ข้อกำหนดดัชนีและแนวโน้มการพัฒนาผงซิลิกอนสำหรับแผ่นทองแดงหุ้ม

วัสดุผงแร่อโลหะในอุตสาหกรรมแผ่นทองแดงหุ้มเป็นตัวเติมอนินทรีย์หลัก กระบวนการผลิตแผ่นหุ้มทองแดงส่วนใหญ่ตามประสิทธิภาพในการเลือกฟิลเลอร์ที่สอดคล้องกัน ผงแป้งตัวเติมอนินทรีย์ที่ใช้กันทั่วไป อลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ อลูมินา เหล็กไดออกไซด์ ผงซิลิกอน (ซิลิคอนไดออกไซด์) ฯลฯ ซึ่งผงซิลิกอน (ซิลิคอนไดออกไซด์) เป็นสารตัวเติมที่สำคัญในแผ่นหุ้มทองแดงทุกชนิด

1 ลักษณะการทำงานของผงซิลิกอน

ผงซิลิกอนเป็นวัสดุอนินทรีย์อนินทรีย์อนินทรีย์ปลอดสารพิษ ไม่มีรส และไม่ก่อให้เกิดมลพิษ จากควอตซ์ธรรมชาติ (SiO2) หรือควอตซ์หลอมเหลว (ควอตซ์ธรรมชาติหลังจากการหลอมที่อุณหภูมิสูง ทำให้ SiO2 ที่ไม่มีรูปร่างเย็นลง) โดยการบด บด (การโม่ลูกบอล การสั่นสะเทือน การบดด้วยอากาศ) การลอยอยู่ในน้ำ การทำน้ำให้บริสุทธิ์ด้วยการดอง และการบำบัดน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูง และกระบวนการอื่น ๆ

หยด

ผงซิลิกอนเป็นสารตัวเติมชนิดหนึ่งที่สามารถปรับปรุงฉนวน การนำความร้อน ความคงตัวทางความร้อน ความต้านทานต่อกรดและด่าง (ยกเว้น HF) ความต้านทานการสึกหรอ สารหน่วงไฟ ความแข็งแรงในการดัดงอ และความเสถียรของมิติของแผ่น ลดอัตราการขยายตัวทางความร้อนของแผ่น และปรับปรุงค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของแผ่นทองแดงที่หุ้ม ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากวัตถุดิบที่มีอยู่มากมายและราคาผงซิลิกอนที่ต่ำ จึงสามารถลดต้นทุนของแผ่นหุ้มทองแดงได้ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอุตสาหกรรมแผ่นหุ้มทองแดง

2 ฟิลเลอร์ผงซิลิกอนที่ใช้กันทั่วไปสำหรับแผ่นหุ้มทองแดง

ในการผลิตแผ่นหุ้มทองแดง สัดส่วนการป้อนผงซิลิกอนส่วนใหญ่มีสัดส่วนทั่วไป 2 แบบ (15%-30%) และสัดส่วนการเติมสูง (40%-70%) ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้เทคโนโลยีสัดส่วนการเติมสูงในการผลิตแผ่นหุ้มทองแดงบาง ๆ ตัวเติมผงซิลิกาที่ใช้กันทั่วไปสำหรับแผ่นทองแดงหุ้ม ได้แก่ ผงซิลิกาผลึกละเอียดพิเศษ ผงซิลิกาหลอม ผงซิลิกาคอมโพสิต ผงซิลิกาทรงกลม และผงซิลิกาที่ใช้งานอยู่

หยด

(1) ผงซิลิกอนผลึก ultrafine

ผงซิลิกาผลึก Ultrafine เป็นผงควอตซ์ชนิดหนึ่งซึ่งผ่านกระบวนการล้าง บด การแยกแม่เหล็ก การบดแบบละเอียด และการให้เกรด การใช้ผงผลึกซิลิกอนในอุตสาหกรรมแผ่นหุ้มทองแดงเริ่มต้นในต่างประเทศก่อนหน้านี้ และผู้ผลิตผงซิลิกอนในประเทศมีกำลังการผลิตผงดังกล่าวประมาณปี 2550 และในไม่ช้าก็ได้รับการยอมรับจากผู้ใช้

หลังจากการใช้ผงผลึกซิลิกอน ความแข็ง ความเสถียรทางความร้อน และการดูดซึมน้ำของแผ่นทองแดงได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของตลาดแผ่นทองแดงที่หุ้ม การผลิตและคุณภาพของผงผลึกซิลิกอนได้รับการปรับปรุงอย่างมาก

เมื่อพิจารณาถึงการกระจายตัวของฟิลเลอร์ในเรซินและข้อกำหนดของกระบวนการติดกาว ผงซิลิกาผลึกจะต้องถูกเปิดใช้งานแล้วใช้กับผงทรงกลมเพื่อหลีกเลี่ยงการจับตัวเป็นก้อนเมื่อผสมกับอีพอกซีเรซิน มิฉะนั้นขนาดอนุภาคเล็กของฟิลเลอร์จะทำให้ความหนืดของกาวเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ผ้าใยแก้วเปียกในระหว่างการติดกาว

หยด

(2) ผงซิลิกอนหลอมเหลว

ระบบผงซิลิกอนหลอมเหลวเลือกควอตซ์ธรรมชาติ ซิลิคอนไดออกไซด์อสัณฐานหลังจากการหลอมและการทำความเย็นที่อุณหภูมิสูงเป็นวัตถุดิบหลัก จากนั้นประมวลผลด้วยกระบวนการเฉพาะ การจัดเรียงโครงสร้างโมเลกุลของผงละเอียดจะเปลี่ยนจากการจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบเป็นการจัดเรียงที่ไม่เป็นระเบียบ เนื่องจากมีความบริสุทธิ์สูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี ความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมี และลักษณะทางเคมีที่มีเสถียรภาพอื่น ๆ จึงมักใช้ในการผลิตแผ่นทองแดงหุ้มความถี่สูง ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารความถี่สูง ความต้องการแผ่นหุ้มทองแดงความถี่สูงจึงเพิ่มขึ้น และตลาดมีการเติบโตในอัตรา 15-20% ทุกปี ซึ่งจะผลักดันการเติบโตแบบซิงโครนัสของความต้องการผงซิลิกอนหลอมเหลว

(3) ผงซิลิกอนผสม

ผงซิลิกาคอมโพสิตเป็นวัสดุผงซิลิกาแก้วที่ทำจากควอตซ์ธรรมชาติและแร่ธาตุอนินทรีย์อโลหะอื่นๆ (เช่นแคลเซียมออกไซด์ โบรอนออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ ฯลฯ) ซึ่งผ่านกระบวนการโดยการผสม การหลอม การทำความเย็น การบด การบด การคัดเกรด และกระบวนการอื่น ๆ

ความแข็ง Mohs ของผงซิลิกอนคอมโพสิตมีค่าประมาณ 5 ซึ่งต่ำกว่าความแข็งของผงซิลิกอนบริสุทธิ์ ในระหว่างการประมวลผลแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ไม่เพียงแต่สามารถลดการสึกหรอของบิตเท่านั้น แต่ยังรักษาค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ความแข็งแรงในการดัดงอ ความเสถียรของมิติ และคุณสมบัติอื่น ๆ ของแผ่นทองแดงหุ้ม เป็นบรรจุภัณฑ์ชนิดหนึ่งที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ปัจจุบันผู้ผลิตแผ่นทองแดงในประเทศหลายรายเริ่มใช้ผงซิลิกอนคอมโพสิตเพื่อทดแทนผงซิลิกอนธรรมดา

(4) ผงซิลิกอนทรงกลม

ผงซิลิกอนทรงกลมเป็นวัสดุผงซิลิกอนทรงกลมชนิดหนึ่งที่มีอนุภาคสม่ำเสมอ ไม่มีมุมเฉียบพลัน พื้นที่ผิวจำเพาะขนาดเล็ก ความลื่นไหลที่ดี ความเครียดต่ำ และความถ่วงจำเพาะจำนวนมากขนาดเล็กที่ได้จากการประมวลผลที่อุณหภูมิสูงใกล้ละลายและใกล้ทรงกลมของผงซิลิกอนเชิงมุมที่ผิดปกติที่เลือกเป็นวัตถุดิบ เมื่อเติมลงในวัตถุดิบสำหรับการผลิตแผ่นเคลือบทองแดง จะสามารถเพิ่มปริมาณการบรรจุและลดความหนืดของระบบวัสดุผสมได้อย่างมาก ปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล ปรับปรุงการซึมผ่านของผ้าใยแก้วเคลือบ ลดการหดตัวของกระบวนการบ่มอีพอกซีเรซิน ลดความแตกต่างของการขยายตัวทางความร้อนเพื่อปรับปรุงการแปรปรวนของแผ่น

หยด

ผลิตภัณฑ์ผงซิลิกอนทรงกลมที่มีความบริสุทธิ์ 99.8% และขนาดอนุภาคเฉลี่ย 0.5μm-1μm ส่วนใหญ่จะใช้โดยผู้ผลิตแผ่นหุ้มทองแดงของญี่ปุ่น

(5) ผงซิลิกอนที่ใช้งานอยู่

สามารถปรับปรุงความเข้ากันได้ระหว่างผงซิลิกาและระบบเรซินได้โดยใช้ผงซิลิกาที่ผ่านการบำบัดแล้วเป็นสารตัวเติม และสามารถปรับปรุงความต้านทานต่อความชื้น ความร้อน และความน่าเชื่อถือของแผ่นเคลือบ Cop ได้อีกด้วย

หยด

ในปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์ผงซิลิกอนที่ใช้งานในประเทศเนื่องจากมีการผสมสารผสมอย่างง่ายเพียงตัวเดียวของซิลิกอน ไม่เหมาะ การผสมผงและเรซินนั้นง่ายต่อการรวมกัน และสิทธิบัตรต่างประเทศจำนวนมากได้เสนอการรักษาที่ใช้งานของผงซิลิกอน เช่นสิทธิบัตรของเยอรมันที่เสนอให้ใช้ผงโพลีไซเลนและซิลิกอนผสม และกวนภายใต้การฉายรังสีอัลตราไวโอเลตเพื่อให้ได้ผงซิลิกอนที่ใช้งานอยู่ ผู้เชี่ยวชาญชาวญี่ปุ่นเสนอว่าอนุพันธ์ของไซลาไดออลรักษาผงซิลิกอน และเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการผสม เพื่อให้สารเชื่อมต่อสามารถพันผงได้เท่าๆ กัน เพื่อให้อีพอกซีเรซินสามารถผสมผงซิลิกอนในอุดมคติได้

3 แผ่นทองแดงหุ้มตามข้อกำหนดของผงซิลิกอน

(1) ข้อกำหนดสำหรับขนาดอนุภาคของผงซิลิกอน

ในแผ่นทองแดงหุ้มโดยใช้ตัวเติมผงซิลิกอน ขนาดอนุภาคต้องไม่ใหญ่หรือเล็กเกินไป

บริษัท มัตสึชิตะ อิเล็คทริค เสนอว่า การใช้ผงซิลิกอนที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยมากกว่า 10 ไมโครเมตร ซึ่งทำจากแผ่นทองแดงในฉนวนไฟฟ้าจะลดลง เมื่อขนาดอนุภาคเฉลี่ยต่ำกว่า 0.05μm ความหนืดของระบบเรซินจะเพิ่มขึ้น และความสามารถในการผลิตของแผ่นเคลือบทองแดงจะได้รับผลกระทบ

บริษัท Kyocera Chemical เสนอว่าขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงซิลิกอนหลอมเหลวควรอยู่ในช่วง 0.05-2μm ซึ่งขนาดอนุภาคควรต่ำกว่า 10μm เพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบเรซินจะไหลได้ดี

บริษัทฮิตาชิเคมิคอลเสนอ: เพื่อปรับปรุงความต้านทานความร้อนและความแข็งแรงในการยึดเกาะฟอยล์ทองแดงของความสัมพันธ์ 'สองฝ่ายร่วมกัน' ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงซิลิกอนสังเคราะห์มีความเหมาะสมในช่วง 1-5μm และในแผ่นทองแดงที่หุ้มไว้ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการปรับปรุงกระบวนการขุดเจาะ 'เน้นการพิจารณา' ดังนั้นขนาดอนุภาคเฉลี่ย 0.4-0.7μm จึงเหมาะสมกว่า

(2) การเลือกสัณฐานวิทยาของผงซิลิกอน

ในรูปแบบต่างๆของซิลิกา เมื่อเปรียบเทียบกับซิลิกาทรงกลมหลอมเหลว ซิลิกาใสหลอมเหลว และนาโนซิลิกอน (เรซิน) ในภายหลัง ผลของซิลิกาผลึกต่อประสิทธิภาพของระบบเรซินนั้นไม่ได้ดีที่สุด เช่น การกระจายตัว ความต้านทานการตกตะกอนไม่ดีเท่ากับซิลิกาทรงกลมหลอมเหลว ความต้านทานต่อความร้อนและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนไม่ดีเท่ากับซิลิกาโปร่งใสหลอมเหลว ประสิทธิภาพโดยรวมแย่กว่านาโนซิลิคอน (เรซิน) แต่จากต้นทุนและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ อุตสาหกรรมมีแนวโน้มที่จะใช้ซิลิกาผลึกที่มีความบริสุทธิ์สูงมากขึ้น

หยด

ในปัจจุบัน องค์กรทองแดงในประเทศส่วนใหญ่ยังคงใช้ผงผลึกซิลิกอน นอกเหนือจากราคาผงซิลิกอนหลอมเหลวที่ค่อนข้างสูงแล้ว ประสิทธิภาพและลักษณะเฉพาะยังอยู่ในขั้นตอนของการทำความเข้าใจและการใช้ชุดเล็ก

ในการคัดเลือกพันธุ์ผงซิลิกอนในแผ่นหุ้มทองแดง แม้ว่าผงซิลิกอนทรงกลมจะมีผลการวิจัยมากมายในสิทธิบัตรของญี่ปุ่น (ส่วนใหญ่เป็นผลในช่วงห้องปฏิบัติการ) และมีผลดีในการปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่างของแผ่นหุ้มทองแดง แต่ราคาของมันสูง และปัจจุบันยังไม่สามารถนำมาใช้ในปริมาณมากในแผ่นหุ้มทองแดงเกรดธรรมดาและเกรดกลางได้

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องลดต้นทุนการผลิตผงซิลิกอนทรงกลมและทำงานได้ดีในการพัฒนาและประยุกต์ความร่วมมือกับผู้ผลิตแผ่นหุ้มทองแดงในประเทศ

กล่าวโดยสรุปในการใช้ผงซิลิกอน ผู้ผลิตแผ่นทองแดงหุ้มต้องพิจารณาอย่างครอบคลุมตามโครงการหลักและตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่จะต้องบรรลุ เช่นเดียวกับการเลือกฟิลเลอร์อื่น ๆ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวของฟิลเลอร์ ต้นทุน และด้านอื่น ๆ

4 แนวโน้มการพัฒนาผงซิลิกอนในการใช้แผ่นทองแดง

(1) ผงซิลิกอนผลึกละเอียดพิเศษที่มีแนวโน้มสูง

ปัจจุบันขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงซิลิกอนละเอียดพิเศษที่ใช้กับแผ่นทองแดงคือ 2-3 ไมครอน และด้วยการพัฒนาวัสดุพื้นผิวให้มีทิศทางที่บางเฉียบ ฟิลเลอร์จะต้องมีขนาดอนุภาคเล็กลงและกระจายความร้อนได้ดีขึ้น ในอนาคต สารตัวเติมชนิดละเอียดพิเศษที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ย 0.5-1 ไมครอนจะถูกนำมาใช้กับแผ่นที่หุ้มทองแดง ผงซิลิกาผลึกจะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีการนำความร้อนได้ดี เมื่อพิจารณาถึงการกระจายตัวของฟิลเลอร์ในเรซินและการพัฒนาที่ราบรื่นของกระบวนการติดกาว ผงซิลิกาแบบผลึกมีแนวโน้มที่จะใช้ร่วมกับผงทรงกลม แม้ว่าจะมีสารตัวเติมหลายตัวที่มีค่าการนำความร้อนได้ดีกว่าผงผลึกซิลิกอน เช่น ผงอลูมินาทรงกลม ฯลฯ แต่ก็มีราคาสูงและยากที่จะนำไปใช้ในวงกว้างโดยผู้ผลิตแผ่นทองแดงในอนาคต

(2) การพัฒนาอย่างรวดเร็วของตลาดผงซิลิกอนหลอมเหลว

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารขั้นสูงต่างๆ อุปกรณ์ความถี่สูงหลายชนิดจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย และตลาดมีการเติบโตในอัตรา 15-20 ทุกปี ซึ่งจะผลักดันการพัฒนาอย่างรวดเร็วของตลาดผงซิลิกอนหลอมรวมในระดับหนึ่ง

(3) ตลาดผงซิลิกอนคอมโพสิตที่มีความเสถียร

ปัจจุบันผู้ผลิตแผ่นทองแดงหุ้มในประเทศส่วนใหญ่เริ่มใช้ผงซิลิกอนคอมโพสิตเพื่อทดแทนผงซิลิกอนผลึก และค่อยๆ เพิ่มสัดส่วนการใช้งาน ตลาดผงซิลิกอนคอมโพสิตจะถึงความอิ่มตัวในอีกสองปีข้างหน้า ผู้ผลิตผงซิลิกอนกำลังเพิ่มการผลิตในเวลาเดียวกัน แต่ยังเพิ่มประสิทธิภาพตัวชี้วัดผลิตภัณฑ์ต่อไป เพื่อลดการสึกหรอของการเจาะเพิ่มเติม การพัฒนาตัวเติมที่มีความแข็งต่ำลงจะมีความจำเป็น

(4) ตลาดผงทรงกลมระดับไฮเอนด์ในแง่ดี

วัสดุพื้นผิว PCB กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วในทิศทางการทำให้ผอมบาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำให้ผอมบางของวัสดุพื้นผิวบอร์ดหลายชั้น HDI ในปัจจุบันมีความโดดเด่นมากขึ้น ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาจำนวนมากในการส่งเสริม 'บาง เบา ขนาดเล็ก' และเคสอเนกประสงค์อย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้องมีชั้น PCB เพิ่มเติม และมีความหนาทินเนอร์ ด้วยการพัฒนาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในทิศทางของการย่อขนาดและการบูรณาการ สัดส่วนของบอร์ด HDI จะเพิ่มขึ้นในอนาคต และในขณะเดียวกัน โครงการบอร์ดผู้ให้บริการ IC ในประเทศก็จะเปิดตัวในหลายแห่งในประเทศจีนด้วย ในสภาพแวดล้อมของตลาดที่ดี ผู้ผลิตผงซิลิกอนในประเทศจำเป็นต้องเปิดตัวผลิตภัณฑ์ผงซิลิกอนทรงกลมระดับไฮเอนด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ความลื่นไหลสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ และการกระจายขนาดอนุภาคที่ดี ดังนั้นโอกาสในการใช้ผงซิลิกอนทรงกลมในอุตสาหกรรมแผ่นหุ้มทองแดงจึงคุ้มค่าที่จะรอคอย

(5) ตลาดผงซิลิกอนที่คาดว่าจะใช้งานอยู่

การใช้ผงซิลิกอนแบบแอคทีฟเป็นสารตัวเติมสามารถปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่างของแผ่นทองแดงได้ และมีผู้ผลิตผงซิลิกอนในตลาดที่จะเปิดตัวผลิตภัณฑ์ผงซิลิกอนแบบแอคทีฟอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการส่งเสริมการใช้ผงแอคทีฟในด้านแผ่นทองแดง ผู้ผลิตผงซิลิกอนยังมีหนทางอีกยาวไกล ไม่เพียงแต่ต้องการความร่วมมืออย่างใกล้ชิดจากผู้ผลิตตัวแทนเชื่อมต่อต้นน้ำเท่านั้น แต่ยังต้องการความร่วมมืออย่างเต็มที่จากผู้ผลิตแผ่นทองแดงปลายน้ำอีกด้วย ตราบใดที่ปัญหาทางเทคนิคของการดัดแปลงได้รับการแก้ไข ตลาดผงซิลิกอนกัมมันต์ก็คุ้มค่าที่จะรอคอย