中國粉體網訊 集成電路產業作為信息技術產業的核心,是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性和先導性產業。覆銅板作為集成電路的最主要的載體,在集成電路中充當工業基礎材料。
硅微粉作為一種具有優異性能的功能性填料,它由于具有高絕緣性、高熱傳導性、高熱穩定性、耐酸堿性、低的熱膨脹系數和低介電常數等優良性能,因此在覆銅板行業的應用日趨廣泛。目前應用于集成電路覆銅板的硅微粉主要有結晶型硅微粉、熔融型(無定型)硅微粉、球形硅微粉、復合硅微粉和活性硅微粉等五個品種。
不同種類的硅微粉性能及應用對比
來源:聯瑞新材招股說明書、開源證券研究所
結晶型硅微粉
結晶硅微粉的主要原料是精選優質石英礦,經過研磨、精密分級除雜等工序加工而成的二氧化硅粉體材料,能夠改善覆銅板等下游產品的線性膨脹系數、電性能等物理性能。其優點是色白、質純,物理和化學性質穩定,并且粒度分布合理,可以控制。結晶硅微粉可分為高純度結晶硅微粉、電子級結晶硅微粉和一般填料級結晶硅微粉三種。
結晶硅微粉
來源:聯瑞新材官網
結晶硅微粉的主要優勢是起步早,工藝成熟并且簡單,價格相對比較便宜,對覆銅板的剛度、熱穩定性和吸水率等各方面性能的改善都有很大的作用。其主要缺點是:對樹脂體系的影響不是最佳的,分散性和耐沉降性不如熔融球形硅微粉、耐沖擊性比不上熔融透明硅微粉,熱膨脹系數很高,且硬度大,加工困難。
從成本和經濟效益綜合考慮,結晶硅微粉比熔融硅微粉價格要低的多,并且生產硬件要求較低,因此在實際應用中使用高純度的結晶硅微粉更為普遍。
熔融型硅微粉
熔融硅微粉的主要原料是精選的具有優質晶體結構的石英,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。它的主要特性是顏色白、純度高、線膨脹系數低、電磁輻射性好、化學特性穩定、耐化學腐蝕性好、粒度分布可控并且有序。
熔融硅微粉
來源:聯瑞新材官網
相比結晶型硅微粉,熔融硅微粉則具有較低的密度、硬度、介電常數、熱膨脹系數等優點,在高頻覆銅板中的應用尤為突出,可應用于智能手機、平板電腦、網絡通訊等行業,其主要缺點是制備過程中熔融溫度較高,工藝復雜,生產成本高,一般產品介電常數過高,影響信號傳遞速度。
球形硅微粉
球形硅微粉是指顆粒個體呈球狀,一種高強度、高硬度、惰性的球型顆粒,是通過高溫將形狀不規則石英粉顆粒瞬間熔融使其在表面的張力作用下球化,后經過冷卻、分級、混合等工藝加工而成的硅微粉。
球形硅微粉
來源:聯瑞新材官網
球形硅微粉流動性好,在樹脂中的填充量較高,做成板材后內應力低、尺寸穩定、熱膨脹系數低,并且具有高的堆積密度和均勻的應力分布,因此可增加填料中的流動性和降低粘度,比角型硅微粉有更大的比表面積。球形硅微粉制備的覆銅板性能更優異,主要應用于高頻覆銅板的制備。但是目前球形硅微粉價格較高,生產工藝復雜,國內自給率偏低,高端產品主要依賴于進口,亟需實現本領域的技術突破。
活性硅微粉
活性硅微粉是經過獨特的工藝流程,選用硅烷等材料來對硅微粉顆粒進行表面改性處理,從而增強了硅微粉的憎水性能、提高了混合料以及填充系統的機械和化學特性。
活性硅微粉的主要優勢是:具有耐溫性好、耐酸堿腐蝕好、導熱性差、高絕緣、低膨脹、化學性能穩定、硬度大等特點。其主要缺點是: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用同一種產品適用所有用戶的樹脂體系。
復合型硅微粉
復合型硅微粉又稱低硬度硅微粉,簡稱復合粉,是由多種無機礦物經精確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。
復合硅微粉具有耐溫性好、耐酸堿腐蝕好、導熱性差、高絕緣,低膨脹、化學性能穩定等優點;由于二氧化硅的成分被大大降低,可以有效降低硅微粉的硬度,硬度適中,易于加工,可減小鉆頭在制孔過程中的磨損,降低鉆孔過程中的粉塵污染等,但是,復合硅微粉面臨的主要問題是如何在保證覆銅板性能的前提下,更好地降低成本。
小結
隨著大規模集成電路技術的發展,覆銅板行業整體技術水平的不斷提高對硅微粉填料的使用也提出了越來越高的要求,這也促進了硅微粉行業近年來的快速發展。
因此要根據覆銅板技術的發展趨勢,不斷加強各類硅微粉的研究,提升其性能,以滿足其在覆銅板中的應用需求。
參考來源:
錢晨光等.硅微粉表面改性及其應用研究進展
薛曉鵬.礦物原料制備集成電路覆銅板用復合硅微粉的試驗研究
徐建棟等.硅微粉填料在覆銅板中應用的展望
汪靈.石英的礦床工業類型與應用特點
開源證券.聯瑞新材:小而美的硅微粉龍頭,邁向電子材料的廣闊天空
(中國粉體網編輯整理/初末)
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