近年來，在覆銅板技術開發中，應用填料技術已成為熱點問題。世界上主要生產覆銅板的廠家，都希望通過推進填料技術進而促進覆銅板的生產，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填料，表現出較好的機械性能、耐熱性、分散性、電性能等。但是，之所以將其應用于覆銅板中，主要還是因為硅微粉平均粒徑最小可達到0.25μm，熔點可達1700℃以上，相比于滑石粉、氫氧化鋁、E-玻璃纖維等介電常數較低，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，部分價格偏高。
　　目前市場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。當前主要有四類品種的硅微粉被應用于覆銅板的生產：熔融型硅微粉、結晶型硅微粉、合成硅微粉、球形硅微粉。
　　那么，對于覆銅板行業來說，對硅微粉產品都有哪些要求呢？
 
1、對硅微粉粒徑的要求
 
　　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”對微細硅微粉粒徑分布進行測定。
　　從理論上說，二氧化硅粒徑越小，越有利于填充體系結合。但實際在覆銅板的制作混膠、上膠工藝中，二氧化硅越細，越容易結團，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生沉降，上膠時對玻纖的浸漬性變差，由于玻纖布的過濾作用，填料在玻纖紙布的分布也會不均勻。所以從工藝角度來講，選擇一個合理的粒徑范疇，是一個很重要的參數。
　　如日立化成公司從提高有“相互兩立”關系的銅箔粘接強度與耐熱性考慮，合成硅微粉的平均粒徑范圍為1μm~5μm，而如果側重提高鉆孔加工性出發，則平均粒徑在0.4μm~0.7μm比較適宜。當平均粒徑低于0.4μm時，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，則會増加鉆頭的磨耗、降低微小孔徑的對位精度。
 
2、對硅微粉形態的要求
 
　　在各種形態的二氧化硅中，相對于熔融球形二氧化硅、熔凝透明二氧化硅以及后來的納米硅（樹脂），結晶型二氧化硅對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二氧化硅；耐熱沖擊性和熱膨脹系數不如熔凝透明二氧化硅；綜合性能更不如納米硅（樹脂），但由于從成本和經濟效益上考慮，行業中更傾向于使用高純度的結晶型二氧化硅。
 
3、對硅微粉表面處理的要求
 
　　硅微粉作為作覆銅板的填料，一般需經過偶聯劑的表面處理之后，才能與樹脂體系更好地結合，同時由于偶聯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，偶聯劑不宜多加，而且偶聯劑的加入量有一定的飽和度，當加至一定量時，其對體系的結合性不會再起作用。
 
4、對硅微粉在覆銅板樹脂組成中投料比例的要求
 
　　對于研究在樹脂體系中無機填料的投料比例，一般要通過試驗去摸索，進而確定投料比例的上、下限，并了解投料比例對性能有哪些影響。我們注意到投料比例是一個變數：在研發時，因為側重點不同，需要提高的性能不同等問題，投料比例自然也就不同。
　　在生產覆銅板時，主要有兩類無機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”技術大多在薄型化的覆銅板中被應用，其運用新工藝，突破了傳統的填料填加工藝，是一種更高層次的技術。目前，這種技術成果，可追溯到松下電工公司2007年的一篇薄型覆銅板開發專利。這篇專利重點之一是創造性的運用了球形硅微粉的高填充量技術，從而在提高薄型覆銅板的彎曲模量、耐熱性等方面，使填料發揮了重要的作用。
 
5、對硅微粉與其他填料配合使用的要求
 
　　對于薄型覆銅板翹曲問題，日立化成的解決方案是在樹脂體系中的無機填料“高填充量”技術。在整個樹脂組成物總量中填料占40%~70%。在解決使用“高填充量”技術時，遇到的填料凝聚、分散差、樹脂粘度增大等問題時，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構的低聚物與之進行配合。
　　專利原文是這樣敘述的：“本發明是采用了一種硅低聚物。它是由兩個以上的硅氧烷重復結構單元構成，在它分子結構的末端含有1個以上的反應性官能基——羥基。硅低聚物在樹脂組成物中與無機填料（主要指與硅微粉）進行配合，所得到的是粘結片的涂布加工性和流動性的提高”。在應用于現實進行實施時，先混合合成型硅微粉與含硅低聚物，再加入達到硅微粉固體量60%~90%的有機溶劑，最后把它們加入到樹脂組成物的體系中。
　　日立化成提出了這種依靠硅微粉填料與另一種新的有機填料相配合的方法，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度、基板外層導通孔的強度、耐堿性。
　　填料應用技術在開發覆銅板的過程中，處于一項系統過程的地位，不僅包括對各種填料品種的選擇、主要性能指標、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、主填料與其他填料的配合技術、與填料配合的樹脂選擇還有制造技術等的開發工作。因此，硅微粉生產廠家應與覆銅板企業密切交流與合作，更要不斷優化生產工藝，敢于突破傳統，大膽創新，推進技術的不斷進步。
 
來源：覆銅板用硅微粉的探討，作者：李濤
編輯整理：粉體技術網
 

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