覆銅板用硅微粉的分類及未來發展趨勢

作者:admin 發布日期: 2020-12-21 二維碼分享
硅微粉作為一種填料應用到覆銅板中,不但可降低成本,還能改進覆銅板的某些性能(如熱膨脹系數、彎曲強度、尺寸穩定性等),是真正的功能性填料,因此,市場上產量.大的FR-4覆銅板主要采用硅微粉作為填料。

1、覆銅板常用的幾種硅微粉

目前,覆銅板用硅微粉主要分為以下幾類:

(1)結晶型硅微粉

即精選..石英礦,經洗礦、破碎、磁選、超細碎、分級等工藝加工而成的石英粉。使用結晶硅微粉后,覆銅板的的剛度、熱穩定性和吸水率都有較大幅度的改善,隨著覆銅板市場的快速發展,結晶硅微粉的產量和質量都有了較大幅度的提高。

(2)熔融硅微粉

即精選具有..晶體結構的石英原料,經酸浸、水洗、風干、再經高溫熔融、破碎、人工分揀,磁選、超細碎、分級等工藝精制而成的硅微粉。

相比結晶型硅微,它具有更低的密度(2.2g/cm3),更低的介電常數,更低的熱膨脹系數(0.5×10-6/K),該種粉體主要在高頻覆銅板中作為填料使用。

在高頻技術持續發展的..,從傳統1GHZ以下的頻率發展到2G、3G、5G乃至更高頻率,覆銅板的介電常數Dk和損耗因子Df就成為應用在高頻領域特別重要的指標。覆銅板的Dk高會使信號在傳遞過程中速度變慢,Df高會使信號在傳遞過程中產生損耗,因此如何降低覆銅板的Dk和Df成為覆銅板業界研究的熱點問題。

目前常用的降低Dk、Df的方法有:選用低Dk、Df的樹脂和選用低Dk、Df的玻璃纖維。降低玻璃纖維的Dk、Df主要通過改變玻璃纖維的化學成份來實現,即改變玻璃的熔制配方來實現,需要上游廠家密切配合才可能實現,而選取Low-Dk、Df的樹脂也很困難,因為此類樹脂通常價格較高且可加工性較差。因此在非特殊情況下,覆銅板廠家更愿意通過對環氧樹脂進行改性和添加填料來降低板材的Dk和Df值,熔融硅微粉作為填料就是一個很好的選擇。

(3)復合型硅微粉

復合型硅微粉又稱低硬度硅微粉。采用數種無機礦物經..配比熔制成無定型態玻璃體,經破碎、磁選、超細碎、分級等工藝加工而成的硅微粉。

此種粉體莫氏硬度在5.5左右,二氧化硅的成份被大大降低,化學成份的改變,可以有效降低硅微粉硬度,減小鉆頭在鉆孔制程中的磨損,減小鉆孔過程中的粉塵污染。

(4)球形硅微粉

指顆粒個體呈球狀,通過高溫將形狀不規則石英粉顆粒瞬間熔融使其在表面張力的作用下球化,后經冷卻、分級、混合等工藝加工而成的硅微粉。此種粉的流動性較好,在樹脂中的填充率較高,做成板材后內應力低、尺寸穩定、熱膨脹系數低。

球形硅微粉技術在日本已經非常成熟,目前國內也有幾個廠家可批量生產環氧塑封料用球形粉。由于球形粉的價格很高,目前在覆銅板行業未能大規模使用,少量用在IC載板、HDI板等領域,相信隨著覆銅板向高端的發展,球形粉的應用將與日俱增。

(5)活性硅微粉

即向硅微粉添加適量偶聯劑,在適當的溫度下改性而成的硅微粉。此種粉添加在樹脂中具有很低的粘度,和樹脂的結合性能強,做成的板材具有很好的抗剝離強度,優異的耐高溫性能,同時還可以改善鉆孔性能。

但目前覆銅板廠家所采用的樹脂體系不盡相同,硅微粉生產廠商很難做到同一種產品適用所有用戶的樹脂體系,且覆銅板廠由于使用習慣,更愿意自己添加改性劑,因此活性硅微粉在覆銅板行業的推廣使用尚須時日。
2、硅微粉在覆銅板中應用的發展趨勢

(1)大有可為的超細結晶型硅微粉

目前應用在覆銅板上的超細硅微粉平均粒徑在2-3微米,隨著基板材料向超薄化方向發展,將要求填料具有更小的粒度,更好的散熱性。未來覆銅板將采用平均粒徑在0.5-1微米左右的超微細填料,結晶型硅微粉因具有良好的導熱作用將被廣泛應用,考慮到填料在樹脂中的分散性和..上膠工藝的順利開展,結晶型硅微粉很可能會和球形粉配合使用。盡管有不少導熱性比結晶型硅微粉更好的填料,如氧化鋁球形粉等,但它們價格非常高,未來很難被覆銅板廠家大規模使用。

(2)快速發展的熔融硅微粉市場

隨著各類..通信技術的發展,多種高頻設備都已被廣泛應用,其市場每年都以15-20%的速度增長,這必將在一定程度上帶動熔融硅微粉市場的快速發展。

(3)穩定的復合型硅微粉市場

目前國內大多數覆銅板廠家已開始使用復合型硅微粉來代替結晶型硅微粉,并逐步提高使用比例,復合型硅微粉的市場將在未來2年內達到飽和。硅微粉廠家在提高產量的同時,也在不斷優化產品指標,為進一步降低鉆頭磨損,開發更低硬度的填料將非常必要。

(4)樂觀的高端球形粉市場

PCB基板材料正在迅速的向著薄形化方向發展,特別是HDI多層板當前實現基板材料的薄形化表現得更為突出。許多便攜式電子產品在不斷推進它“薄、輕、小”和多功能的情況下,需要PCB的層數更多、厚度更薄。隨著電子產品向小型化、集成化方向的發展,未來HDI板的比重將明顯提高,與此同時,國內IC載板項目也在全國多地展開。在良好的市場環境下更要求國內硅微粉廠商能夠推出具有高純度、高流動性,低膨脹系數,良好粒度分布的高端球形硅微粉產品,因此球形硅微粉在覆銅板行業的應用前景非常值得期待。

(5)可期待的活性硅微粉市場

采用活性硅微粉作填料可以使覆銅板的一些性能得到明顯改善,目前市場上已經有硅微粉廠家在推出活性硅微粉產品,但使用效果較差。國外通常用十幾種偶聯劑對硅微粉進行改性,國內往往只用一種或幾種,且粉體往往產生團聚,改性劑對粉體包裹布均勻,很難達到理想的改性效果。若想在覆銅板領域大量推廣使用活性粉,硅微粉廠家的任重道遠,不僅需要上游偶聯劑廠家的密切配合,更需要下游覆銅板廠家的通力合作。只要解決改性的技術難題,活性硅微粉的市場將非常值得期待。
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