol-gel metoda in kemično obarjanje, nagibajo k aglomeraciji. Poleg tega so surovine, ki se uporabljajo v kemičnih procesih-zlasti pogosto uporabljene površinsko aktivne snovi-drage, kar znatno poveča proizvodne stroške. Drugi izzivi vključujejo težko odstranjevanje organskih nečistoč, zapletene procesne tokove, stroge pogoje priprave in visoke zahteve glede opreme. Zato je do industrijske proizvodnje sferičnega silicijevega dioksida s kemičnimi metodami še dolga pot.