銅張板業界における非金属鉱物粉末材料は主な無機フィラーであり、銅張板の製造プロセスは主にその性能に応じて対応するフィラーを選択し、一般的に使用される無機フィラーであるタルク粉末、水酸化アルミニウム、アルミナ、二酸化鉄、シリコン粉末（二酸化ケイ素）など、そのうちシリコン粉末（二酸化ケイ素）はあらゆる種類の銅張板の重要なフィラーです。
1、シリコンパウダーの性能特性
シリコンパウダーは、天然石英（SiO2）または溶融石英（高温溶解し、非晶質SiO2を冷却した後の天然石英）を、粉砕、粉砕（ボールミル、振動、空気粉砕）、浮遊選鉱、酸洗い精製、高純水処理などのプロセスによって得られる、無毒、無味、無公害の無機非金属材料です。
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シリコン粉末は機能性フィラーの一種で、絶縁性、熱伝導率、熱安定性、耐酸性および耐アルカリ性（HFを除く）、耐摩耗性、難燃性、曲げ強度、プレートの寸法安定性を向上させ、プレートの熱膨張率を低減し、銅クラッドプレートの誘電率を向上させることができます。同時に、シリコン粉末は原料が豊富で価格が安いため、銅張板のコストを削減できるため、銅張板業界でますます広く使用されています。
2、銅クラッドプレートに一般的に使用されるシリコン粉末フィラー
銅張板の製造において、シリコン粉末の供給比率は主に一般比率（15％〜30％）と高充填比率（40％〜70％）の2種類があり、そのうち高充填比率技術は薄い銅張板の生産に主に使用されます。銅クラッド板に一般的に使用されるシリカ粉末フィラーは、超微結晶シリカ粉末、溶融シリカ粉末、複合シリカ粉末、球状シリカ粉末、活性シリカ粉末です。
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(1) 超微粒子結晶シリコンパウダー
超微結晶シリカ粉末は、洗浄、粉砕、磁気分離、超微粉砕および分級によって処理される一種の石英粉末です。結晶シリコン粉末の銅張板業界への応用は海外で早くから始まり、2007年頃には国内のシリコン粉末メーカーが生産能力を持ち、すぐにユーザーに認められるようになりました。
結晶質シリコン粉末の使用後、銅張板の剛性、熱安定性、吸水性が大幅に改善され、銅張板市場の急速な発展に伴い、結晶質シリコン粉末の生産と品質が大幅に向上しました。
樹脂中のフィラーの分散と接着プロセスの要件を考慮すると、エポキシ樹脂と混合する際の凝集を避けるために、結晶性シリカ粉末を活性化してから球状粉末と併用する必要があります。そうしないと、フィラーの粒径が小さいため、接着剤の粘度が急激に上昇し、接着中にガラス繊維クロスが濡れてしまいます。
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(2) 溶融シリコン粉末
溶融シリコンパウダーシステムは、天然石英、高温溶解冷却後の非晶質二酸化ケイ素を主原料として選択し、独自のプロセスで処理することにより、微粉末の分子構造配列が秩序配列から無秩序配列に変化します。高純度、低い線膨張係数、良好な電磁放射、耐薬品性などの安定した化学的特性により、高周波用銅クラッド板の製造によく使用されます。高周波通信技術の発展に伴い、高周波用銅張板の需要は増加しており、その市場は毎年15～20％の割合で成長しており、溶融シリコン粉末の需要も同調して成長すると予想されます。
(3) 複合シリコン粉末
複合シリカ粉末は、天然石英と他の無機非金属鉱物（酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウムなど）から作られたガラス状シリカ粉末材料であり、配合、溶解、冷却、粉砕、粉砕、分級などのプロセスによって加工されます。
複合シリコン粉末のモース硬度は約 5 で、純粋なシリコン粉末よりも低くなります。プリント基板（PCB）の加工中、ビットの摩耗を軽減するだけでなく、銅クラッドプレートの熱膨張係数、曲げ強度、寸法安定性などの特性を維持することができます。総合性能に優れたパッキンです。現在、国内の銅張板メーカーの多くは、通常のシリコン粉末の代わりに複合シリコン粉末を使用し始めています。
(4) 球状シリコン粉末
球状シリコン粉末は、原料として選択された不規則な角状シリコン粉末を高温で溶融近くかつ球形に近い状態に加工することによって得られる、粒子が均一で、鋭角がなく、比表面積が小さく、流動性が良く、応力が低く、かさ比重が小さい球状シリコン粉末材料の一種です。銅張板製造の原料に添加すると、充填量を大幅に増加させ、混合材料系の粘度を下げることができます。加工性能の向上、コーティングガラス繊維クロスの浸透性の向上、エポキシ樹脂の硬化収縮の低減、熱膨張差の低減によりシートの反りを改善します。
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純度99.8%、平均粒径0.5μm～1μmの球状シリコンパウダー製品は、日本の銅張板メーカーで主に使用されています。
(5)活性ケイ素粉末
活性処理シリカ粉をフィラーとして使用することにより、シリカ粉と樹脂系の相溶性が向上し、銅張板の耐湿熱性や信頼性がさらに向上します。
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現在、国内の活性ケイ素粉末製品は、ケイ素カップリング剤のみを使用しているため、単純な混合処理が理想的ではなく、粉末と樹脂の混合が容易であるため、多くの外国特許がケイ素粉末の活性処理を提案している。例えば、ドイツ特許では、ポリシランとケイ素粉末を混合し、紫外線照射下で撹拌して活性ケイ素粉末を得ることが提案されている。日本の専門家は、シランジオール誘導体でシリコン粉末を処理し、混合プロセスで触媒を添加して、カップリング剤が粉末を均一に包み込み、エポキシ樹脂とシリコン粉末の理想的な組み合わせを達成できるようにすることを提案しました。
3、銅クラッド板の性能に関するシリコン粉末の要件
(1) シリコン粉末の粒度に関する要件
シリコン粉末フィラーを使用した銅張板では、粒径が大きすぎても小さすぎてもいけません。
松下電器は、電気絶縁用の銅張板製シリコン粉末の平均粒径10μm以上の使用量を削減することを提案した。平均粒径が０．０５μｍ未満であると、樹脂系の粘度が高くなり、銅張板の製造性に影響を与える。
京セラケミカル社は、樹脂組成物の良好な流動性を確保するために、溶融シリコン粉末の平均粒径を0.05～2μmの範囲内とし、そのうち粒径を10μm以下にすることを提案した。
日立化成工業は、耐熱性と銅箔接着強度の「相互双生」関係を向上させるためには、合成シリコン粉末の平均粒径は1～5μmの範囲が適切であり、銅張板については「穴あけ加工の改善を重視」するため、平均粒径0.4～0.7μmがより適していると提案した。
(2) シリコン粉末の形態の選択
さまざまな形態のシリカにおいて、溶融球状シリカ、溶融透明シリカ、およびその後のナノシリコン（樹脂）と比較すると、分散性、耐沈降性は溶融球状シリカほど良くなく、耐熱衝撃性および熱膨張係数は溶融透明シリカほど良くないなど、樹脂システムの性能に対する結晶質シリカの影響は最良ではありません。全体的な性能はナノシリコン（樹脂）より劣りますが、コストと経済的利点から、業界では高純度の結晶質シリカを使用する傾向があります。
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現在、国内の銅被覆企業のほとんどは依然として結晶シリコン粉末を使用しています。溶融シリコン粉末は比較的高価であることに加えて、その有効性と特性はまだ理解され、少量のバッチで適用される段階にあります。
銅張板におけるシリコン粉末の種類の選択において、球状シリコン粉末は日本の特許において多くの研究成果があり（ほとんどが実験室範囲での結果）、銅張板の一部の特性を改善するのに良い効果があるが、価格が高く、現状では従来のおよび中級の銅張板に大量に適用することはできない。
したがって、球状シリコン粉末の製造コストを削減し、国内の銅張板メーカーと協力して開発と応用をうまく行うことが重要です。
つまり、銅張板メーカーはシリコンパウダーの適用において、主要プロジェクトや達成すべき性能指標に応じて、他のフィラーの選定、フィラーの表面処理技術の適用、コストなどを総合的に検討する必要がある。
4、銅クラッド板の応用におけるシリコン粉末の開発動向
(1) 期待される超微結晶シリコン粉末
現在、銅張板に塗布されるシリコン超微粉の平均粒径は2～3ミクロンですが、基板材料の極薄化に伴い、フィラーの粒径も小さくなり、放熱性が向上することが求められます。将来的には、平均粒径 0.5 ～ 1 ミクロンの超微粒子フィラーが銅張板に使用されるようになります。結晶性シリカ粉末は熱伝導率が良いため、広く使用されるでしょう。樹脂中でのフィラーの分散や接着工程の円滑な進行を考慮すると、球状粉末と併用して結晶性シリカ粉末を使用することが考えられます。アルミナ球状粉末など、結晶質シリコン粉末よりも熱伝導率の良いフィラーは数多くありますが、価格が高く、銅張板メーカーが将来的に大規模に使用することは困難です。
(2) 溶融シリコン粉末市場の急速な発展
さまざまな高度な通信技術の発展に伴い、さまざまな高周波機器が広く使用されており、その市場は毎年15〜20の割合で成長しており、溶融シリコン粉末市場の急速な発展をある程度推進するでしょう。
(3) 安定した複合シリコン粉末市場
現在、国内の銅張板メーカーのほとんどが結晶シリコン粉末の代わりに複合シリコン粉末の使用を開始しており、その使用割合が徐々に増加しており、複合シリコン粉末市場は今後2年間で飽和状態に達すると予想されています。シリコン粉末メーカーは生産量を増やすと同時に製品指標の最適化も続けており、ドリルの摩耗をさらに低減するには、より低硬度のフィラーの開発が必要です。
(4) 楽観的なハイエンド球状粉体市場
PCB 基板材料は薄型化の方向に急速に発展しており、特に現在の HDI 多層基板基板材料の薄型化はより顕著です。 「薄く、軽く、小さく」多機能なケースを継続的に推進する多くのポータブル電子製品では、PCB の層を増やし、厚みを薄くする必要があります。エレクトロニクス製品の小型化・集積化の方向への発展に伴い、今後HDIボードの割合が増加するとともに、中国国内各地で国産ICキャリアボードプロジェクトも立ち上げられています。良好な市場環境において、国内シリコン粉末メーカーは、高純度、高流動性、低膨張係数、良好な粒度分布を備えたハイエンドの球状シリコン粉末製品を発売することが求められており、銅張板業界における球状シリコン粉末の応用見通しは期待に値する。
(5) 期待される活性シリコン粉末市場
活性シリコン粉末をフィラーとして使用すると、銅クラッドプレートの特性の一部を改善することができ、市場にはすでにシリコン粉末メーカーが活性シリコン粉末製品を発売しています。しかし、銅張板の分野で活性粉末の使用を促進したい場合、シリコン粉末メーカーの道のりは長く、上流のカップリング剤メーカーの緊密な協力が必要であるだけでなく、下流の銅張板メーカーの全面的な協力も必要です。改質の技術的問題が解決されれば、活性シリコン粉末の市場は期待に値する。
