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鑫川矿业硅微粉在覆铜板行业的应用分析

作者:鑫川矿业编辑部 添加时间:2015/9/22 10:57:35 浏览:

 

 

前言:近年来,随着覆铜板行业整体技术水平的不断提高,硅微粉无机填料越来越被CCL业者所青睐,不过也对硅微粉填料的使用也提出了越来越高的要求,这也促进了硅微粉行业近年来的快速发展。

 

 

近几年硅微粉在CCL中应用显示出突破性的进展,含硅微粉填料的CCL产品在生产量和需求量上都有了迅速的增加。在当前CCL树脂组成体系所应用的各种填料中,硅微粉填料越来越突出其重要地位。在近几年中采用硅微粉填料(或者采用与其它填料配合)去解决CCL各种技术难题的实例屡见不鲜,而所涉及的改进性能项目则多样化。其中主要包括:提高耐热性及耐湿热性(降低吸湿性)薄型化CCL的刚性(提高弯曲模解决封装基板强度提高问题、解决板的翘曲度大的问题、解决薄板冲孔加工性问题);降低热膨胀系数(主要指厚度方向CTE的降低);提高尺寸稳定性;提高钻孔定位精度与内壁平滑性;提高层问、绝缘层与铜箔间的粘接性等。

 

众所周知,覆铜板行业应用的无机填料有很多种,主要的几种有比如硅微粉、氢氧化铝、滑石粉、氧化铝等,覆铜板厂家主要根据覆铜板的性能来选择相应的填料,据我们调查得知,目前产量最大的FR-4 覆铜板主要采用硅微粉作为填料。

 

首先,我们先介绍下硅微粉的一些主要性质及参数,硅微粉由石英砂加工而成的粉体,石英属于三方晶系,具有正六面体结构,折光率1.54-1.55,莫氏硬度7左右,密度2.65g/cm3,熔点1750℃,并且具有高绝缘性、高热传导性、高热稳定性;耐酸碱性(HF 除外)、耐磨性;低的热膨胀系数(14×10-6/K)、低介电常数(约Dk=4.6,1MHZ)等优秀性能,因此在覆铜板行业的应用日趋广泛。

 

随着硅微粉表面处理条件的改进,改善了它与树脂体系的相容性,所以硅微粉作为一种填料应用到覆铜板中,不但可降低成本,还能改进覆铜板的某些性能(如热膨胀系数、弯曲强度、尺寸稳定性等),是真正的功能性填料

 

 

    1、覆铜板最常用的超细结晶型硅微粉

目前应用在覆铜板上的超细硅微粉平均粒径在2-3 μm,随着基板材料向超薄化方向发展,将要求填料具有更小的粒度,更好的散热性。未来覆铜板将采用平均粒径在0.5-1 μm左右的超微细填料,结晶型硅微粉因具有良好的导热作用将被广泛应用,考虑到填料在树脂中的分散性和保证上胶工艺的顺利开展,很可能结晶型硅微粉会和球形粉配合使用。尽管有不少导热性比结晶型硅微粉更好的填料,如氧化铝球形粉等,但它们价格非常高,未来很难被覆铜板厂家大规模使用。

 

 

    2、后起之秀熔融硅微粉

熔融型硅微粉是用熔融石英加工而成的高纯度、无定形的粉末。它具有线热膨胀系数小、低应力、低放射性含量等优良特性,主要用于大规模及超大规模集成电路用塑封料、环氧浇注料、灌封料。电子级熔融硅微粉选用天然石英为原料,经高温熔炼,使之成为高纯度、无定形的透明状熔块,再经粉碎等特种加工而成微细的粉末。由于它通过高温熔融处理,其分子结构排列由有序排列(结晶态)转为无序排列。其熔点为1713℃,0c—D结构转换点的温度为57 3℃。它与结晶型硅微粉相比,作为集成电路用塑封料的填料,具有流动性能好、填充量大等突出优点。随着各类先进通信技术的发展,多种高频设备都已被广泛应用,其市场每年都以15-20%的速度增长,这必将在一定程度上带动熔融硅微粉市场的快速发展。

 

 

    3、硅微粉中的“贵族”-球形硅微粉

    PCB 基板材料正在迅速的向着薄形化方向发展,特别是HDI 多层板当前实现基板材料的薄形化表现得更为突出。许多便携式电子产品在不断推进它“薄、轻、小”和多功能的情况下,需要PCB 的层数更多、厚度更薄。随着电子产品向小型化、集成化方向的发展,未来HDI 板的比重将明显提高,与此同时,国内IC载板项目也在全国多地展开。在良好的市场环境下更要求国内硅微粉厂商能够推出具有高纯度、高流动性,低膨胀系数,良好粒度分布的高端球形硅微粉产品,因此球形硅微粉在覆铜板行业的应用前景非常值得期待

 

 

    4、值得翘楚以待的活性硅微粉

采用活性硅微粉作填料可以使覆铜板的一些性能得到明显改善,目前市场上已经有硅微粉厂家在推出活性硅微粉产品,但使用效果较差。国外通常用十几种偶联剂对硅微粉进行改性,国内往往只用一种或几种,且粉体往往产生团聚,改性剂对粉体包裹布均匀,很难达到理想的改性效果。若想在覆铜板领域大量推广使用活性粉,硅微粉厂家的任重道远,不仅需要上游偶联剂厂家的密切配合,更需要下游覆铜板厂家的通力合作。只要解决改性的技术难题,活性硅微粉的市场将非常值得期待。

 

 

覆铜板用主要无机填料与玻纤布的物理性能的对比

 

密度/(g/cm³)

莫氏硬度

粒径范围/μm

比表面积/(㎡/g)

PH值

热导率cal/cm·s·℃

热膨胀系数/(10-6/℃)

结晶硅微粉

2.65

7.0

 

 

6.5-8.0

 

9

熔融硅微粉

2.21

6.5

4-28

0.5-0.6

5.6-7.5

1.1

0.5

气相二氧化硅

 

 

0.005-

0.040

50-400

 

0.015

0.015

氢氧化铝

2.42

2.5-3.5

0.7-55.0

0.1-1.2

 

 

 

滑石粉

2.78-2.88

1.0-1.5

 

3-12

 

 

8.0

云母粉

2.7-2.9

2.5-4.0

1.0-10.0

9

7.5-8.5

 

7.1-14.5

E-玻璃纤维

 

6.5

 

1.0

 

1.0(w/K·m)

2.8

 

 

 

覆铜板用主要无机填料与玻纤布的介 电性能的对比

相对介电常数

介质损失角正切/10-4

电阻率/(Ω·cm)

电气强度(KV/cm

熔融硅微粉

3.5-3.8

5-15

3.2x10-15

 

气相二氧化硅

 

 

1.0x10-13

120-200

氢氧化铝

7.0

2-40

 

25.6

滑石粉

7.5

 

 

 

云母粉

7.5

 

 

 

E-玻璃纤维

5.8-6.1

15-580

10-13——10-15

4.5

 

三种硅微粉在环氧塑封料EMC中的主要应用

结晶型硅微粉

熔融型硅微粉

球形硅微粉

传热性

较好

较好

固化产生的应力

较大

较小

填充性(对树脂流动性影响)

一般

一般

固化收缩率

较大

热膨胀率(在Tg以下

较大

较小

较小

对模具磨损性

成本性

一般

较高

 

 

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