一文了解覆铜板用硅微粉的分类及特点

文章来源：https://www.hayond.cn 发布时间：2020-08-05 浏览次数：47

覆铜板行业应用的无机填料有很多种,如滑石、氢氧化铝、氧化铝、硅微粉等,覆铜板厂家主要根据覆铜板的性能来选择相应的填料。

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,因此,市场上产量最大的FR-4覆铜板主要采用硅微粉作为填料。

目前,覆铜板用硅微粉主要分为以下几类:

1、结晶型硅微粉

即精选优质石英矿,经洗矿、破碎、磁选、超细碎、分级等工艺加工而成的石英粉。使用结晶硅微粉后,覆铜板的的刚度、热稳定性和吸水率都有较大幅度的改善,随着覆铜板市场的快速发展,结晶硅微粉的产量和质量都有了较大幅度的提高。

2、熔融硅微粉

即精选具有优质晶体结构的石英原料,经酸浸、水洗、风干、再经高温熔融、破碎、人工分拣,磁选、超细碎、分级等工艺精制而成的硅微粉。

相比结晶型硅微,它具有更低的密度(2.2g/cm3),更低的介电常数,更低的热膨胀系数(0.5×10-6/K),该种粉体主要在高频覆铜板中作为填料使用。

在高频技术持续发展的今天,从传统1GHZ以下的频率发展到2G、3G、5G乃至更高频率,覆铜板的介电常数Dk和损耗因子Df就成为应用在高频领域特别重要的指标。覆铜板的Dk高会使信号在传递过程中速度变慢,Df高会使信号在传递过程中产生损耗,因此如何降低覆铜板的Dk和Df成为覆铜板业界研究的热点问题。

目前常用的降低Dk、Df的方法有:选用低Dk、Df的树脂和选用低Dk、Df的玻璃纤维。降低玻璃纤维的Dk、Df主要通过改变玻璃纤维的化学成份来实现,即改变玻璃的熔制配方来实现,需要上游厂家密切配合才可能实现,而选取Low-Dk、Df的树脂也很困难,因为此类树脂通常价格较高且可加工性较差。因此在非特殊情况下,覆铜板厂家更愿意通过对环氧树脂进行改性和添加填料来降低板材的Dk和Df值,熔融硅微粉作为填料就是一个很好的选择。

3、复合型硅微粉

复合型硅微粉又称低硬度硅微粉。采用数种无机矿物经精确配比熔制成无定型态玻璃体,经破碎、磁选、超细碎、分级等工艺加工而成的硅微粉。

此种粉体莫氏硬度在5.5左右,二氧化硅的成份被大大降低,化学成份的改变,可以有效降低硅微粉硬度,减小钻头在钻孔制程中的磨损,减小钻孔过程中的粉尘污染。

4、球形硅微粉

指颗粒个体呈球状,通过高温将形状不规则石英粉颗粒瞬间熔融使其在表面张力的作用下球化,后经冷却、分级、混合等工艺加工而成的硅微粉。此种粉的流动性较好,在树脂中的填充率较高,做成板材后内应力低、尺寸稳定、热膨胀系数低。

球形硅微粉技术在日本已经非常成熟,目前国内也有几个厂家可批量生产环氧塑封料用球形粉。由于球形粉的价格很高,目前在覆铜板行业未能大规模使用,少量用在IC载板、HDI板等领域,相信随着覆铜板向高端的发展,球形粉的应用将与日俱增。

5、活性硅微粉

即向硅微粉添加适量偶联剂,在适当的温度下改性而成的硅微粉。此种粉添加在树脂中具有很低的粘度,和树脂的结合性能强,做成的板材具有很好的抗剥离强度,优异的耐高温性能,同时还可以改善钻孔性能。

但目前覆铜板厂家所采用的树脂体系不尽相同,硅微粉生产厂商很难做到同一种产品适用所有用户的树脂体系,且覆铜板厂由于使用习惯,更愿意自己添加改性剂,因此活性硅微粉在覆铜板行业的推广使用尚须时日。