一、集成電路覆銅板用硅微粉簡介
集成電路是指采用半導體制造工藝，把電阻、電容、電感、二極管及晶體管等元件及布線互連在一個電路中，實現(xiàn)元件與電路系統(tǒng)結合的一種微型電子器件或部件。具有體積小、安裝方便、可靠性高、專用性強以及元器件的性能參數(shù)比較一致等優(yōu)點，已被廣泛應用于計算機、通訊電子以及軍事通信等各種領域。
覆銅板（英文簡稱：CCL）作為集成電路的主要載體，在集成電路中充當工業(yè)基礎材料。覆銅板是以增強材料浸漬不同性能的樹脂，添加不同的填料（比如硅微粉）經干燥后在一面或兩面覆以銅箔，經過熱壓而成的板狀材料。主要由基板、銅箔和覆銅板粘合劑三大部分構成，其中基板是由高分子合成樹脂、增強材料和填料組成的絕緣層壓板。
覆銅板雙面板
覆銅板行業(yè)應用的無機填料有很多種，如滑石、氫氧化鋁、氧化鋁、硅微粉等，覆銅板廠家主要根據覆銅板的性能來選擇相應的填料。目前產量較大的FR-4覆銅板主要采用硅微粉作為填料。
覆銅板試樣制備流程
硅微粉是由石英加工而成的粉體。石英屬于三方晶系，具有正六面體結構，折光率1.54-1.55，莫氏硬度7左右，密度2.65g/cm3，熔點1750℃。具有以下優(yōu)良的性能：高絕緣性、高熱傳導性、高熱穩(wěn)定性；耐酸堿性（HF除外）、耐磨性低的熱膨脹系數(shù)（14*10-6/k）、低介電常數(shù)（約Dk=4.6,1MHZ）等，因此在覆銅板行業(yè)應用日趨廣泛。
隨著近些年來專家們對二氧化硅表面近些改性處理，極大地改善了它與樹脂體系的相容性，所以硅微粉作為一種填料應用到覆銅板中，不但可降低成本，還能改進覆銅板的某些性能（如熱膨脹系數(shù)，彎曲強度、尺寸穩(wěn)定性等），是真正的功能性填料。
二、覆銅板用硅微粉的種類
硅微粉產品系列比較復雜，應用十分廣泛。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、熔融型硅微粉、球形硅微粉、復合硅微粉、活性硅微粉等五個品種。
1、結晶型硅微粉
即精選優(yōu)質石英礦，經洗礦、破碎、磁選、超細碎、分級等工藝加工而成的石英粉。結晶型硅微粉在覆銅板行業(yè)中的應用在國外起步較早，國內硅微粉廠家在2007年前后具備此種粉體的生產能力。使用結晶硅微粉后，覆銅板的的剛度、熱穩(wěn)定性和吸水率都有較大幅度的改善，隨著覆銅板市場的快速發(fā)展，結晶硅微粉的產量和質量都有了較大幅度的提高。
其主要缺點是：對樹脂體系的影響不是很大的，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(shù)很高，且硬度大，加工困難。
2、熔融硅微粉
即精選具有優(yōu)質晶體結構的石英原料，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。相比結晶型硅微粉，它具有更低的密度（2.2g/cm3），更低的介電常數(shù)，更低的熱膨脹系數(shù)（0.5×10-6/K），該種粉體主要在高頻覆銅板中作為填料使用。
其主要缺點是：熔融溫度較高，對于企業(yè)生產能力要求較高，工藝復雜，生產成本較高，一般產品介電常數(shù)過高，影響信號傳遞速度。
3、復合型硅微粉
又稱低硬度硅微粉。采用數(shù)種無機礦物經精確配比熔制成無定型態(tài)玻璃體，經破碎、磁選、超細碎、分級等工藝加工而成的硅微粉。此種粉體莫氏硬度在5.5左右，二氧化硅的成份被大大降低，化學成份的改變，可以有效降低硅微粉硬度，減小鉆頭在鉆孔制程中的磨損，減小鉆孔過程中的粉塵污染。
4、球形硅微粉
三種類型的二氧化硅主要應用性能對比
球形硅微粉在覆銅板行業(yè)的主要應用領域
球形二氧化硅的制備方法有：高頻等離子體法、直流等離子體法、碳極電弧法、氣體燃燒火焰法、高溫熔融噴霧造粒法以及化學合成法等，其中具有工業(yè)化應用前景的制備方法是氣體燃燒火焰法。目前我國能夠生產高純球形二氧化硅、亞微米級球形二氧化硅的企業(yè)數(shù)量很少，主要分布于江蘇連云港、安徽蚌埠、浙江湖州等地區(qū)。
等離子體設備示意圖
火焰熔融法
覆銅板使用的球形二氧化硅采用氣體燃燒火焰法生產，由于其表面性質特殊，在后續(xù)應用時與有機體系的相容性差，難于均勻分散于有機體系中，嚴重影響其應用效果，需要對球形二氧化硅產品進行應用技術研究。球形二氧化硅的應用技術主要包括：分散技術、表面處理技術和復配技術。
5、活性硅微粉
即向硅微粉添加適量偶聯(lián)劑，在適當?shù)臏囟认赂男远傻墓栉⒎邸４朔N粉添加在樹脂中具有很低的粘度，和樹脂的結合性能強，做成的板材具有很好的抗剝離強度，優(yōu)異的耐高溫性能，同時還可以改善鉆孔性能。
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，硅微粉生產廠商難以做到同一種產品適用所有用戶的樹脂體系，且覆銅板廠由于使用習慣，更愿意自己添加改性劑，因此活性硅微粉在覆銅板行業(yè)的推廣使用尚須時日。
三、硅微粉在覆銅板中的應用趨勢
1、結晶型硅微粉朝著超細方向發(fā)展
目前，超細結晶硅微粉填料在覆銅板上使用的粒徑大體在2～3微米（5000目左右），隨著印制電路板基板材料向著超薄化、大型化方向發(fā)展，對覆銅板填料要求具有更小的粒度和更好的散熱性。
現(xiàn)在一些生產廠家已經在覆銅板上采用粒徑在0.5～1微米左右（10000目左右）的超微細硅微粉填料。整體來看，憑借其具有良好的導熱作用和對生產工藝要求的簡單性，超細結晶型硅微粉將在未來具有廣泛的應用前景。
2、快速發(fā)展的熔融硅微粉
隨著各類先進通信技術的發(fā)展，多種高頻設備都已被廣泛應用，其市場每年都以15-20%的速度增長，這必將在一定程度上帶動熔融硅微粉市場的快速發(fā)展。
熔融硅微粉
3、穩(wěn)定的復合型硅微粉市場
目前國內大多數(shù)覆銅板廠家已開始使用復合型硅微粉來代替結晶型硅微粉，并逐步提高使用比例，復合型硅微粉的市場已漸趨飽和。硅微粉廠家在提高產量的同時，也在不斷優(yōu)化產品指標，為進一步降低鉆頭磨損，開發(fā)更低硬度的填料將非常必要。
4、極具活力的高端球形粉市場
印制電路板基板材料正在朝著薄型化、小型化方向發(fā)展，目前許多便攜式電子產品包括電腦、手機、家用電器等都在不斷推進它“輕、薄、小”和多功能的優(yōu)勢特征，對覆銅板材料也提出了層數(shù)更多、厚度更薄的質量要求。
隨著電子產品向集成化、小型化方向的發(fā)展，未來覆銅板的比重將明顯提高。在良好的市場環(huán)境和現(xiàn)有的科技水平下更要求國內硅微粉生產廠商能夠推出具有高純度、高流動性、低微粒、低膨脹系數(shù)的高端球形硅微粉產品，因此未來球形硅微粉在覆銅板行業(yè)的應用前景將具有極強的發(fā)展活力。
球形硅微粉
5、值得期待的活性硅微粉市場
采用活性硅微粉作填料可以使覆銅板的一些性能得到明顯改善，目前市場上已經有硅微粉廠家在推出活性硅微粉產品，但使用效果較差。國外通常用十幾種偶聯(lián)劑對硅微粉進行改性，國內往往只用幾種，且粉體易產生團聚，改性劑對粉體包裹分布不均勻，很難達到理想的改性效果。若想在覆銅板領域大量推廣使用活性粉，硅微粉廠家任重道遠。
資料來源：
徐建棟，黃運雷，硅微粉填料在覆銅板中應用的展望
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
曹家凱，球形二氧化硅及其在覆銅板中的應用
柴頌剛，劉潛發(fā)，曾耀德，等，球形二氧化硅在覆銅板中的應用
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來源：中國粉體網