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【技术】覆铜板用硅微粉5大应用技术及发展现状
来源:中国粉体技术网    更新时间:2023-02-21 14:53:10    浏览次数:
 
  目前,在覆铜板(CCL)中应用的无机填料主要有以下几种:ATH(氢氧化铝)、滑石粉、硅微粉、高岭土、碳酸钙、钛白粉、绝缘性晶须、钼酸锌包覆的无机填料、层状黏土矿物质等。其中,被报道最多的无机填料是硅微粉。
  
  作为无机填料被广泛应用于CCL行业的硅微粉,从分子结构上可分为熔融型、结晶形和复合型三类;从粉体颗粒形貌上,可分为角形和球形两类。与角形硅微粉相比,球形硅微粉在填充性、热膨胀性、磨损性等方面均具有较大的优势。
  
  整体来看,硅微粉填料的应用技术可以归纳为以下五个方面:
  
  1、以提高板材性能为导向
  
  电子产品的飞速迭代对PCB板材提出了更高的性能要求,硅微粉填料作为功能填料对覆铜板多项性能具有改善作用,还能降低生产制造成本,越来越受到关注和广泛应用。
  
  日立化成公司在硅微粉填料的应用上开展了多项研究,包括提高板的钻孔精度;提高板的尺寸稳定性;提高板的耐热性、剥离强度和改善薄板冲孔加工性。京瓷化学公司、住友电木公司都研究了硅微粉填料在解决CCL热膨胀率大的问题上的应用。
  
  2、优化硅微粉粒径与粒度分布
  
  填料在应用过程中其粒径是大小不等的,对填料颗粒有两个重要指标,一是平均粒径,二是粒径分布。研究表明,填料的平均粒径和粒径分布的范围对填充效果和板材的综合性能都有着非常重要的影响。
  
  松下电工公司发现在CCL树脂中加入平均粒径0.05μm~10.0μm的球形硅微粉,可改善基板在机械冲击时的耐裂纹性,降低板的吸湿性等。松下电工公司提出,采用超过10μm平均粒径的硅微粉,所制成的CCL在电气绝缘性上会降低。京瓷化学公司提出,所用的熔融硅微粉的平均粒径在0.05μm~2μm范围内,其中最大粒径不超过10μm,这样才能保证树脂组成物的流动性良好。日立化成公司提出,熔融硅微粉的平均粒径在0.5μm以上可以降低硅微粉在树脂中的凝聚;此外,还提出从提高耐热性与铜箔黏接强度考虑,合成硅微粉的平均粒径在1μm~5μm范围为宜;而从钻孔加工性提高的角度考虑,选择平均粒径在0.4μm~0.7μm更为适合。
  
  3、球形化制备与应用
  
  球形硅微粉的制备方法有:高频等离子体法、直流等离子体法、碳极电弧法、气体燃烧火焰法、高温熔融喷雾造粒法以及化学合成法等,其中最具有工业化应用前景的制备方法是气体燃烧火焰法。
  
  硅微粉的形状直接影响其填充量的多少。与角形硅微粉相比,球形硅微粉具有更高的堆积密度和均匀的应力分布,因此可以增加体系的流动性,降低体系的黏度,而且还具有较大的表面积。
  
  黄伟壮等研究了不同类型的硅微粉在改善CCL耐热性上的差异,发现球形硅微粉相较于无定型硅微粉、类球形结晶型硅微粉能够更好地改善CCL的耐热性。
  
  4、高填充量技术
  
  填料用量过低会导致性能不能满足要求,但随着填充量的增多,体系黏度会急剧增加,材料的流动性、渗透性变差,球形硅微粉在树脂中分散困难,易出现团聚。
  
  日立化成公司和松下电工公司都研究了以硅微粉为主的填料的高填充量技术,期望解决所遇到的填料凝集、沉淀,从而造成树脂黏度增大、流动性差、成形加工中不均匀分布的问题。
  
  5、表面改性技术
  
  通过表面处理改性,可以减小球形硅微粉之间的相互作用,有效防止团聚,降低整个体系的黏度,改善体系的流动性,还可以增强球形硅微粉与PTFE(聚四氟乙烯)树脂基体的相容性,使颗粒在胶水中均匀分散。
  
  三菱瓦斯化学公司则是研究了硅微粉表面处理技术,通过这项技术,可实现环氧改性氰酸酯树脂—玻纤布基CCL的铜箔与树脂绝缘层黏接性的提高。杨珂珂等研究了球形硅微粉的表面改性技术,发现改性球形硅微粉具有更好的耐热性和应用性能。
  
  未来,球形硅微粉的制备技术,高填充技术以及表面处理技术仍然会是硅微粉填料的重要发展方向。研究球形硅微粉的制备技术用以降低生产成本,使其被更加广泛地应用。当填充量不足以满足越来越高的性能需求时,对高填充技术的研究势在必行。表面处理技术在整个CCL用无机填料领域都至关重要,现阶段研究和应用的各种偶联剂,均能在一定程度上提高性能,但仍有很大的空间。
  
  此外,CCL用无机填料也会由单一填料的应用走向混合填料的研究和应用,以期望能同时提升CCL的多项性能。
  
  资料来源:《郑鑫.硅微粉填料在覆铜板中的应用及发展趋势[J].印制电路信息,2022,30(08):29-32》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
  
  
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