二氧化硅(SiO₂)具有优异的物理特性，如高绝缘性、高热传导性、高热稳定性、耐酸碱性、耐磨性，低的热膨胀系数、低介电常数等，以及它较低的价格优势，因此应用前景广阔。随着二氧化硅改性技术的进步，它与树脂体系的相容性能够大大改善，因此二氧化硅作为一种填料应用到覆铜板（CCL）中，不但可降低成本，还能改进覆铜板的某些性能（如热膨胀系数、弯曲强度、尺寸稳定性等)，具备较大的应用价值。

二氧化硅相比其他填料的优势

以往覆铜板中使用填料时，多采用氢氧化铝和氢氧化镁，但氢氧化铝在超过200℃后就开始分解，耐热性较差，而氢氧化镁目前价格仍较昂贵，相比二氧化硅经济性没有优势。

以下是三种材料作为填料时基材的性能比较：

由对比可知，无论从机械性能、电性能、热性能以及在体系中的分散性方面，二氧化硅都具有优势，是当前覆铜板填料的优选。

二氧化硅种类的选择

可充当填料的硅微粉分类标准较多，按粉体颗粒的形状可以将硅微粉分为角形和球形；按结晶类型可以将硅微粉分为结晶型和熔融型；按化学成分可以分为普通硅微粉和高纯硅微粉；按应用领域又可以分为电子级、电工级等。

在覆铜板领域，硅粉填料早期多用的是结晶和熔融角形硅微粉两大类,通过X射线粉末衍射仪或偏光显微镜可以确认。结晶硅粉是以天然石英为原料，经过破碎、粉碎、除杂、水洗、筛分等步骤制备得到的。应用领域不同，对纯度和细度的要求不同。熔融形硅粉又称为无定形或非晶态硅粉，其制备方法是用精制石英砂经高温熔炼(1800～~2000℃)后，急冷却，得到块状熔融石英，经破碎、分级而加工成各种规格的产品。

结晶和熔融角型硅微粉性能对比

通过对比可知，结晶型硅微粉在导热率、硬度有一定的优势，作为填料对覆铜板散热和耐磨性的提升效果更好，但不足的是，热膨胀系数较大，导致耐热冲击性能不如熔融型硅微粉，比重大也影响填充量，且在实际使用过程中，分散性和耐沉降性也有一定的劣势，但从成本和经济效益综合上考虑,高纯度的结晶型二氧化硅仍旧有大量的市场。

但随着信息产业的发展，集成电路向着超大规模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能方向迅速发展，相应的对覆铜板性能提出了更高的要求。随着硅粉填充量的增多，体系粘度会急剧增加，材料的流动性、渗透性变差，二氧化硅在树脂中的分散困难，易出现团聚的问题。于是就有了球型二氧化硅的发展，与角形二氧化硅相比，球形二氧化硅具有更高的堆积密度和均匀的应力分布，因此可增加体系的流动性，降低体系粘度。

不同二氧化硅类型的主要应用性能对比

在环氧塑封料行业，角形二氧化硅填充量一般低于总量的70%（重量比），采用球形二氧化硅后，填充量最高可达94%；在覆铜板行业，角形二氧化硅填充量一般低于总量的40%，采用球形二氧化硅后，填充量最高可达60%。因此尽管球形二氧化硅价格较高，由于其特有的优异性能，球形二氧化硅越来越被覆铜板行业所青睐。

球形二氧化硅在覆铜板行业的主要应用领域

硅粉填料的表面处理

硅粉作为填料添加入树脂类的有机材料体系时，会遇到相容性差、难以均匀分散、添加难度大、添加效果差等问题，尤其是球型二氧化硅采用气体燃烧火焰法生产，表面性质特殊，想要达到好的添加效果，就要对硅粉产品的应用技术做一定的研究，其重要手段就是表面处理。

二氧化硅用作覆铜板填料，一般经过偶联剂的表面处理后，才能与树脂体系更好地结合一起，同时由于偶联剂的低粘度，还能起到一定的分散作用，以利于二氧化硅分散在树脂体系中，应用最广泛的偶联剂是硅烷偶联剂。

偶联剂是一类具有两种不同性质官能团的物质,其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中,因此偶联剂被称作“分子桥”。

点击图片看硅烷偶联剂作用机理

偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应,在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层,界面层能传递应力,从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度,同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善了界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。无机材料经处理后,便可获得与树脂或溶剂相匹配的临界表面张力，有利于树脂液在基材上浸润。

根据材料的类型及生产工艺,所用树脂及无机增强材料的形态等,硅烷偶联剂的使用方法大致可分为以下三种:树脂内添加法﹑整体掺合法及表面预处理法。

1. 树脂内添加法

将硅烷偶联剂直接或用有机溶剂稀释后与树脂混合。这种内添加法的作用机理是：硅烷偶联剂从树脂中迁移到无机材料表面，在水分的联合作用下与无机材料表面形成化学键合。因为从树脂中迁移到无机材料表面的硅烷偶联剂的量,只相当于材料表面形成单分子层的量,所以硅烷偶联剂的量为树脂量的1%(质量分数)已经足够了,有时0.2%也能得到很好的效果。

需注意的是，由于硅烷偶联剂的加入可引起树脂的增稠﹑凝胶化现象，因偶联剂有时也是一些树脂的交联剂，因此应慎重选择。

2. 整体掺合法

在树脂与无机填料混合时,直接加入硅烷偶联剂，用量约为0.2~2%(质量分数)，即整体掺合法。

生产过程中可能还要使用到其它助剂，要特别注意加料﹑混合顺序。硅烷偶联剂要在其它助剂添加前先与树脂和填料混合,可获得更好的效果。此外为使偶联剂达到在树脂与填料界面间均匀分布,需将配制的基料经熟化处理后再使用。

3. 表面预处理法

无机填料用硅烷偶联剂进行预处理是覆铜板制造中普遍采用的方法。在具体做法上，大致可分为湿法处理和干法处理两种。

（1）湿法处理

用水或有机溶剂(如水–醇溶液)稀释的硅烷偶联剂，能显著地改进处理效果,处理液中硅烷偶联剂的浓度一般为0.1~0.5 %(须根据比表面积及覆盖面积计算)。处理硅粉填料时，先将填料用水分散成悬浮液状态，再加入硅烷偶联剂水溶液(或水–醇溶液)，搅拌后静置,分出水相后干燥处理。

（2）干法处理

这是工业上普遍采用的能在短时间内大量处理无机填料的一种方法，将硅烷偶联剂原液或稀释液加入V型搅拌器搅拌的无机填料中，混合至均匀分散。为使填料表面得到均匀处理，偶联剂应在搅拌下分批少量多次加入。处理前须检测填料的水分含量，确保有足够的水量保证偶联剂完全水解。

结语

当前覆铜板的技术发展包括高耐热、低应力、低膨胀，球形二氧化硅的性能特点顺应覆铜板技术发展趋势，因此在覆铜板中的应用前景可观。随着国内球形二氧化硅生产技术水平的不断提升，产品价格的进一步降低，球形二氧化硅在覆铜板中应用有望进一步扩大，从而带动覆铜板性能和技术的提升。

另外在填料添加的应用技术上，除了现有的应用技术，如分散技术的提高、更好的表面处理效果之外，基于Dinger-Funk经典球形颗粒紧密堆积理论，通过不同粒径球形二氧化硅复配获得最紧密堆积，从而进一步提升添加量，也不断的实验投入应用。

随着二氧化硅制备技术和填料添加技术的日益提升，不同种类的硅微粉将在细分领域中向不同的方向有更精细化的应用，如超细结晶型硅微粉、复合型硅微粉、高纯球型硅微粉、活性硅微粉等，在覆铜板的应用上，硅微粉厂家仍有极大的空间去挖掘。

参考来源：

1. 二氧化硅在覆铜板中的应用(广东生益科技股份有限公司523039 ) ，杨艳、曾宪平；

2. 球形二氧化硅在覆铜板中的应用，柴颂刚、刘潜发、曾耀德、李晓冬、曹家凯（广东生益科技股份有限公司，广东 东莞 523808）（江苏联瑞新材料股份有限公司，江苏 连云港 222346）；

3. 偶联剂及相容剂在覆铜板中的应用，陕西生益科技有限公司，师剑英

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