二氧化硅(SiO₂)具有優異的物理特性，如高絕緣性、高熱傳導性、高熱穩定性、耐酸堿性、耐磨性，低的熱膨脹系數、低介電常數等，以及它較低的價格優勢，因此應用前景廣闊。隨著二氧化硅改性技術的進步，它與樹脂體系的相容性能夠大大改善，因此二氧化硅作為一種填料應用到覆銅板（CCL）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、彎曲強度、尺寸穩定性等)，具備較大的應用價值。

二氧化硅相比其他填料的優勢

以往覆銅板中使用填料時，多采用氫氧化鋁和氫氧化鎂，但氫氧化鋁在超過200℃后就開始分解，耐熱性較差，而氫氧化鎂目前價格仍較昂貴，相比二氧化硅經濟性沒有優勢。

以下是三種材料作為填料時基材的性能比較：

由對比可知，無論從機械性能、電性能、熱性能以及在體系中的分散性方面，二氧化硅都具有優勢，是當前覆銅板填料的優選。

二氧化硅種類的選擇

可充當填料的硅微粉分類標準較多，按粉體顆粒的形狀可以將硅微粉分為角形和球形；按結晶類型可以將硅微粉分為結晶型和熔融型；按化學成分可以分為普通硅微粉和高純硅微粉；按應用領域又可以分為電子級、電工級等。

在覆銅板領域，硅粉填料早期多用的是結晶和熔融角形硅微粉兩大類,通過X射線粉末衍射儀或偏光顯微鏡可以確認。結晶硅粉是以天然石英為原料，經過破碎、粉碎、除雜、水洗、篩分等步驟制備得到的。應用領域不同，對純度和細度的要求不同。熔融形硅粉又稱為無定形或非晶態硅粉，其制備方法是用精制石英砂經高溫熔煉(1800～~2000℃)后，急冷卻，得到塊狀熔融石英，經破碎、分級而加工成各種規格的產品。

結晶和熔融角型硅微粉性能對比

通過對比可知，結晶型硅微粉在導熱率、硬度有一定的優勢，作為填料對覆銅板散熱和耐磨性的提升效果更好，但不足的是，熱膨脹系數較大，導致耐熱沖擊性能不如熔融型硅微粉，比重大也影響填充量，且在實際使用過程中，分散性和耐沉降性也有一定的劣勢，但從成本和經濟效益綜合上考慮,高純度的結晶型二氧化硅仍舊有大量的市場。

但隨著信息產業的發展，集成電路向著超大規模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能方向迅速發展，相應的對覆銅板性能提出了更高的要求。隨著硅粉填充量的增多，體系粘度會急劇增加，材料的流動性、滲透性變差，二氧化硅在樹脂中的分散困難，易出現團聚的問題。于是就有了球型二氧化硅的發展，與角形二氧化硅相比，球形二氧化硅具有更高的堆積密度和均勻的應力分布，因此可增加體系的流動性，降低體系粘度。

不同二氧化硅類型的主要應用性能對比

在環氧塑封料行業，角形二氧化硅填充量一般低于總量的70%（重量比），采用球形二氧化硅后，填充量最高可達94%；在覆銅板行業，角形二氧化硅填充量一般低于總量的40%，采用球形二氧化硅后，填充量最高可達60%。因此盡管球形二氧化硅價格較高，由于其特有的優異性能，球形二氧化硅越來越被覆銅板行業所青睞。

球形二氧化硅在覆銅板行業的主要應用領域

硅粉填料的表面處理

硅粉作為填料添加入樹脂類的有機材料體系時，會遇到相容性差、難以均勻分散、添加難度大、添加效果差等問題，尤其是球型二氧化硅采用氣體燃燒火焰法生產，表面性質特殊，想要達到好的添加效果，就要對硅粉產品的應用技術做一定的研究，其重要手段就是表面處理。

二氧化硅用作覆銅板填料，一般經過偶聯劑的表面處理后，才能與樹脂體系更好地結合一起，同時由于偶聯劑的低粘度，還能起到一定的分散作用，以利于二氧化硅分散在樹脂體系中，應用最廣泛的偶聯劑是硅烷偶聯劑。

偶聯劑是一類具有兩種不同性質官能團的物質,其分子結構的最大特點是分子中含有化學性質不同的兩個基團,一個是親無機物的基團,易與無機物表面起化學反應；另一個是親有機物的基團，能與合成樹脂或其它聚合物發生化學反應或生成氫鍵溶于其中,因此偶聯劑被稱作“分子橋”。

點擊圖片看硅烷偶聯劑作用機理

偶聯劑在復合材料中的作用在于它既能與增強材料表面的某些基團反應，又能與基體樹脂反應,在增強材料與樹脂基體之間形成一個界面層,界面層能傳遞應力,從而增強了增強材料與樹脂之間粘合強度,同時還可以防止其它介質向界面滲透，改善了界面狀態，有利于制品的耐老化、耐應力及電絕緣性能。無機材料經處理后,便可獲得與樹脂或溶劑相匹配的臨界表面張力，有利于樹脂液在基材上浸潤。

根據材料的類型及生產工藝,所用樹脂及無機增強材料的形態等,硅烷偶聯劑的使用方法大致可分為以下三種:樹脂內添加法﹑整體摻合法及表面預處理法。

1. 樹脂內添加法

將硅烷偶聯劑直接或用有機溶劑稀釋后與樹脂混合。這種內添加法的作用機理是：硅烷偶聯劑從樹脂中遷移到無機材料表面，在水分的聯合作用下與無機材料表面形成化學鍵合。因為從樹脂中遷移到無機材料表面的硅烷偶聯劑的量,只相當于材料表面形成單分子層的量,所以硅烷偶聯劑的量為樹脂量的1%(質量分數)已經足夠了,有時0.2%也能得到很好的效果。

需注意的是，由于硅烷偶聯劑的加入可引起樹脂的增稠﹑凝膠化現象，因偶聯劑有時也是一些樹脂的交聯劑，因此應慎重選擇。

2. 整體摻合法

在樹脂與無機填料混合時,直接加入硅烷偶聯劑，用量約為0.2~2%(質量分數)，即整體摻合法。

生產過程中可能還要使用到其它助劑，要特別注意加料﹑混合順序。硅烷偶聯劑要在其它助劑添加前先與樹脂和填料混合,可獲得更好的效果。此外為使偶聯劑達到在樹脂與填料界面間均勻分布,需將配制的基料經熟化處理后再使用。

3. 表面預處理法

無機填料用硅烷偶聯劑進行預處理是覆銅板制造中普遍采用的方法。在具體做法上，大致可分為濕法處理和干法處理兩種。

（1）濕法處理

用水或有機溶劑(如水–醇溶液)稀釋的硅烷偶聯劑，能顯著地改進處理效果,處理液中硅烷偶聯劑的濃度一般為0.1~0.5 %(須根據比表面積及覆蓋面積計算)。處理硅粉填料時，先將填料用水分散成懸浮液狀態，再加入硅烷偶聯劑水溶液(或水–醇溶液)，攪拌后靜置,分出水相后干燥處理。

（2）干法處理

這是工業上普遍采用的能在短時間內大量處理無機填料的一種方法，將硅烷偶聯劑原液或稀釋液加入V型攪拌器攪拌的無機填料中，混合至均勻分散。為使填料表面得到均勻處理，偶聯劑應在攪拌下分批少量多次加入。處理前須檢測填料的水分含量，確保有足夠的水量保證偶聯劑完全水解。

結語

當前覆銅板的技術發展包括高耐熱、低應力、低膨脹，球形二氧化硅的性能特點順應覆銅板技術發展趨勢，因此在覆銅板中的應用前景可觀。隨著國內球形二氧化硅生產技術水平的不斷提升，產品價格的進一步降低，球形二氧化硅在覆銅板中應用有望進一步擴大，從而帶動覆銅板性能和技術的提升。

另外在填料添加的應用技術上，除了現有的應用技術，如分散技術的提高、更好的表面處理效果之外，基于Dinger-Funk經典球形顆粒緊密堆積理論，通過不同粒徑球形二氧化硅復配獲得最緊密堆積，從而進一步提升添加量，也不斷的實驗投入應用。

隨著二氧化硅制備技術和填料添加技術的日益提升，不同種類的硅微粉將在細分領域中向不同的方向有更精細化的應用，如超細結晶型硅微粉、復合型硅微粉、高純球型硅微粉、活性硅微粉等，在覆銅板的應用上，硅微粉廠家仍有極大的空間去挖掘。

參考來源：

1. 二氧化硅在覆銅板中的應用(廣東生益科技股份有限公司523039 ) ，楊艷、曾憲平；

2. 球形二氧化硅在覆銅板中的應用，柴頌剛、劉潛發、曾耀德、李曉冬、曹家凱（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523808）（江蘇聯瑞新材料股份有限公司，江蘇 連云港 222346）；

3. 偶聯劑及相容劑在覆銅板中的應用，陜西生益科技有限公司，師劍英

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