CN111282698A - 一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法 - Google Patents

一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，包括如下步骤：步骤一，将石英碎片和石英砂按照质量比2:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为锆球，通过高速分级机分离，过150微米保障筛，制得1～3微米硅微粉粗粉，D100<10微米；步骤二，将1‑3微米硅微粉粗粉配成硅微粉浆料；步骤三，向步骤二制得的硅微粉浆料中加入5％微晶纤维素，制得乳液；步骤四，对步骤三制得的乳液进行砂磨，研磨介质为锆球，研磨时间为150min，转速为6000～8000转每分钟；步骤五，对经步骤四研磨后的乳液进行喷雾干燥，制得0.1～1微米的超细硅微粉。本发明应用于覆铜板生产能够有效降低板材膨胀系数、吸水率、硬度和提高板材韧性。

Description

一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法
技术领域
本发明属于制造集成电路的材料领域，具体涉及一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法。
背景技术
随着我国电子信息产业的快速发展，越来越多的电子信息产品逐步位于国际前列，推动了我国集成电路市场的不断增长。
复合硅微粉作为集成电路封装用的重要环氧塑封料填料，已经凸显出行业的重要位置，具有巨大的市场空间。目前市场应用的系列超细硅微粉材料，大部分使用氧化铝球形粉等高档材料，但价格较高，在未来应用市场将很快被覆铜板超细硅微粉替代。当前，覆铜板用超细硅微粉的市场需求每年都以15～20％的速度增长。然而，传统的结晶型硅微粉已经很难满足低膨胀系数、绿色环保、低介电常数和高强度的要求。为了提高技术集程度和降低制造成本，多数覆铜板厂家已广泛使用复合型硅微粉来代替结晶型硅微粉，并逐步提高使用比例，促进复合型硅微粉的需求市场。
有鉴于此，本案提出一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，应用于覆铜板生产能够有效降低板材膨胀系数、吸水率、硬度和提高板材韧性。
为实现上述目的，本发明具体提供技术方案为：一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，具体步骤如下：
(1)将二氧化硅含量高于99.9％的石英碎片和5微米～0.5毫米的石英砂按照质量比2:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为锆球(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1～1.5万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过150微米保障筛，制得1～3微米硅微粉粗粉，D100<10微米。
(2)将1-3微米硅微粉粗粉配成浆料，浓度大约10％质量浓度。
(3)向2步制得的硅微粉浆料中加入5％微晶纤维素，制得乳液。
(4)对3步制得的乳液进行砂磨，研磨介质为锆球(0.5～1.5mm)，研磨时间为150min，转速为6000～8000转每分钟。
(5)对经第4步研磨后的乳液进行喷雾干燥，制得0.1～1微米的超细硅微粉。
进一步，将超细二氧化硅微粉的改性方法：将超细硅微粉、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1:0.02～0.1：0.02比例混合于无水甲苯，在100～130℃反应4～24小时，冷却后离心分离，甲苯洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得氨基改性超细硅微粉。
当前应用在覆铜板上的超细硅微粉平均粒径在2～3微米，随着半导体电子基板材料向超薄化方向发展，要求填料具有更小的粒度和更好的散热性。未来覆铜板的需求市场，将采用平均粒径在0.5～1微米左右的超微细填料，以达到结晶型硅微粉具有良好的导热作用，并实现填料在树脂中的分散性和上胶工艺的技术集成。
本发明相对于现有技术的有益效果：(1)超细硅微粉成分与基板骨架成分相似，相容性得到提高，超细的粒径提升了电路基板的导热作用，并实现填料在树脂中的分散性和上胶工艺的技术集成，有效的降低了板材膨胀系数、吸水率、硬度并提高了板材韧性，从而提高电路基板的使用可靠性，降低成本。
(2)超细硅微粉硬度较低，使得板材后续加工更容易。
(3)通过添加微晶纤维素，很好的解决了二氧化硅在浆料中易沉降的难题，使砂磨制得的硅微粉粒径更细更均一；而微晶纤维素还能够防止二氧化硅微粉的聚集，使得二氧化硅微粉的形貌更趋近于球体。
(4)通过表面改性在硅微粉表面引入甲基，作为填充料时，其与树脂相容性更好；而修饰的氨基可以与环氧树脂更好的结合，增加电路基板的韧性和强度。
(5)本发明在生产超细硅微粉过程中绿色环保，无二次污染。
附图说明
图1是实施例四制备的超细硅微粉的扫描电子显微镜图。图2是实施例四制备的超细硅微粉和改性硅微粉的红外谱图。
具体实施方式
面结合若干实施案例描述本发明具体技术方案，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
其中图1可以看出制备的硅微粉近球形，大小在0.5～1微米之间。图2可以看出改性后的硅微粉呈现明显的氨基特征振动峰。
实施例一：
(1)将二氧化硅含量高于99.9％的石英碎片和5微米-0.5毫米的石英砂按照质量比2:1的比例投入连续运转球磨机，每次投料总量100公斤，研磨锆球质量为20吨(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1.2万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过150微米保障筛，制得1～3微米硅微粉粗粉，D100<10微米。
(2)将1～3微米硅微粉粗粉配成浆料，浓度大约10％质量浓度，并向硅微粉浆料中加入5％微晶纤维素，制得乳液，加入锆球(0.5-1.5mm)作为介质进行研磨，研磨时间为150min，转速为6000转每分钟；随后对乳液进行喷雾干燥，制得0.5-1微米的超细硅微粉。
(3)将1公斤超细硅微粉、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1：0.05：0.02比例混合于20升无水甲苯，在100～130℃反应6小时，冷却后离心分离，甲苯洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得氨基改性超细硅微粉。
实施例二：
(1)将二氧化硅含量高于99.9％的石英碎片和5微米-0.5毫米的石英砂按照质量比2:1的比例投入连续运转球磨机，每次投料总量50公斤，研磨锆球质量为8吨(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1.0万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过150微米保障筛，制得1～3微米硅微粉粗粉，D100<13微米。
(2)将1～3微米硅微粉粗粉配成浆料，浓度大约10％质量浓度，并向硅微粉浆料中加入5％微晶纤维素，制得乳液，加入锆球(0.5-1.5mm)作为介质进行研磨，研磨时间为100min，转速为7000转每分钟；随后对乳液进行喷雾干燥，制得0.5～1微米的超细硅微粉。
(3)将0.5公斤超细硅微粉、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1：0.08：0.02比例混合于12升无水甲苯，在115℃反应12小时，冷却后离心分离，甲苯洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得氨基改性超细硅微粉。
实施例三：
(1)将二氧化硅含量高于99.9％的石英碎片和5微米-0.5毫米的石英砂按照质量比2:1的比例投入连续运转球磨机，每次投料总量150公斤，研磨锆球质量为35吨(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1.5万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过150微米保障筛，制得1～3微米硅微粉粗粉，D100<13微米。
(2)将1～3微米硅微粉粗粉配成浆料，浓度大约10％质量浓度，并向硅微粉浆料中加入5％微晶纤维素，制得乳液，加入锆球(0.5-1.5mm)作为介质进行研磨，研磨时间为200min，转速为7000转每分钟；随后对乳液进行喷雾干燥，制得0.5～1微米的超细硅微粉。
(3)将1.5公斤超细硅微粉、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1：0.1：0.02比例混合于30升无水甲苯，在130℃反应10小时，冷却后离心分离，甲苯洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得氨基改性超细硅微粉。
结合图1、2所示，实施例四：
(1)将二氧化硅含量高于99.9％的石英碎片和5微米-0.5毫米的石英砂按照质量比2:1的比例投入连续运转球磨机，每次投料总量300公斤，研磨锆球质量为45吨(0.1～1.0mm)。调节引风通量在约1.0万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉。过150微米保障筛，制得1～3微米硅微粉粗粉，D100<13微米。
(2)将1～3微米硅微粉粗粉配成浆料，浓度大约10％质量浓度，并向硅微粉浆料中加入5％微晶纤维素，制得乳液，加入锆球(0.5-1.5mm)作为介质进行研磨，研磨时间为200min，转速为8000转每分钟；随后对乳液进行喷雾干燥，制得0.5～1微米的超细硅微粉。
(3)将0.8公斤超细硅微粉、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1：0.06：0.02比例混合于15升无水甲苯，在120℃反应20小时，冷却后离心分离，甲苯洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得氨基改性超细硅微粉。
应用实验结果
评估体系：120℃环氧固化体系
填料添加量：35％
表1板材综合性能对比
Figure BDA0002388965090000061
Figure BDA0002388965090000071
从测试结果看，实施例二实施例四的产品的稳定性、介电性能和强度等性能都更为优秀。

Claims (6)

1.一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将石英碎片和石英砂按照质量比2:1的比例投入连续运转球磨机，研磨介质为锆球，调节引风通量在约1～1.5万立方米每小时，通过高速分级机分离制得粒径分布不均的大颗粒硅微粉，过150微米保障筛，制得1～3微米硅微粉粗粉，D100<10微米；
步骤二，将1-3微米硅微粉粗粉配成硅微粉浆料；
步骤三，向步骤二制得的硅微粉浆料中加入5％微晶纤维素，制得乳液；
步骤四，对步骤三制得的乳液进行砂磨，研磨介质为锆球，研磨时间为150min，转速为6000～8000转每分钟；
步骤五，对经步骤四研磨后的乳液进行喷雾干燥，制得0.1～1微米的超细硅微粉。
2.根据权利要求1所述一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，其特征在于：将超细硅微粉、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和六甲基二硅胺烷按质量比1:0.02～0.1：0.02比例混合于无水甲苯，在100～130℃反应4～24小时，冷却后离心分离，甲苯洗涤3次在60℃真空干燥12小时，制得氨基改性超细硅微粉。
3.根据权利要求1所述一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，其特征在于：所述石英碎片中二氧化硅含量高于99.9％。
4.根据权利要求1所述一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，其特征在于：所述石英砂粒径为5微米～0.5毫米。
5.根据权利要求1所述一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的浆料质量浓度为7％-12％。
6.根据权利要求1所述一种覆铜板用电子级超细二氧化硅微粉的制备方法，其特征在于：所述锆球的粒径为0.5～1.5mm。
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