硅微粉在覆铜板领域的应用研究现状 -内参

硅微粉在覆铜板领域的应用研究现状

来源:专家库 作者: 叶丹 2023-02-17 08:44

覆铜板是以增强材料浸渍不同性能的树脂,添加不同的填料经干燥后在一面或两面覆以铜箔,经过热压而成的板状材料。覆铜板基板上填料一般选用无机填料,如硅微粉、滑石、氢氧化铝氢氧化镁等。

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硅微粉由于其高绝缘性、高热传导性、高热稳定性,耐酸碱性(除HF外)、耐磨性,低的热膨胀系数、低介电常数等优良性能,在覆铜板中得到广泛应用,成为了最重要的覆铜板无机填料。其中产量最大的 FR-4型覆铜板的主要填料为硅微粉。

矿物加工行业通常将粒径断点(D100)小于30μm的粉体称为超细粉体。超细粉体通常又分为:微米级(粒径1-30μm)、亚微米级(1-0.1μm)和纳米级(0.001-0.1μm)。而覆铜板中使用的硅微粉主要属于超细粉体范畴。

近年来,电子产品和移动终端产品日新月异,并朝着体积小、质量轻、功能复杂、智能化方向发展。因此,作为覆铜板除树脂、铜箔、玻纤布以外的第四大主要材料的填料,超细化的需求越来越强烈。对硅微粉的粒度要求由早期断点为20μm到后来的13μm、8μm、6μm。目前断点为13μm左右的硅微粉产品为主流产品,使用量最大,断点为8μm、6μm的硅微粉产品使用量也在逐渐增大,断点为4μm、3μm和1μm硅微粉产品目前使用量较小。

用于覆铜板的硅微粉可分为结晶硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉及复合硅微粉:

(1)结晶硅微粉。作为覆铜板的填料,可应用于生产要求较低的行业,价格较低,对覆铜板的热稳定性、刚度、热膨胀系数等方面的性能有一定的改善,因此在实际应用的过程中使用高纯度的结晶硅微粉更为普遍。但结晶硅微粉与熔融、球形硅微粉相比,存在密度较大、热膨胀系数较高、硬度大等问题,不利于填料在树脂中的分散性,可能影响到覆铜板的应用性能,故而常常需要对其进行表面改性,以增加结晶硅微粉与树脂的相容性。采用硅烷偶联剂表面活性剂对高纯度结晶二氧化硅进行改性,制备的覆铜板其热膨胀系数和孔壁的树脂收缩都能有所改善。

(2)熔融硅微粉。相较于结晶硅微粉而言,熔融硅微粉则具有较低的密度、硬度、介电常数、热膨胀系数等优点,可应用于智能手机、电脑、网络通讯等行业用的高端覆铜板,但其主要缺点是制备过程中熔融温度较高,工艺复杂,生产成本高。

(3)球形硅微粉。具有流动性好的特点,在树脂中的填充量较大,制备的覆铜板性能更优异,主要应用于高频覆铜板的制备。球形硅微粉能够更好地与环氧树脂相容,所制备的覆铜板耐热性能也较好,然而,目前球形硅微粉价格较高,生产工艺复杂,国内自给率偏低,高端产品主要依赖于进口,亟需实现本领域的技术突破。

(4)复合硅微粉。又称低硬度硅微粉,主要是硅微粉与其他填料的混合物,以此降低硅微粉的硬度,具有易于加工,可减小钻头在制孔过程中的磨损,降低钻孔过程中的粉尘污染等优点,但是,复合硅微粉面临的主要问题是如何在保证覆铜板性能的情况下,进一步降低材料的生产成本。


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