干貨 | 覆銅板行業(yè)需要什么樣的硅微粉？

　　近年來，在覆銅板技術(shù)開發(fā)中，應(yīng)用填料技術(shù)已成為熱點(diǎn)問題。世界上主要生產(chǎn)覆銅板的廠家，都希望通過推進(jìn)填料技術(shù)進(jìn)而促進(jìn)覆銅板的生產(chǎn)，作為超越其他廠家的殺手锏。

　　硅微粉相比于其他常見的無機(jī)填料，表現(xiàn)出較好的機(jī)械性能、耐熱性、分散性、電性能等。但是，之所以將其應(yīng)用于覆銅板中，主要還是因?yàn)楣栉⒎燮骄阶钚】蛇_(dá)到0.25μm，熔點(diǎn)可達(dá)1700℃以上，相比于滑石粉、氫氧化鋁、E-玻璃纖維等介電常數(shù)較低，且具有較低吸水性等。但是硅微粉也存在一些不足之處，比如硬度偏高，部分價(jià)格偏高。

　　目前市場(chǎng)上的硅微粉的品種比較多，這主要由于所使用的原料以及制造的工藝差異造成的。當(dāng)前主要有四類品種的硅微粉被應(yīng)用于覆銅板的生產(chǎn)：熔融型硅微粉、結(jié)晶型硅微粉、合成硅微粉、球形硅微粉。

那么，對(duì)于覆銅板行業(yè)來說，對(duì)硅微粉產(chǎn)品都有哪些要求呢？

1、對(duì)硅微粉粒徑的要求

　　所謂的粒徑是指填料粒子大小的量度，包括粒徑分布的表征與粒子大小的表征。覆銅板廠家大多使用“激光衍射/散射法”對(duì)微細(xì)硅微粉粒徑分布進(jìn)行測(cè)定。

　　從理論上說，硅微粉粒徑越小，越有利于填充體系結(jié)合。但實(shí)際在覆銅板的制作混膠、上膠工藝中，硅微粉越細(xì)，越容易結(jié)團(tuán)，不容易分散，填料在玻纖中分散不均，必須提高溶劑的用量；但如果粒徑太大，在混膠及上膠過程中易產(chǎn)生沉降，上膠時(shí)對(duì)玻纖的浸漬性變差，由于玻纖布的過濾作用，填料在玻纖紙布的分布也會(huì)不均勻。所以從工藝角度來講，選擇一個(gè)合理的粒徑范疇，是一個(gè)很重要的參數(shù)。

　　從提高有“相互兩立”關(guān)系的銅箔粘接強(qiáng)度與耐熱性考慮，合成硅微粉的平均粒徑范圍為1μm~5μm，而如果側(cè)重提高鉆孔加工性出發(fā)，則平均粒徑在0.4μm~0.7μm比較適宜。當(dāng)平均粒徑低于0.4μm時(shí)，降低工藝性，降低絕緣層與銅箔的粘接性，增加樹脂體系的粘性。而如果平均粒徑大于5μm時(shí)，則會(huì)増加鉆頭的磨耗、降低微小孔徑的對(duì)位精度。

2、對(duì)硅微粉形態(tài)的要求

　　在各種形態(tài)的硅微粉中，相對(duì)于熔融球形硅微粉、熔凝透明硅微粉以及后來的納米硅（樹脂），結(jié)晶型硅微粉對(duì)樹脂體系性能的影響都不是最佳的，例如分散性、耐沉降性不如熔融球形硅微粉；耐熱沖擊性和熱膨脹系數(shù)不如熔凝透明二氧化硅；綜合性能更不如納米硅（樹脂），但由于從成本和經(jīng)濟(jì)效益上考慮，行業(yè)中更傾向于使用高純度的結(jié)晶型硅微粉。

3、對(duì)硅微粉表面處理的要求

　　硅微粉作為作覆銅板的填料，一般需經(jīng)過偶聯(lián)劑的表面處理之后，才能與樹脂體系更好地結(jié)合，同時(shí)由于偶聯(lián)劑粘度低能起到一定的分散作用，有利于改善硅微粉在樹脂體系中的分散性。但是從成本上考慮，偶聯(lián)劑不宜多加，而且偶聯(lián)劑的加入量有一定的飽和度，當(dāng)加至一定量時(shí)，其對(duì)體系的結(jié)合性不會(huì)再起作用。

4、對(duì)硅微粉在覆銅板樹脂組成中投料比例的要求

　　對(duì)于研究在樹脂體系中無機(jī)填料的投料比例，一般要通過試驗(yàn)去摸索，進(jìn)而確定投料比例的上、下限，并了解投料比例對(duì)性能有哪些影響。我們注意到投料比例是一個(gè)變數(shù)：在研發(fā)時(shí)，因?yàn)閭?cè)重點(diǎn)不同，需要提高的性能不同等問題，投料比例自然也就不同。

　　在生產(chǎn)覆銅板時(shí)，主要有兩類無機(jī)填料的投料比例方案：一類是一般比例，就是指硅微粉投料重量比例一般在15%~30%；另一類則是“高填充量”投料比例方案，指的是硅微粉的投料重量比例在樹脂體系中為40%~70%。

“高填充量”技術(shù)大多在薄型化的覆銅板中被應(yīng)用，其運(yùn)用新工藝，突破了傳統(tǒng)的填料填加工藝，是一種更高層次的技術(shù)。目前，這種技術(shù)成果，可追溯到松下電工公司2007年的一篇薄型覆銅板開發(fā)專利。這篇專利重點(diǎn)之一是創(chuàng)造性的運(yùn)用了球形硅微粉的高填充量技術(shù)，從而在提高薄型覆銅板的彎曲模量、耐熱性等方面，使填料發(fā)揮了重要的作用。

5、對(duì)硅微粉與其他填料配合使用的要求

　　對(duì)于薄型覆銅板翹曲問題，解決方案是在樹脂體系中的無機(jī)填料“高填充量”技術(shù)。在整個(gè)樹脂組成物總量中填料占40%~70%。在解決使用“高填充量”技術(shù)時(shí)，遇到的填料凝聚、分散差、樹脂粘度增大等問題時(shí)，他們公司突破性的開辟一種解決的方法。即引入另一種含硅結(jié)構(gòu)的低聚物與之進(jìn)行配合。

　　專利原文是這樣敘述的：“本發(fā)明是采用了一種硅低聚物。它是由兩個(gè)以上的硅氧烷重復(fù)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，在它分子結(jié)構(gòu)的末端含有1個(gè)以上的反應(yīng)性官能基——羥基。硅低聚物在樹脂組成物中與無機(jī)填料（主要指與硅微粉）進(jìn)行配合，所得到的是粘結(jié)片的涂布加工性和流動(dòng)性的提高”。在應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)進(jìn)行實(shí)施時(shí)，先混合合成型硅微粉與含硅低聚物，再加入達(dá)到硅微粉固體量60%~90%的有機(jī)溶劑，最后把它們加入到樹脂組成物的體系中。

　　依靠硅微粉填料與另一種新的有機(jī)填料相配合的方法，很好地解決了鉆孔加工中鉆頭消耗量大以及降低板的熱膨脹系數(shù)的問題。這種方法主要是加入一種二烷基膦酸鹽化合物到樹脂組成物中并且配合硅微粉一起使用。專利要求平均粒徑在2.0μm~4.0μm（更好的為2.5μm~3.5μm的范圍）的膦酸鹽化合物，并且其在樹脂組成物中加入量需要在10%~15%之間。硅微粉的投料比例則為10%~20%，在整個(gè)樹脂組成物總量中兩種填料總的投料量占的20%~50%。這樣不僅使得因硅微粉的填充而造成鉆頭磨耗大的問題得到解決，還提高了層間粘接強(qiáng)度、基板外層導(dǎo)通孔的強(qiáng)度、耐堿性。

　　填料應(yīng)用技術(shù)在開發(fā)覆銅板的過程中，處于一項(xiàng)系統(tǒng)過程的地位，不僅包括對(duì)各種填料品種的選擇、主要性能指標(biāo)、投料比例等的研究以及確定，而且還包括了填料的表面處理技術(shù)、主填料與其他填料的配合技術(shù)、與填料配合的樹脂選擇還有制造技術(shù)等的開發(fā)工作。因此，硅微粉生產(chǎn)廠家應(yīng)與覆銅板企業(yè)密切交流與合作，更要不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，敢于突破傳統(tǒng)，大膽創(chuàng)新，推進(jìn)技術(shù)的不斷進(jìn)步。

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