Yêu cầu về chỉ số và xu hướng phát triển của bột silicon dùng cho tấm mạ đồng

Vật liệu bột khoáng phi kim loại trong ngành công nghiệp tấm mạ đồng là chất độn vô cơ chính, quy trình sản xuất tấm mạ đồng chủ yếu theo hiệu suất của nó để chọn chất độn tương ứng, bột talc vô cơ thường được sử dụng, nhôm hydroxit, alumina, sắt dioxide, bột silicon (silicon dioxide), v.v., trong đó bột silicon (silicon dioxide) là chất độn quan trọng trong tất cả các loại tấm mạ đồng.

1, đặc tính hiệu suất của bột silicon

Bột silicon là một loại vật liệu phi kim loại vô cơ không độc hại, không vị, không gây ô nhiễm, được làm từ thạch anh tự nhiên (SiO2) hoặc thạch anh nóng chảy (thạch anh tự nhiên sau khi nóng chảy ở nhiệt độ cao, làm mát SiO2 vô định hình) bằng cách nghiền, mài (nghiền bi, rung, mài không khí), tuyển nổi, tẩy rửa và xử lý nước có độ tinh khiết cao và các quy trình khác.

đốm màu

Bột silicon là một loại chất độn chức năng, có thể cải thiện khả năng cách nhiệt, dẫn nhiệt, ổn định nhiệt, kháng axit và kiềm (trừ HF), chống mài mòn, chống cháy, độ bền uốn và ổn định kích thước của tấm, giảm tốc độ giãn nở nhiệt của tấm và cải thiện hằng số điện môi của tấm mạ đồng. Đồng thời, do nguồn nguyên liệu dồi dào và giá thành bột silicon thấp nên có thể giảm giá thành tấm đồng nên ngày càng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp tấm đồng.

2, chất độn bột silicon thường được sử dụng cho tấm mạ đồng

Trong sản xuất tấm mạ đồng, tỷ lệ cấp liệu bột silicon chủ yếu có hai loại tỷ lệ chung (15% -30%) và tỷ lệ lấp đầy cao (40% -70%), trong đó công nghệ tỷ lệ lấp đầy cao chủ yếu được sử dụng trong sản xuất tấm mạ đồng mỏng. Các chất độn bột silica thường được sử dụng cho tấm mạ đồng là bột silic tinh thể siêu mịn, bột silic nung chảy, bột silic tổng hợp, bột silic hình cầu và bột silic hoạt tính.

đốm màu

(1) bột silicon tinh thể siêu mịn

Bột silica tinh thể siêu mịn là một loại bột thạch anh được xử lý bằng cách rửa, nghiền, tách từ, nghiền và phân loại siêu mịn. Việc ứng dụng bột silicon tinh thể trong ngành công nghiệp tấm đồng đã bắt đầu sớm hơn ở nước ngoài và các nhà sản xuất bột silicon trong nước có năng lực sản xuất loại bột này vào khoảng năm 2007 và sớm giành được sự công nhận của người dùng.

Sau khi sử dụng bột silicon tinh thể, độ cứng, độ ổn định nhiệt và khả năng hấp thụ nước của tấm mạ đồng đã được cải thiện rất nhiều, với sự phát triển nhanh chóng của thị trường tấm đồng, việc sản xuất và chất lượng của bột silicon tinh thể đã được cải thiện rất nhiều.

Xem xét độ phân tán của chất độn trong nhựa và yêu cầu của quá trình dán, bột silica tinh thể phải được kích hoạt và sau đó được sử dụng cùng với bột hình cầu để tránh bị vón cục khi trộn với nhựa epoxy, nếu không kích thước hạt nhỏ của chất độn sẽ dẫn đến độ nhớt của keo tăng mạnh, dẫn đến làm ướt vải sợi thủy tinh trong quá trình dán.

đốm màu

(2) Bột silicon nóng chảy

Hệ thống bột silicon nóng chảy chọn thạch anh tự nhiên, silicon dioxide vô định hình sau khi nấu chảy và làm mát ở nhiệt độ cao làm nguyên liệu chính, sau đó được xử lý bằng một quy trình độc đáo, sự sắp xếp cấu trúc phân tử của bột mịn thay đổi từ sắp xếp có trật tự sang sắp xếp không có trật tự. Do độ tinh khiết cao, hệ số giãn nở tuyến tính thấp, bức xạ điện từ tốt, khả năng chống ăn mòn hóa học và các đặc tính hóa học ổn định khác nên nó thường được sử dụng trong sản xuất tấm mạ đồng tần số cao. Với sự phát triển của công nghệ truyền thông tần số cao, nhu cầu về tấm mạ đồng tần số cao ngày càng tăng và thị trường của nó đang tăng trưởng với tốc độ 15-20% mỗi năm, điều này cũng sẽ thúc đẩy sự tăng trưởng đồng bộ của nhu cầu về bột silicon nóng chảy.

(3) bột silicon hỗn hợp

Bột silica tổng hợp là vật liệu bột silica thủy tinh được làm từ thạch anh tự nhiên và các khoáng chất phi kim loại vô cơ khác (như oxit canxi, oxit boron, oxit magiê, v.v.), được xử lý bằng cách trộn, nấu chảy, làm mát, nghiền, nghiền, phân loại và các quá trình khác.

Độ cứng Mohs của bột silicon composite khoảng 5, thấp hơn so với bột silicon nguyên chất. Trong quá trình xử lý bảng mạch in (PCB), nó không chỉ có thể làm giảm độ mòn của bit mà còn duy trì hệ số giãn nở nhiệt, độ bền uốn, độ ổn định kích thước và các tính chất khác của tấm mạ đồng. Nó là một loại bao bì có hiệu suất toàn diện tuyệt vời. Hiện nay, nhiều nhà sản xuất tấm mạ đồng trong nước đã bắt đầu sử dụng bột silicon composite để thay thế bột silicon thông thường.

(4) Bột silicon hình cầu

Bột silicon hình cầu là một loại vật liệu bột silicon hình cầu có các hạt đồng nhất, không có góc nhọn, diện tích bề mặt riêng nhỏ, tính lưu động tốt, ứng suất thấp và trọng lượng riêng khối nhỏ thu được bằng cách xử lý nhiệt độ cao gần nóng chảy và gần hình cầu của bột silicon góc không đều được chọn làm nguyên liệu thô. Khi được thêm vào nguyên liệu thô để sản xuất tấm đồng, nó có thể làm tăng đáng kể lượng làm đầy và giảm độ nhớt của hệ thống vật liệu hỗn hợp. Cải thiện hiệu suất xử lý, cải thiện tính thấm của vải sợi thủy tinh tráng, giảm độ co ngót của quá trình đóng rắn nhựa epoxy, giảm chênh lệch giãn nở nhiệt để cải thiện độ cong vênh của tấm.

đốm màu

Các sản phẩm bột silicon hình cầu có độ tinh khiết 99,8% và kích thước hạt trung bình 0,5μm-1μm hầu hết được các nhà sản xuất tấm đồng mạ của Nhật Bản sử dụng.

(5) Bột silicon hoạt tính

Khả năng tương thích giữa bột silica và hệ thống nhựa có thể được cải thiện bằng cách sử dụng bột silica được xử lý tích cực làm chất độn, đồng thời khả năng chống ẩm, nhiệt và độ tin cậy của tấm phủ cop có thể được cải thiện hơn nữa.

đốm màu

Hiện nay, các sản phẩm bột silicon hoạt tính trong nước do chất kết hợp silicon duy nhất được xử lý trộn đơn giản, không lý tưởng, việc trộn bột và nhựa rất dễ kết hợp, và nhiều bằng sáng chế nước ngoài đã đề xuất xử lý tích cực bột silicon, chẳng hạn như bằng sáng chế của Đức đề xuất sử dụng polysilane và bột silicon trộn lẫn, và khuấy dưới bức xạ tia cực tím, để thu được bột silicon hoạt tính; Các chuyên gia Nhật Bản đề xuất rằng các dẫn xuất silanediol xử lý bột silicon và thêm chất xúc tác trong quá trình trộn để chất liên kết có thể bọc đều bột, để nhựa epoxy có thể đạt được sự kết hợp lý tưởng với bột silicon.

3, tấm đồng về hiệu suất của các yêu cầu về bột silicon

(1) Yêu cầu về kích thước hạt của bột silicon

Trong tấm mạ đồng sử dụng chất độn bột silicon, kích thước hạt không được quá lớn hoặc quá nhỏ.

Công ty điện lực Matsushita đề xuất: việc sử dụng kích thước hạt trung bình trên 10μm bột silicon làm bằng tấm đồng mạ trong cách điện sẽ giảm. Khi kích thước hạt trung bình thấp hơn 0,05μm, độ nhớt của hệ thống nhựa sẽ tăng lên và khả năng sản xuất của tấm mạ đồng sẽ bị ảnh hưởng.

Công ty hóa chất Kyocera đề xuất rằng kích thước hạt trung bình của bột silicon nóng chảy phải nằm trong khoảng 0,05-2μm, trong đó kích thước hạt phải dưới 10μm để đảm bảo tính lưu động tốt của thành phần nhựa.

Công ty Hóa chất Hitachi đề xuất: để cải thiện khả năng chịu nhiệt và độ bền liên kết của lá đồng trong mối quan hệ 'hai bên', kích thước hạt trung bình của bột silicon tổng hợp phù hợp trong khoảng 1-5μm, và trong tấm mạ đồng phải đặc biệt chú ý đến việc cải thiện quá trình khoan 'tập trung vào việc xem xét', sau đó kích thước hạt trung bình 0,4-0,7μm là phù hợp hơn.

(2) Lựa chọn hình thái của bột silicon

Ở các dạng silica khác nhau, so với silica hình cầu nóng chảy, silica trong suốt nóng chảy và sau này là nano silicon (nhựa), ảnh hưởng của silica tinh thể đến hiệu suất của hệ thống nhựa là không tốt nhất, chẳng hạn như độ phân tán, khả năng chống lắng không tốt bằng silica hình cầu nóng chảy, khả năng chống sốc nhiệt và hệ số giãn nở nhiệt không tốt bằng silica trong suốt nóng chảy; Hiệu suất tổng thể kém hơn nano silicon (nhựa), nhưng từ chi phí và lợi ích kinh tế, ngành công nghiệp có xu hướng sử dụng silica tinh thể có độ tinh khiết cao hơn.

đốm màu

Hiện nay, hầu hết các doanh nghiệp mạ đồng trong nước vẫn sử dụng bột silicon tinh thể. Ngoài giá thành tương đối cao của bột silicon nóng chảy, hiệu quả và đặc tính của nó vẫn đang trong giai đoạn tìm hiểu và ứng dụng hàng loạt nhỏ.

Trong việc lựa chọn các loại bột silicon trong tấm mạ đồng, mặc dù bột silicon hình cầu có nhiều kết quả nghiên cứu bằng sáng chế của Nhật Bản (hầu hết là kết quả trong phạm vi phòng thí nghiệm) và có tác dụng tốt trong việc cải thiện một số tính chất của tấm mạ đồng, nhưng giá của nó cao và hiện tại không thể ứng dụng với số lượng lớn trong tấm mạ đồng thông thường và trung bình.

Vì vậy, điều quan trọng là phải giảm chi phí sản xuất bột silicon hình cầu và làm tốt việc phát triển và ứng dụng hợp tác với các nhà sản xuất tấm mạ đồng trong nước.

Nói tóm lại, trong việc ứng dụng bột silicon, các nhà sản xuất tấm đồng cần xem xét toàn diện theo các dự án chính và các chỉ số về hiệu suất cần đạt được, cũng như việc lựa chọn các chất độn khác, ứng dụng công nghệ xử lý bề mặt chất độn, chi phí và các khía cạnh khác.

4, xu hướng phát triển của bột silicon trong ứng dụng tấm đồng

(1) Bột silicon tinh thể siêu mịn đầy hứa hẹn

Hiện tại, kích thước hạt trung bình của bột silicon siêu mịn áp dụng cho tấm mạ đồng là 2-3 micron, và với sự phát triển của vật liệu nền theo hướng siêu mỏng, chất độn sẽ yêu cầu phải có kích thước hạt nhỏ hơn và tản nhiệt tốt hơn. Trong tương lai, chất độn siêu mịn có kích thước hạt trung bình 0,5-1 micron sẽ được sử dụng cho các tấm mạ đồng. Bột silica tinh thể sẽ được sử dụng rộng rãi vì tính dẫn nhiệt tốt. Xem xét sự phân tán của chất độn trong nhựa và sự phát triển suôn sẻ của quá trình dán, bột silica tinh thể có thể được sử dụng kết hợp với bột hình cầu. Mặc dù có nhiều chất độn có độ dẫn nhiệt tốt hơn bột silicon tinh thể, chẳng hạn như bột hình cầu alumina, v.v., nhưng chúng có giá cao và khó được các nhà sản xuất tấm đồng phủ sử dụng trên quy mô lớn trong tương lai.

(2) Sự phát triển nhanh chóng của thị trường bột silicon nóng chảy

Với sự phát triển của các công nghệ truyền thông tiên tiến khác nhau, nhiều loại thiết bị tần số cao đã được sử dụng rộng rãi và thị trường của nó đang tăng trưởng với tốc độ 15-20 mỗi năm, điều này sẽ thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của thị trường bột silicon nung chảy ở một mức độ nhất định.

(3) Thị trường bột silicon composite ổn định

Hiện nay, hầu hết các nhà sản xuất tấm đồng mạ trong nước đã bắt đầu sử dụng bột silicon composite để thay thế bột silicon tinh thể, và tăng dần tỷ lệ sử dụng, thị trường bột silicon composite sẽ đạt mức bão hòa trong hai năm tới. Các nhà sản xuất bột silicon đồng thời đang tăng cường sản xuất nhưng cũng tiếp tục tối ưu hóa các chỉ số sản phẩm, để giảm độ mài mòn của máy khoan hơn nữa, việc phát triển chất độn có độ cứng thấp hơn là cần thiết.

(4) Thị trường bột hình cầu cao cấp lạc quan

Vật liệu nền PCB đang phát triển nhanh chóng theo hướng mỏng đi, đặc biệt là hiện nay độ mỏng của vật liệu nền bảng đa lớp HDI ngày càng nổi bật. Nhiều sản phẩm điện tử cầm tay liên tục khuyến mãi loại vỏ 'mỏng, nhẹ, nhỏ' và đa chức năng, cần nhiều lớp PCB hơn, độ dày mỏng hơn. Với sự phát triển của các sản phẩm điện tử theo hướng thu nhỏ và tích hợp, tỷ lệ bảng HDI sẽ tăng lên trong tương lai, đồng thời, các dự án bảng mạch IC trong nước cũng được triển khai ở nhiều nơi tại Trung Quốc. Trong môi trường thị trường tốt, yêu cầu các nhà sản xuất bột silicon trong nước có thể tung ra các sản phẩm bột silicon hình cầu cao cấp có độ tinh khiết cao, tính lưu động cao, hệ số giãn nở thấp và phân bổ kích thước hạt tốt, vì vậy triển vọng ứng dụng của bột silicon hình cầu trong ngành công nghiệp tấm mạ đồng rất đáng mong đợi.

(5) Thị trường bột silicon hoạt động dự kiến

Việc sử dụng bột silicon hoạt tính làm chất độn có thể cải thiện một số tính chất của tấm mạ đồng và trên thị trường đã có các nhà sản xuất bột silicon tung ra các sản phẩm bột silicon hoạt tính. Tuy nhiên, nếu muốn thúc đẩy việc sử dụng bột hoạt tính trong lĩnh vực tấm đồng, các nhà sản xuất bột silicon còn một chặng đường dài phía trước, không chỉ cần sự hợp tác chặt chẽ của các nhà sản xuất đại lý khớp nối thượng nguồn mà còn cần sự hợp tác toàn diện của các nhà sản xuất tấm đồng hạ nguồn. Chỉ cần giải quyết được các vấn đề kỹ thuật về sửa đổi, thị trường bột silicon hoạt tính sẽ rất đáng mong đợi.