
基于填料在覆銅板中的組成情況、功能、使用范圍和用量,可以認為填料目前已逐步成為覆銅板的除樹(shù)脂、銅箔、玻纖布以外的第四大主材料。
01覆銅板填料的應用特點(diǎn)
目前覆銅板填料使用主要呈現以下特點(diǎn):
(1)已使用填料的覆銅板種類(lèi)覆蓋面廣
包括普通FR-4、中Tg、高Tg、無(wú)鹵、高頻、高速、IC載板、散熱基板、白色覆銅板等。
在普通的FR-4中使用填料,可改善尺寸穩定性和耐熱性,降低成本;
在中高Tg的產(chǎn)品中使用填料,可降低CTE,提高耐熱性;
在無(wú)鹵覆銅板中使用填料,主要是彌補了樹(shù)脂阻燃性不足的問(wèn)題,改善尺寸穩定性;
在高頻高速覆銅板中使用低Dk的填料,可改善高頻信號傳輸能力,改善大容量數據傳輸能;
在IC載板中使用填料,可改善覆銅板的CTE和剛性;
在散熱基板中使用高導熱的填料,可改善基板散熱能力,使覆銅板可以更好地勝任大電流、高發(fā)熱的PCB應用;
在白色覆銅板中使用氧化鋁,可導熱,改善阻燃性和增白;使用TiO2可以提高白色度,有利于提高光反色率。
(2)填料種類(lèi)多
包括硅微粉(結晶硅微粉、熔融硅微粉、復合硅微粉、球形硅微粉等)、氫氧化鋁、滑石粉、云母粉、勃姆石、氧化鋁、球形氧化鋁等,但用得最多的是硅微粉和氫氧化鋁。
02覆銅板業(yè)界對填料研究的技術(shù)關(guān)注點(diǎn)
(1)相似填料對覆銅板性能的影響
如黃偉壯等針對不同類(lèi)型硅微粉對覆銅板耐熱性影響進(jìn)行研究,得出“不同類(lèi)型的硅微粉,其外觀(guān)形態(tài)的差異,使得硅微粉與環(huán)氧樹(shù)脂的結合力存在差異。球形硅微粉因其本身特性,可以改善與環(huán)氧樹(shù)脂的相容性,提高兩者的結合力,相對于其他兩種類(lèi)型的硅微粉,能夠較好地改善覆銅板的耐熱性”。
易強等針對硅微粉對覆銅板制造工藝及性能的影響進(jìn)行研究,得出各種硅微粉均會(huì )降低樹(shù)脂體系反應活性和流動(dòng)性,對膠液粘度的影響則與樹(shù)脂粘度相關(guān),對于板材剛性、耐濕熱型、Z-CTE和韌性均有改善,對于粘結性能有不利影響,介電性能則與硅微粉用量和種類(lèi)有關(guān),并認為球形硅微粉性能表現最優(yōu)。
(2)填料分散技術(shù)
包括了分散設備、填料形態(tài)、表面處理等方面的研究。黃超勇對無(wú)機填料分散技術(shù)進(jìn)行了研究,包括選擇合適的填料粒徑,選用球磨機、砂磨機、高速剪切分散機等設備進(jìn)行分散,包括介紹了填料漿料的應用。當然也提到了對填料進(jìn)行表面改性。
杜翠鳴等對納米填料的分散設備進(jìn)行了介紹,包括砂磨機、輥磨機、高壓均質(zhì)分散機等,納米粒子的界面問(wèn)題和團聚問(wèn)題的解決需要進(jìn)一步研究。
(3)填料表面處理技術(shù)
這是無(wú)機填料使用在覆銅板中的熱門(mén)技術(shù)話(huà)題,研究方向主要是表面處理劑、處理工藝、處理設備、效果表征等方面。
2001年左右日立化成在封裝基板材料制造中,開(kāi)發(fā)出界面控制體系(Filler Interphase Control System,簡(jiǎn)稱(chēng)FICS)工藝技術(shù),實(shí)際就是填料的表面偶聯(lián)化處理。
國內柴頌剛等也對填料的分散和表面處理進(jìn)行了深入研究,經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑處理的填料使用TEM測試顯示表面有一層有機層,使用后可以降低粘度和改善分散性。還使用高分子聚合物包覆硅微粉,改善了板材的力學(xué)性能。
邢燕俠闡述了使用處理劑復配技術(shù)來(lái)改善填料分散穩定性,使用長(cháng)鏈大分子處理劑的空間位阻效應來(lái)減少顆粒團聚,采用特殊結構的處理劑來(lái)獲得耐熱性、改善吸潮性等。

▲未經(jīng)過(guò)表面處理和經(jīng)過(guò)表面處理的填料在樹(shù)脂中填充固化后的界面情況
陳毅龍等對干法改性和濕法改性進(jìn)行了對比研究,并用沉降實(shí)驗、水-苯體系、紅外光譜分析等手段來(lái)表征表面處理效果,測出濕法改性效果最佳,但是綜合考量后推薦干法改性,并在鋁基覆銅板使用的填料上面進(jìn)行了驗證。
03覆銅板用填料未來(lái)趨勢展望
基于高頻通訊、高速傳輸、汽車(chē)電子、LED、IC封裝載板、小型化等方面電子工業(yè)基本需求和業(yè)界目前的關(guān)注熱點(diǎn),筆者認為未來(lái)覆銅板用填料的趨勢將會(huì )重點(diǎn)體現在下述方面:
(1)功能化。Low Dk,Low Df,高導熱、阻燃等。
(2)高填充。高填充意味著(zhù)無(wú)機填料特性更好的發(fā)揮,包括低CTE、低介電、高導熱等。
(3)顆粒設計。界面和團聚問(wèn)題要求表面處理技術(shù)不斷進(jìn)步;球形化產(chǎn)品是高端應用的選擇。
(4)粒度分布設計。因應薄型化而需要不斷減小粒徑,但又要防止分散困難。
(5)雜質(zhì)控制。超薄、高可靠、高導熱基板期望填料的雜質(zhì)含量盡可能低。
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