[发明专利]一种具有低的热膨胀系数的覆金属箔板中的填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种覆金属箔板中的填料及其制备方法，尤其涉及一种覆金属箔板中的复合二氧化硅无定形共熔物粉体填料及其制备方法。

背景技术

以往覆金属箔板（例如CEM-3）中使用填料时，多采用氢氧化铝和氢氧化镁。但氢氧化铝200多摄氏度就开始分解，不耐热冲击，230℃，300℃，530℃三个阶段释放出结晶水，容易导致板材分层起泡，所以，要进行热处理；而氢氧化镁价格偏贵。

二氧化硅（SiO₂）则具有优异的物理特性，如具有高绝缘性、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，以及较低的价格优势，很有开发利用价值。随着二氧化硅自身表面处理条件的改进，改善了它与树脂体系的相容性，所以以二氧化硅作主料制成的填料硅微粉应用到覆金属箔板中，不但可降低成本，还能改进覆金属箔板的某些性能（如热膨胀系数、弯曲强度、尺寸稳定性等），因此前景看好。

硅微粉是由天然石英（SiO₂）或熔融石英（天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO₂）经破碎、球磨（或振动、气流磨）、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉。

电子行业无铅化推动了硅微粉填料在覆金属箔板的应用。以往的有铅焊料Sn-Pb（37%Pb）的铅焊材料最低共熔点为183℃，目前具有代表性无铅化并可实施的焊料Sn-Ag-Cu系等的最低共熔点为217℃。焊接温度的提升，对各种元器件、印制电路板（PCB）基材等提出了更高的耐热性及可靠性要求。PCB无铅制程要求板材具有低的热膨胀系数（CTE），对于覆金属箔板而言，提高耐热性的最主要途径是降低板材的CTE。而添加填料是目前降低CTE最经济、最有效的方法。目前降低板材CTE最通用的方法是在覆金属箔板中引入无机粉体材料。环氧树脂的热膨胀系数为(30-50)ppm/℃，而二氧化硅的热膨胀系数为(0.5-9)ppm/℃。向环氧树脂中添加大量硅微粉，这样就可降低板材的热膨胀系数，同时降低吸水率、内部应力、收缩率，从而使覆金属箔板适应无铅焊接的要求。

二氧化硅由于其优异的化学稳定性、低的热膨胀系数，是目前在覆金属箔板行业中使用最多的填料。但二氧化硅的缺点是硬度高，莫氏硬度为7，对设备磨损大。尤其影响大的是下游PCB厂家的加工成本的明显提高，如钻孔，铣板成本以及冲压模具成本的提高。为了改善粉体的加工性，改变粉体成份成为考虑的方法之一。

矽比科推出改善加工性的G2-C产品，并申请了该粉体在铜箔基板上应用的发明CN102088820A。该发明公开的填料由二氧化硅50-62wt%，三氧化二铝11-19wt%，三氧化二硼4-13wt%，氧化钙6-27wt%，氧化镁＜6wt%，氧化锶＜1.5wt%及氧化钡＜0.1wt%所共构成的非结晶性网状结构。其中添加的填料虽然具有较低的硬度，但热膨胀系数较大。

发明内容

本发明的目的在于针对目前使用硅微粉填料制作覆金属箔板后，热膨胀系数较大的问题，提供一种复合二氧化硅无定形共熔物粉体填料。本发明提供的填料复合二氧化硅共熔物粉体不仅了改善电子基板的加工性，同时使制得的覆金属箔板具有较低的热膨胀系数。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种覆金属箔板中的复合二氧化硅无定形共熔物粉体填料，按重量百分比含有以下组分：二氧化硅57～70wt%，例如为58wt%、61wt%、64wt%、68wt%、69wt%等，三氧化二铝15～35wt%，例如为16wt%、19wt%、22wt%、26wt%、29wt%、32wt%、34wt%等，氧化镁+氧化钙≤40wt%，例如为6wt%、8wt%、10wt%、14wt%、16wt%、18wt%、22wt%、26wt%、29wt%、32wt%、34wt%等，氧化钠+氧化钾+氧化锂≤2wt%，例如为0.1wt%、0.5wt%、0.8wt%、1.1wt%、1.3wt%、1.6wt%、1.8wt%、1.95wt%等。

作为优选技术方案，本发明所述的填料，按重量百分比含有以下组分：二氧化硅60～66wt%，三氧化二铝23～28wt%，氧化镁+氧化钙≤30wt%，氧化钠+氧化钾+氧化锂≤1wt%。

二氧化硅形成共熔物的骨架结构，如果其含量小于57wt%，共熔物粉体的热膨胀系数高。如果其含量高于70wt%，则填料硬度显著增大，影响PCB的加工性。因此，本发明选择二氧化硅含量为57～70wt%，优选为60～66wt%。