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        PCB磷銅陽極材料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

        2011-07-31 06:13:50陳世榮
        印制電路信息 2011年12期
        關(guān)鍵詞:銅球銅粉印制電路

        陳世榮

        (廣東工業(yè)大學(xué),廣東 廣州 510006)

        梁志立

        本刊副主編

        1 磷銅陽極材料在PCB制造中的應(yīng)用

        銅是玫瑰紅色具有良好導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和展延性的金屬[1]。密度8.96,熔點1083 ℃,沸點2595 ℃[2]。銅元素處于元素周期表中的ds區(qū),屬第1副族元素。銅金屬具有僅次于銀的導(dǎo)電性[3],是導(dǎo)電材料的首選之一。銅鍍層具有細(xì)小的晶粒結(jié)構(gòu),現(xiàn)代電鍍工業(yè)可以從廉價的銅鍍液中,鍍出全光亮、整平性好、韌性高的銅鍍層。在PCB制造工藝上,通孔鍍銅和線路鍍銅能夠獲得極好的效果[4]。

        隨著電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代,對印制線路板的要求越來越高,印制線路板向著線寬更細(xì)、孔徑更小的方向發(fā)展;同時,高層次的HDI板、高多層板,撓性板、剛撓結(jié)合板、IC載板等,市場的需求越來越大;這些高層次的印制線路板對制造過程中的技術(shù)要求也越來越高。印制電路板產(chǎn)品對鍍銅層的性能要求也愈加嚴(yán)格,如鍍層硬度、晶粒大小、鍍小孔分散能力,鍍層的延展性等;這些高要求的鍍銅層,對電鍍的要求就更高,其中對鍍銅陽極材料的要求也提出更高的要求。

        1.1 鍍銅過程產(chǎn)生銅粉的機理

        硫酸鹽光亮鍍銅具有許多優(yōu)良的品質(zhì),表面光亮、整平性好、效率高、成本低[5]。

        在硫酸鹽電鍍液中,純銅陽極溶解時容易產(chǎn)生銅粉,這些銅粉,易使電鍍表面粗慥,甚至造成線路的短路,產(chǎn)品報廢率增加。

        在陽極溶解過程,多晶結(jié)構(gòu)的銅金屬,晶粒界面容易溶解,晶粒剝落成為銅粉。

        Cuo(晶粒) → Cuo(銅粉)

        電鍍過程銅陽極失去電子變?yōu)殡x子,分二步進行:

        Cuo– e → Cu+(快)

        Cu+- e → Cu2+(慢)

        同時,從銅的元素電勢圖;

        可以看出,亞銅離子發(fā)生岐化反應(yīng):

        2Cu+→ Cuo(銅粉) + Cu2+

        由于電極附近的界面層空間很小,Cu+在界面層的濃度大,Cu+極易發(fā)生岐化反應(yīng)。所以,純銅陽極溶解過程中生成的Cu+發(fā)生歧化反應(yīng)是銅粉的主要來源。

        1.2 磷銅陽極在鍍銅中的作用

        磷銅陽極的優(yōu)點有:消除或者減少銅粉的生成;降低陽極極化;陽極在電鍍過程中溶解均勻。

        酸性光亮鍍銅的陽極必須采用含磷銅陽極;因為不含磷的銅陽極在鍍液中溶解速度快,其陽極電流效率高,導(dǎo)致鍍液中銅離子累積,又由于陽極溶解速度快,導(dǎo)致較多銅粉進入溶液,從而形成較多銅粉浮于液中,使鍍層變得粗糙,產(chǎn)生節(jié)瘤,同時陽極泥也增多。

        1954年,Nevers等人[6][7], 對銅陽極的研究為酸銅工藝的發(fā)展作出了重大貢獻。他們發(fā)現(xiàn),如果用含有雜質(zhì)的火法銅做陽極,銅在陽極溶解時幾乎不產(chǎn)生銅粉,實際上沒有陽極泥,陽極上生成一層結(jié)合相當(dāng)牢固的黑色膠狀膜。美國黃銅公司通過廣泛的研究表明,如果在純銅上加進0.005% 以上的磷或砷,電解時陽極表面上就產(chǎn)生一層從黑棕色到黑色的膜,銅粉的生成能夠被抑制[8]。1981年保加利亞的Rashkov 等人[9]測定了黑色膜的組成,發(fā)現(xiàn)黑色膜主要是Cu3P,并且有金屬導(dǎo)電性能;這樣就解釋了黑色膜不會使陽極鈍化的原因。他們認(rèn)為磷的作用在于含磷銅陽極溶解時產(chǎn)生的一價銅生成Cu3P,從而阻止了歧化反應(yīng)的產(chǎn)生。

        使用優(yōu)質(zhì)含磷銅陽極,在電鍍過程中能在陽極表面形成一層黑色保護膜,它像柵欄一樣,能控制銅的溶解速度,使陽極電流效率接近陰極電流效率,鍍液中的銅離子保持平衡,并大大減少了陽極泥。陽極中磷含量應(yīng)保持適當(dāng),磷含量太低,陽極黑膜太薄,不足以起到保護作用;含磷量太高,陽極黑膜太厚,導(dǎo)致陽極屏蔽性鈍化,影響陽極溶解,使鍍液中銅離子減少。無論含磷量太低或太高,都會增加添加劑的消耗,影響鍍銅質(zhì)量及鍍液中銅離子濃度的較大波動,需要經(jīng)常調(diào)整,增加工藝穩(wěn)定控制的困難。

        1.3 影響磷銅陽極電鍍質(zhì)量的因素

        影響電鍍銅質(zhì)量的因素有:陽極材料、槽液污染、陽極袋大小、溫度和電流密度、陽極和陰極面積比等[10]。

        1.3.1 雜質(zhì)含量的影響

        有研究發(fā)現(xiàn)[11],PCB孔內(nèi)壁鍍銅層十分粗糙,瘤狀物明顯,其原因除了磷含量及磷晶粒分布影響之外,另一重要原因與陽極雜質(zhì)有關(guān),雜質(zhì)主要包括鐵、鉛、硫、鎳、銀等,他們不僅可以造成板面及孔內(nèi)鍍層粗糙,還可以破壞添加劑的功能,降低鍍銅層的可焊性,減弱鍍銅層的延展性,在PCB受到熱沖擊時容易造成孔壁拐角處斷裂。電解銅純度已經(jīng)達到99.95%,一般可以滿足PCB電鍍要求;但是不能夠采用雜質(zhì)銅或者回收銅作為原材料。

        1.3.2 磷含量的影響

        要得到銅鍍層光滑、光亮、細(xì)密,磷含量一般控制在0.04%~0.06%之間比較理想;磷含量過低,造成陽極泥增多,陽極表面粗糙。Cu3P磷膜太薄,結(jié)合力不好,使鍍銅液中銅離子濃度累積而升高,也影響鍍液穩(wěn)定,增加工藝控制的困難。

        1.3.3 磷晶粒分布的影響

        磷晶粒分布不均勻的陽極,會產(chǎn)生PCB孔內(nèi)瘤狀物的銅鍍層。這是由于磷晶粒分布局部過大或過少的結(jié)果[11]。在PCB制造過程中,電鍍銅陽極不但磷含量要在一定范圍,而且要求磷晶粒分布也要均勻細(xì)密,這對鍍層及槽液的控制都會得到很大的改善。磷晶粒分布的均勻好壞,與磷銅生產(chǎn)的工藝有關(guān)。

        1.3.4 磷晶粒大小的影響

        根據(jù)冶金學(xué)理論,不純物位于晶粒交界處,磷在細(xì)小晶粒中分散最均勻[4]。 細(xì)小晶粒會產(chǎn)生高附著力的黑膜。這種黑膜能夠較好的保留在陽極表面上,使它們不容易掉落而形成陽極泥。晶粒粗糙的磷銅陽極材料,一部分大的晶粒會被鍍液從陽極上腐蝕下來,這些陽極顆粒累積形成陽極泥;故生產(chǎn)工藝落后,形狀和大小任意成型的晶粒不能夠有磷的均勻分布;雖然他們也能夠產(chǎn)生黑膜,但是,這些黑膜不能夠粘附在磷銅表面,而是形成陽極泥,這些陽極泥會透過陽極袋進入鍍槽,容易造成PCB鍍件表面的粗糙,對低線寬的高品位線路板,也可能引起短路等品質(zhì)問題。

        1.3.5 氯離子的影響

        氯離子是酸性光亮鍍銅溶液中不可缺少的成分[12],這是由于它在鍍液中除了與一價銅生成不溶于水的氯化亞銅,消除了一價銅的影響外,還能夠降低和消除光亮鍍銅層因夾雜有機光亮劑及其分解產(chǎn)物所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,提高了鍍層的延展性。鍍液中氯離子濃度控制在10 mg/L ~ 80 mg/L范圍內(nèi),才能夠鍍出光亮和延展性優(yōu)良的銅鍍層;氯離子濃度過高,超過其上限,銅鍍層的光亮度便會下降及低電流密度區(qū)不亮,嚴(yán)重時會造成鍍層粗糙和產(chǎn)生毛刺,PCB板件邊角甚至出現(xiàn)“燒焦”現(xiàn)象。

        2 微晶磷銅陽極材料在制造高品質(zhì)PCB中的優(yōu)點

        2.1 普通磷銅陽極存在的問題

        傳統(tǒng)的普通鑄態(tài)組織磷銅陽極,存在的不足有槽底大量陽極泥和氯離子的過量消耗[13]。電鍍過程中,開缸后3個月~6個月,鈦藍底部就會產(chǎn)生大量的陽極泥和十分細(xì)小的銅渣顆粒,這些細(xì)小的銅渣顆粒跌落在鈦藍外,在陽極袋中形成一價銅離子,由于岐化原因在溶液中形成銅粉,在板面電鍍和圖形電鍍中細(xì)小銅粉沉積在陰極表面,這是造成PCB表面粗糙的主要原因之一。

        另外,氯離子消耗過快,雖然可以通過添加鹽酸補充來解決,但是,由于需要經(jīng)常添加鹽酸,造成氯離子濃度的波動較大,對產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定有不良影響。

        2.2 微晶磷銅的優(yōu)點

        為了解決和克服普通鑄態(tài)磷銅陽極材料存在的缺點,國內(nèi)有關(guān)生產(chǎn)磷銅陽極的廠家,經(jīng)過不斷的研究和試驗,通過重結(jié)晶的方法,已經(jīng)成功將磷銅陽極從鑄態(tài)組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸B(tài)組織。據(jù)報道[14],佛山市承安銅業(yè)有限公司,成功研發(fā)數(shù)碼連鑄技術(shù),生產(chǎn)微晶磷銅球陽極材料。在制造磷銅球過程中,引進特殊微晶處理工藝,使鑄態(tài)組織的晶粒形態(tài)、大小、取向及宏觀缺陷,如氣孔、縮孔與疏松、裂紋、夾雜等缺陷得到明顯的改善,使鑄態(tài)組織粗大的樹枝晶或柱狀晶破碎重結(jié)晶,細(xì)化晶粒從而使組織非常致密、成分非常均勻,銅球的物理化學(xué)、機械性能獲得顯著的提高。同時,通過增加了銅球尺寸,降低了保養(yǎng)期間銅球過程中掉槽幾率,避免了銅粒銅絲的產(chǎn)生[13]。

        2.2.1 微晶磷銅的結(jié)構(gòu)

        在金相顯微鏡下,進行組織觀察和拍照(200倍)。圖1為普通磷銅;圖2為微晶磷銅的金相照片。可以看出,微晶磷銅的組織結(jié)構(gòu),細(xì)密均勻。

        圖1 普通磷銅200倍金相照片

        圖2 微晶磷銅200倍金相照片

        2.2.2 微晶磷銅的使用效果

        生產(chǎn)實踐證明[13],使用普通鑄態(tài)磷銅球,銅球和陽極袋通常要3個月左右就要清洗一次,需耗費大量人力物力,銅球利用率只有96%~97%;使用重結(jié)晶的微晶磷銅球作為陽極,銅球和陽極袋使用壽命可以成倍增加,6個月~12個月清洗和更換一次,電鍍板面銅粒等問題不良率減少了50%。銅球利用率提升了2.5%以上,鍍液中氯離子濃度穩(wěn)定易控制。綜合銅球開缸投入量、過程保養(yǎng)清洗損耗,同比條件下,重結(jié)晶微晶磷銅球比普通磷銅球費用下降RMB 0.45元/SF左右(約合RMB 4.84元/米2)。

        3 展望

        3.1 未來PCB產(chǎn)品的增長和鍍銅磷銅陽極材料的需求

        3.1.1 未來PCB產(chǎn)品的增長

        PCB電鍍銅工藝,采用硫酸鹽體系鍍銅具有工藝簡單、操作方便、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等的優(yōu)點。隨著電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代、功能更多、體積更??;對印制電路板提出了更高的要求。從產(chǎn)品層次來看,HDI板、IC載板、撓性板、剛撓結(jié)合板產(chǎn)值已經(jīng)占到全球PCB產(chǎn)值的43.7%,全球中高端PCB的需求比例仍在增加[15]。表1是2010全球不同種類PCB增長率。

        表2 2010全球不同種類PCB增長率

        高品位PCB增長對微晶磷銅陽極材料的需求也將同步增長。目前,中國大陸的HDI PCB和撓性板已經(jīng)穩(wěn)居全球第一,占到全球HDI產(chǎn)值的39.2%和30.7%,這說明中國大陸現(xiàn)在PCB的技術(shù)水平有了一定程度的提高;雖然目前最具技術(shù)難度的IC載板和剛撓結(jié)合板仍然掌握在日本、中國臺灣、韓國企業(yè)手中;尤其是IC載板的制造,日本企業(yè)占據(jù)全球產(chǎn)值的44.9%;但是,隨著中國大陸PCB制造技術(shù)的進步,這些高品位PCB的增長將是最快的。2009年/2010年,中國大陸地區(qū)的PCB產(chǎn)值增長達29.8%。是其他國家和地區(qū)增長最快的,見表2。

        預(yù)計未來5年,中國大陸地區(qū)的PCB產(chǎn)值復(fù)合年增長將達10.8%,見表3。

        表3 2010年~2015年各國家/地區(qū)的CAAGR

        這些數(shù)據(jù)說明,高技術(shù)制造要求的印制電路板,占PCB生產(chǎn)的比例越來越大的同時,對高品位電鍍銅陽極的需求也將越大。

        3.1.2 未來鍍銅陽極材料的需求

        目前我國已經(jīng)成為PCB制造大國,2000年-2008年,我國PCB產(chǎn)量[16]見表4。

        表2 2010年各國家/地區(qū)PCB產(chǎn)值(億美元)

        表4 中國印制電路行業(yè)產(chǎn)量 (單位:百萬平方米)

        根據(jù)CPCA發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)[17],2000年~2015年我國的PCB產(chǎn)量和預(yù)測,見圖3。

        圖3 中國印制電路板2000年-2015年產(chǎn)量和預(yù)測

        2010年,我國PCB產(chǎn)量達1.8億平方米,預(yù)測到2015年將達到2.6億平方米;平均年增長7.6%左右;2010年,電鍍銅陽極的需求,按板面電鍍一次約20 kg/100 m2、圖形電鍍一次約30 kg/100 m2計算,銅陽極的需求(扣除單面板的產(chǎn)量3200萬平方米)為 74000噸,預(yù)測到2015年,將達到 107000 噸;多層板、HDI板要進行多次的板面電鍍和圖形電鍍,對銅陽極的需求還要比這些數(shù)據(jù)大。而隨著HDI板等高品位PCB比例的增加,電鍍銅陽極的需求年增長將比PCB產(chǎn)量平均年增長還要多一些。

        3.2 低磷微晶銅陽極是未來發(fā)展的方向

        在硫酸鹽電鍍體系,磷銅陽極中的磷,能夠在陽極表面形成黑膜,防止銅陽極產(chǎn)生Cu+起到非常重要的作用。但是磷作為一種“ 雜質(zhì)”的存在,由于鍍液中存在著游離的磷(來自于磷銅的溶解過程)或多或少會沉積于鍍銅層內(nèi),影響著鍍銅層延展性能[18]。如何解決高磷銅陽極帶來的這些問題?微晶狀態(tài)的磷銅陽極,由于晶粒小、微晶表面磷均勻分布,低磷含量就能夠在微晶表面形成黑膜,既能夠防止Cu+的形成,又能夠減少“磷”對鍍層的影響。故微晶磷銅陽極是高品位、高要求PCB制造過程中,鍍銅陽極材料的發(fā)展方向。

        [1]張勝濤等編著.電鍍工程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2002:137.

        [2]王箴.化工詞典[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,1989:932.

        [3]賈之慎主編.無機及分析化學(xué)(第二版)[M].北京:高等教育出版社.2008:348.張立倫.鍍銅工藝中基礎(chǔ)電鍍材料的技術(shù)發(fā)展及進步[J].印制電路信息, 2004, 5:21-25.

        [4]程良, 鄺少林, 周騰芳.論硫酸鹽光亮鍍銅的陽極行為[J].電鍍與環(huán)保, 1999, 19(3):10-13.

        [5]R.P.Nevers,R.L.Hungerford and E.W.Palmer, Iron Age, 174, 114(1954).

        [6]idem.plating 41, 1301(1954).

        [7]蔣雄.再談磷銅陽極[J].電鍍與涂飾,1989,2:1-3.

        [8]蔣雄.酸性鍍銅中的磷銅陽極[J].電鍍與涂飾,1984(4):2-5.

        [9]余國發(fā).酸性光亮鍍銅陽極鈍化及其克服[J].航空制造技術(shù), 1987.1:27-28.

        [10]楊錫玉.銅陽極對酸性鍍銅的影響[J].大連鐵道學(xué)院學(xué)報, 1994.15(2):13-17.

        [11]張紹恭.酸性光亮鍍銅的原材料和陽極的質(zhì)量問題[J].電鍍與精飾, 2002,24(1):12-14.

        [12]王謹(jǐn),黃云鐘.微晶磷銅陽極對PCB電鍍品質(zhì)改善方面的應(yīng)用研究.第四屆全國青年印制電路學(xué)術(shù)年會(論文匯編), 2010:146-154.

        [13]譚發(fā)棠.承安銅業(yè):繼續(xù)高舉中國高品位磷銅制造旗幟[N].印制電路信息報, 2011年8月29日(第8版).

        [14]楊宏強.全球PCB產(chǎn)業(yè)和頂尖PCB企業(yè)現(xiàn)狀分析(2010)[J].印制電路信息, 2011.1:17-23

        [15]周剛.中國印制電路板市場分析[J].印制電路信息, 2010.2:15-21

        [16]中國印制電路行業(yè)協(xié)會信息部.2010年中國印制電路行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r報告[N].印制電路信息, 2011年6月6日(第3版).

        [17]林金堵.企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的魅力—PCB企業(yè)的軟實力(11)[J].印制電路信息, 2011.7:5-6.

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