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1、集成电路覆铜板用硅微粉简介

集成电路是指采用半导体制造工艺，把电阻、电容、电感、二极管及晶体管等元件及布线互连在一个电路中，实现元件与电路系统结合的一种微型电子器件或部件。具有体积小、安装方便、可靠性高、专用性强以及元器件的性能参数比较一致等优点，已被广泛应用于计算机、通讯电子以及军事通信等各种领域。

集成电路（来源：网络）

覆铜板（英文简称：CCL）作为集成电路的最主要载体，在集成电路中充当工业基础材料。覆铜板是以增强材料浸渍不同性能的树脂，添加不同的填料（比如硅微粉）经干燥后在一面或两面覆以铜箔，经过热压而成的板状材料。主要由基板、铜箔和覆铜板粘合剂三大部分构成，其中基板是由高分子合成树脂、增强材料和填料组成的绝缘层压板。

覆铜板双面板

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。目前产量较大的FR-4覆铜板主要采用硅微粉作为填料。

覆铜板试样制备流程

2、覆铜板用硅微粉的种类

硅微粉产品系列比较复杂，应用十分广泛。目前应用于集成电路覆铜板的硅微粉主要有结晶型硅微粉、熔融型硅微粉、球形硅微粉、复合硅微粉、活性硅微粉等五个品种。

（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。结晶型硅微粉在覆铜板行业中的应用在国外起步较早，国内硅微粉厂家在2007年前后具备此种粉体的生产能力。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。

其主要缺点是：对树脂体系的影响不是最佳的，分散性和耐沉降性不如熔融球形硅微粉、耐冲击性比不上熔融透明硅微粉，热膨胀系数很高，且硬度大，加工困难。

（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。相比结晶型硅微粉，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。

其主要缺点是：熔融温度较高，对于企业生产能力要求较高，工艺复杂，生产成本较高，一般产品介电常数过高，影响信号传递速度。

（3）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

球形二氧化硅是通过物理或化学方法生产加工获得的、颗粒形貌为球形的无定型二氧化硅粉体材料，平均粒度可以从微米级到亚微米、纳米级。球形二氧化硅由于其特有的高填充、流动性好、介电性能优异的特点，主要应用在高填充、高可靠的高性能覆铜板中。覆铜板用球形二氧化硅关注的主要指标有：粒径分布、球形度、纯度（电导率、磁性物质和黑点）。

三种类型的二氧化硅主要应用性能对比

球形硅微粉在覆铜板行业的主要应用领域

球形二氧化硅的制备方法有：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。目前我国能够生产高纯球形二氧化硅、亚微米级球形二氧化硅的企业数量很少，主要分布于江苏连云港、安徽蚌埠、浙江湖州等地区。

等离子体设备示意图

火焰熔融法

覆铜板使用的球形二氧化硅采用气体燃烧火焰法生产，由于其表面性质特殊，在后续应用时与有机体系的相容性差，难于均匀分散于有机体系中，严重影响其应用效果，需要对球形二氧化硅产品进行应用技术研究。球形二氧化硅的应用技术主要包括：分散技术、表面处理技术和复配技术。

（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。

其主要缺点是：目前覆铜板厂家所采用的树脂体系不尽相同，硅微粉生产厂商难以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。

3、硅微粉在覆铜板中的应用趋势

（1）结晶型硅微粉朝着超细方向发展

（2）快速发展的熔融硅微粉

随着各类先进通信技术的发展，多种高频设备都已被广泛应用，其市场每年都以15-20%的速度增长，这必将在一定程度上带动熔融硅微粉市场的快速发展。

（3）稳定的复合型硅微粉市场

目前国内大多数覆铜板厂家已开始使用复合型硅微粉来代替结晶型硅微粉，并逐步提高使用比例，复合型硅微粉的市场已渐趋饱和。硅微粉厂家在提高产量的同时，也在不断优化产品指标，为进一步降低钻头磨损，开发更低硬度的填料将非常必要。

（4）极具活力的高端球形粉市场

印制电路板基板材料正在朝着薄型化、小型化方向发展，目前许多便携式电子产品包括电脑、手机、家用电器等都在不断推进它“轻、薄、小”和多功能的优势特征，对覆铜板材料也提出了层数更多、厚度更薄的质量要求。

随着电子产品向集成化、小型化方向的发展，未来覆铜板的比重将明显提高。在良好的市场环境和现有的科技水平下更要求国内硅微粉生产厂商能够推出具有高纯度、高流动性、低微粒、低膨胀系数的高端球形硅微粉产品，因此未来球形硅微粉在覆铜板行业的应用前景将具有极强的发展活力。

另据统计，目前环氧模塑料和覆铜板用球形二氧化硅全球年需求量超过10万吨，其中覆铜板用球形二氧化硅约占1万吨。随着国内球形二氧化硅生产技术水平的不断提升，产品价格的进一步降低，球形二氧化硅在覆铜板中应用有望进一步扩大，从而带动覆铜板性能和技术的提升。

（5）值得期待的活性硅微粉市场

采用活性硅微粉作填料可以使覆铜板的一些性能得到明显改善，目前市场上已经有硅微粉厂家在推出活性硅微粉产品，但使用效果较差。国外通常用十几种偶联剂对硅微粉进行改性，国内往往只用几种，且粉体易产生团聚，改性剂对粉体包裹分布不均匀，很难达到理想的改性效果。若想在覆铜板领域大量推广使用活性粉，硅微粉厂家任重道远。

资料来源：

徐建栋，黄运雷，硅微粉填料在覆铜板中应用的展望

薛晓鹏，矿物原料制备集成电路覆铜板用复合硅微粉的试验研究

曹家凯，球形二氧化硅及其在覆铜板中的应用

柴颂刚，刘潜发，曾耀德，等，球形二氧化硅在覆铜板中的应用

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