楊祥魁 劉建廣 徐樹民 徐 策 宋召霞

（山東金寶電子股份有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400）

1 前言

去年十一月，廣東生益科技股份有限公司副技術(shù)總監(jiān)吳小連先生在行業(yè)技術(shù)交流會(huì)上做了一篇關(guān)于《銅箔對(duì)CCL及PCB的影響》的報(bào)告，從CCL和PCB的角度對(duì)銅箔生產(chǎn)者提出了一些要求，闡述得相當(dāng)精彩，分析得相當(dāng)精確，作為銅箔生產(chǎn)者我們受益匪淺。CCL及PCB高速的發(fā)展給銅箔生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)需要同時(shí)滿足，這很不容易。雖然控制起來(lái)有許多難度，但各家在控制手段上各有高招，可謂百花齊放百家爭(zhēng)鳴。今天我們將從銅箔生產(chǎn)原理、過(guò)程控制方法、技術(shù)控制難點(diǎn)等幾方面，再來(lái)討論一下CCL對(duì)銅箔要求的一些應(yīng)對(duì)措施，或者說(shuō)銅箔生產(chǎn)如何才能更好的滿足CCL和PCB的要求。

2 銅箔在PCB中的重要性

電子銅箔是制造CCL及PCB的重要基礎(chǔ)原材料。近年來(lái)，世界各種電子信息產(chǎn)品技術(shù)得到高速發(fā)展，推動(dòng)了PCB不斷朝著多層化、薄型化、高密度化進(jìn)展。電子信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天,銅箔早已被形象的喻為電子產(chǎn)品信號(hào)與電力傳輸、溝通的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。電子信息產(chǎn)品的發(fā)展對(duì)CCL及PCB提出高要求的同時(shí)，也對(duì)銅箔的性能、品質(zhì)等諸方面提出了更嚴(yán)格的要求。在CCL及PCB性能提高的過(guò)程中，銅箔所發(fā)揮重要作用也更加顯現(xiàn)，不再多說(shuō)。下面，著重討論針對(duì)CCL和PCB的要求，銅箔生產(chǎn)者的一些應(yīng)對(duì)措施。

3 銅箔厚度的控制

為了清楚地闡述銅箔性能的保證措施，我們首先了解一下銅箔大致的生產(chǎn)流程，一般分為四個(gè)步驟，即：溶銅造液——電解生箔——表面處理——分切包裝。

溶銅造液：電解液制備工序，就是將銅料與硫酸反應(yīng)（2Cu＋O2＋2H2SO4＝2CuSO4＋2H2O）制成硫酸銅溶液，并經(jīng)一系列過(guò)濾凈化，制備出成份合格、純凈度很高的電解液。使用的銅有電解銅、裸銅線或銅米，純度≥99.95%，雜質(zhì)Pb、Fe、Ni、As、Sb、Al、S及有機(jī)雜質(zhì)等應(yīng)符合一號(hào)電解銅國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB466、GB467。最好選用符合GB/T 467-1997中Cu-CATH-1標(biāo)準(zhǔn)的高純陰極銅或符合GB/T 3952-1998中T1、TU1標(biāo)準(zhǔn)的電工用銅線。硫酸應(yīng)達(dá)到國(guó)標(biāo)GB T534-2002工業(yè)硫酸要求。電解液質(zhì)量的好壞，直接影響著銅箔產(chǎn)品品質(zhì)的好壞，不但影響銅箔的內(nèi)在質(zhì)量，還影響銅箔外觀質(zhì)量。因此，必須嚴(yán)格控制溶銅造液過(guò)程所用的原輔料，同時(shí)也嚴(yán)格控制電解液制備的生產(chǎn)設(shè)備和操作過(guò)程。

電解生箔：電解液流入生箔機(jī)組，在直流電（2 V ～ 6 V，1.5萬(wàn)A～5萬(wàn)A）作用下，Cu2+得到電子在鈦陰極的表面沉積形成金屬銅，然后持續(xù)剝離，得到毛箔。控制銅箔的基重、厚度均勻性、延伸率、粗糙度、抗拉強(qiáng)度等性能，是該工序的重要內(nèi)容。

表面處理：主要是為了形成背面顏色以及保證銅箔的抗剝離強(qiáng)度、抗氧化性、耐腐蝕性，通過(guò)表面處理機(jī)使銅箔的表面粗化、固化、及進(jìn)行鋅鉻鹽膜處理等步驟。

分切包裝：將表面處理后的銅箔依據(jù)客戶要求分切，然后包裝。

首先來(lái)討論電解銅箔的厚度問(wèn)題，銅箔的厚度有標(biāo)稱厚度和機(jī)械厚度兩種說(shuō)法，通常所述的厚度一般是指標(biāo)稱厚度，即與之相對(duì)應(yīng)的銅箔的單位面積質(zhì)量，也就是我們通常所說(shuō)的標(biāo)重或者基重。銅箔的厚度控制，一般是通過(guò)控制毛箔的基重和表面處理沉積量來(lái)控制的。毛箔的基重增大，厚度增加，表面處理的粗化層增大，基重會(huì)增大，厚度也會(huì)相應(yīng)加大。毛箔的基重是通過(guò)電流和陰極轉(zhuǎn)速來(lái)控制的，固定的生產(chǎn)電流下，轉(zhuǎn)速越高其基重越小，反之亦然。粗化層的大小和形狀，它是由表面處理工藝決定的，具體來(lái)講主要由粗化和固化步驟決定的，至于采用的是粗-粗-固-固模式，還是粗-固-粗-固模式，雖有一定的區(qū)別并不是十分嚴(yán)格。另外，在粗化中使用特殊的添加劑會(huì)明顯改變粗化層的形狀。表面處理對(duì)銅箔厚度的調(diào)節(jié)主要是粗化和固化兩個(gè)步驟，一般是通過(guò)調(diào)節(jié)電沉積量來(lái)調(diào)整的，而過(guò)渡層、鋅鉻層的影響很小，可以忽略不計(jì)。對(duì)于一般的HTE銅箔，不管是一般用途的FR-4還是高Tg、無(wú)鹵，表面處理后銅箔的標(biāo)重一般會(huì)增加8 g/m2～ 15g/m2，機(jī)械厚度一般會(huì)增加2μm ～ 4μm。對(duì)于FPC用銅箔，表面處理后一般會(huì)增加5 g/m2～ 14 g/m2，例如LED燈條用的305 g/m2（1 oz/ft2）黑色LP型銅箔，表面處理增加5 g/m2左右就能夠滿足抗剝離強(qiáng)度要求。對(duì)于標(biāo)重相同的銅箔，表面粗糙度大的銅箔的一般其機(jī)械厚度也偏大。

對(duì)于多數(shù)銅箔生產(chǎn)者而言，控制銅箔的基重并不困難，難點(diǎn)是控制銅箔的均勻度，即單點(diǎn)厚度要做均勻，這是下游更關(guān)心的問(wèn)題。通常，控制銅箔的單點(diǎn)均勻性有兩種常見(jiàn)的方法，即陽(yáng)極屏蔽和極間流速控制。無(wú)論是鉛陽(yáng)極還是鈦陽(yáng)極（包括弧形和FIP條兩種），隨著使用周期的延長(zhǎng)，陽(yáng)極腐蝕會(huì)導(dǎo)致電流分布不均，造成局部厚度異常。對(duì)于鉛陽(yáng)極來(lái)講，陽(yáng)極腐蝕產(chǎn)生的硫酸鉛還會(huì)影響陽(yáng)極電位和電流分布，導(dǎo)致電沉積速度的變化，引起局部厚度和粗度的改變。對(duì)于鈦陽(yáng)極，它的表面涂覆有一層特殊的二氧化銥層，比較有利于電流分布和降低陽(yáng)極的電極電位，容易得到均勻度良好的銅箔，同時(shí)還會(huì)提高電流效率。

對(duì)于某一規(guī)格的產(chǎn)品，其厚度的一致性控制，通常采用測(cè)量單位面積質(zhì)量、機(jī)械厚度、表面Rz、SEM、切片等多種方法來(lái)調(diào)控的，單一的測(cè)試方法有時(shí)很難評(píng)價(jià)銅箔的一致性是好還是差。IPC-4562中規(guī)定的基重偏差±10%，是粗略了一些。當(dāng)然它個(gè)最基本的要求，客戶的需要才是真正的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于標(biāo)重，實(shí)際生產(chǎn)中一般可以控制在±5%以內(nèi)甚至更低一些的水平，這需要對(duì)毛箔和表面處理層進(jìn)行嚴(yán)格的管控。吳先生提到了采用金相顯微切片法對(duì)銅箔厚度進(jìn)行評(píng)價(jià)，是個(gè)比較準(zhǔn)確的方法。但由于業(yè)內(nèi)沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，或者是實(shí)踐中因?yàn)槟承┮蛩夭槐阌谧鳂I(yè)，故沒(méi)有推廣，一般和客戶出現(xiàn)爭(zhēng)議時(shí)才會(huì)用到。遇到這樣的問(wèn)題時(shí)，我們習(xí)慣的做法是在超景深顯微鏡下去觀察，取最大峰高，多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合銅箔表面的SEM或3D圖像進(jìn)行觀察分析。需要說(shuō)明的是，測(cè)試點(diǎn)銅箔仍然屬于抽樣，有時(shí)并不能完全反映銅箔品質(zhì)的好壞，良好的銅箔品質(zhì)一定是高精細(xì)化的管理來(lái)保證的。

4 銅箔Rz的控制

表面粗糙度Rz，又稱微觀不平度十點(diǎn)高度，定義：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)5個(gè)最大的輪廓峰高平均值與5個(gè)最大輪廓谷深平均值之和。

Rz只能反映輪廓峰的高低，不能反映峰頂?shù)募怃J或平鈍的幾何特性，同時(shí)若取點(diǎn)不同，則所得Rz值不同，因此受測(cè)量者的主觀影響較大。電解銅箔表面的Rz，主要由毛箔的峰值和粗化層決定。要求毛箔的“山峰”要有一定的高度且均一，而表面處理層能夠滿足抗剝要求即可，粗化層的展開(kāi)度應(yīng)該適當(dāng)?shù)淖鲂∫恍?，粗短一些。在?shí)際的生產(chǎn)中，工程技術(shù)人員應(yīng)該高度管控電解添加劑的使用量，以及與過(guò)濾的匹配問(wèn)題。得到峰值均勻的毛箔，是高性能銅箔的關(guān)鍵步驟之一。其次是在表面處理的粗化中可以使用添加劑，這些添加劑在粗化銅的枝狀沉積過(guò)程中起到陰極阻化的作用，會(huì)形成更多的生長(zhǎng)點(diǎn)，使粗化層向“山谷”方向生長(zhǎng)，這樣得到的銅箔Rz較小，但抗剝離強(qiáng)度較高（如圖1中b所示），而不使用添加劑一般會(huì)得到圖1中a所示的狀態(tài)，粗化層在峰頂上生長(zhǎng)。

Rz值大容易導(dǎo)致PCB蝕刻殘銅，主要是因?yàn)槊逯挡痪痛只瘜舆^(guò)大引起的。毛箔的山峰不均，會(huì)導(dǎo)致個(gè)別山峰的粗化層異常增大（圖1中f所示），容易造成局部蝕刻不凈。粗化層過(guò)大（如圖1中c所示），銅瘤不牢固，壓合過(guò)程中可能會(huì)受到剪切，銅牙易脫落，易造成PCB線間短路。制作薄板時(shí)，銅牙扎入深度大，板材的絕緣性能會(huì)嚴(yán)重下降，當(dāng)然，粗化層過(guò)小則容易導(dǎo)致抗剝離強(qiáng)度偏低。從線路制作的角度來(lái)講，應(yīng)該將Rz做到小一些，均勻一些。近年來(lái)，特別是大屏幕等離子（PDP），液晶顯示器（LCD），平板顯示器（FPD）等用到的精細(xì)線路銅箔（厚度多在10μm左右），表面處理層更要求高度的均一（如圖2）。

圖2 精細(xì)線路用銅箔的SEM比較

對(duì)于HTE銅箔，明膠（Glue）和HEC是電解過(guò)程中常用的添加劑，用它們來(lái)調(diào)節(jié)，一般情況下厚度越大，Rz越大。對(duì)于雙面光鋰電池銅箔來(lái)講，因添加劑不同，厚度較大，Rz反而容易做小。FPC用VLP銅箔，使用特殊的添加劑，9μm ～ 70μm銅箔可以做到Rz都在1.5μm ～ 2.5μm范圍內(nèi)。而對(duì)于大功率使用場(chǎng)合的超厚銅箔102.9μm以上（3 oz/ft2以上），加入平整劑將Rz控制到7μm ～ 12μm的范圍內(nèi)，完全是產(chǎn)業(yè)化。

那么，究竟是將銅箔毛面Rz做的高一點(diǎn)好，還是低一點(diǎn)好？這要依據(jù)使用的場(chǎng)合而定，一般來(lái)講只要抗剝離強(qiáng)度能夠滿足使用要求，Rz值還是低一點(diǎn)較好，均勻一些好。

5 銅箔軟硬度的控制

銅箔的軟硬，一般可以通過(guò)測(cè)試抗拉強(qiáng)度來(lái)判斷。銅箔的抗拉強(qiáng)度分為常溫（23 ℃）和高溫（180 ℃）兩種表示方式，主要是通過(guò)調(diào)節(jié)添加劑的使用量來(lái)控制的。對(duì)于HTE銅箔，隨著明膠的使用量增大，常溫抗拉強(qiáng)度升高后會(huì)再迅速下降，銅箔變硬后變脆，高溫抗拉強(qiáng)度則在緩慢升高后趨于水平。同時(shí)，伴隨著常溫延伸率升高，高溫延伸率急劇下降，Rz降低，山峰趨于均勻；隨著HEC使用量的增加，銅箔的常溫抗拉強(qiáng)度會(huì)降低，高溫抗拉強(qiáng)度變化不大，Rz會(huì)降低。需要說(shuō)明，山峰變得平坦，容易導(dǎo)致表面處理后抗剝離強(qiáng)度降低。我們的工程技術(shù)人員，需要觀察銅箔實(shí)際生產(chǎn)狀況調(diào)節(jié)添加劑的匹配量，尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，使銅箔的軟硬適當(dāng)，延伸率合格，Rz適中，山峰尖銳而均勻。對(duì)于雙面光鋰電池銅箔和FPC用VLP銅箔，光亮劑、平整劑、Cl-和活性炭的匹配十分重要，抗拉強(qiáng)度和延伸率是負(fù)線性相關(guān)的。要求較高抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，延伸率又很高，需要使用特殊的混合添加劑，如S-HTE型VLP銅箔就是這種情況，12μm的常溫抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到450 MPa以上，高溫抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到220 MPa以上，常溫、高溫延伸率均達(dá)到8%左右的水平。

不管是HTE箔、鋰電池銅箔，還是FPC用箔，其抗拉強(qiáng)度穩(wěn)定性和一致性是很重要的。抗拉強(qiáng)度的一致性，反映了制程控制的連續(xù)性和穩(wěn)定性，尤其是對(duì)于FPC用箔表現(xiàn)的更為明顯，只有抗拉強(qiáng)度穩(wěn)定了，延伸率和前面講過(guò)的Rz才會(huì)穩(wěn)定，銅箔的抗剝離強(qiáng)度才會(huì)穩(wěn)定。

6 銅箔延伸率的控制

銅箔延伸率的控制與前述抗拉強(qiáng)度控制基本一致。前面，我們提到了抗拉強(qiáng)度與延伸率負(fù)線性相關(guān)。調(diào)節(jié)明膠、HEC、Cl-和活性炭的匹配量，也就控制了銅箔的延伸率。對(duì)于目前國(guó)內(nèi)的銅箔廠都能生產(chǎn)HTE銅箔，延伸率的控制也不是問(wèn)題，其重點(diǎn)還是生產(chǎn)管理問(wèn)題，最重要的就是過(guò)程穩(wěn)定。

7 銅箔剝離強(qiáng)度的控制

銅箔的抗剝離強(qiáng)度（Peel Strength），影響因素主要有：（1）毛箔的粗糙度Rz、峰的尖銳性和均勻性。（2）粗化層的形狀與大小。（3）硅烷偶聯(lián)劑的種類和涂覆量。（4）樹脂基材的類型。（5）壓板工藝狀況。（6）測(cè)試條件等因素。

毛箔的粗糙度Rz越大、峰越尖銳、均勻性越好，表面處理后的銅箔的抗剝離強(qiáng)度越高；粗化層越大（瘤狀顆粒越多，越大），展開(kāi)度越大（最高的是45°），剝離強(qiáng)度越高。

硅烷偶聯(lián)劑的種類和涂覆量，與樹脂的匹配很關(guān)鍵，環(huán)氧基板一般使用環(huán)氧基的KH560，酚醛基板常用氨基的KH550，當(dāng)然也有使用改性的混合硅烷偶聯(lián)劑，效果也很好。

樹脂基材的類型對(duì)剝離強(qiáng)度影響相當(dāng)大。近年來(lái)，PCB技術(shù)飛速發(fā)展，很多環(huán)境、條件、方法已經(jīng)不同于過(guò)去，技術(shù)的進(jìn)步給材料應(yīng)用帶來(lái)一系列要求。例如，微小孔加工時(shí)，為了獲得良好的孔壁質(zhì)量，PCB制程采用更快的鉆孔速度，會(huì)帶來(lái)孔壁過(guò)熱問(wèn)題；多層板反復(fù)壓合，由于基材與銅箔膨脹系數(shù)存在差異，可能會(huì)造成線路銅裂；板材加工過(guò)程中熱風(fēng)整平，以及元件焊接被無(wú)鉛焊接工藝取代，經(jīng)過(guò)多次熱沖擊后，易出現(xiàn)孔壁拐角銅裂及孔壁收縮等問(wèn)題；高密度安裝技術(shù)條件下，板材的尺寸穩(wěn)定問(wèn)題；環(huán)境安全對(duì)鹵素阻燃劑的限制。鑒于此，各CCL廠致力于提高板材的耐熱性，并降低膨脹系數(shù)（CTE）和無(wú)鹵化。往往會(huì)采用高耐熱性的高分子固化劑，配合多官能團(tuán)樹脂改性的環(huán)氧樹脂使板材具有高Tg和耐熱性；另外添加適量的無(wú)機(jī)填料（常用硅微粉），來(lái)降低膨脹系數(shù)；使用無(wú)機(jī)阻燃劑（常用氫氧化鋁）來(lái)替代鹵素。但就是在追求其高Tg、低CTE、無(wú)鹵素的同時(shí)，使得基材樹脂對(duì)銅箔的接合力降低，一般的FR-4上35μm（1 oz/ft2）銅箔的剝離強(qiáng)度能夠達(dá)到2.0 N/mm（11.4 lbf/in），而Tg值在150 ℃左右的無(wú)鹵板上的剝離強(qiáng)度值只能達(dá)到1.4 N/mm（8 lbf/in）左右。壓板時(shí)的壓力、溫度、時(shí)間等參數(shù)對(duì)樹脂的交聯(lián)效果影響很大，會(huì)直接影響到剝離強(qiáng)度的高低。

目前，國(guó)內(nèi)銅箔的技術(shù)水平，大都能夠滿足中Tg的無(wú)鹵素板材使用水平，而應(yīng)用在Tg170 ℃以上的板材剝離強(qiáng)度值還是不夠，其技術(shù)難點(diǎn)在于低Rz的毛箔，山峰均勻而尖瑞，表面處理的粗化層向山谷生長(zhǎng)，而且顆粒飽滿（如圖3所示），普通的表面粗化技術(shù)和一般的設(shè)備條件無(wú)法達(dá)到。圖3給出了一種具有優(yōu)良粗化層結(jié)構(gòu)的35μm銅箔，滿足上述高性能CCL要求。

圖3 具有優(yōu)良粗化層結(jié)構(gòu)的35μm銅箔

圖4 18μm FPC用S-HTE型VLP銅箔

對(duì)于FPC用VLP銅箔的抗剝離強(qiáng)度，我們的體會(huì)是除了受粗化層的結(jié)構(gòu)（如圖4）影響之外，硅烷偶聯(lián)劑的影響也不能忽視，它存在一個(gè)與膠水的兼容問(wèn)題，通常情況使用環(huán)氧基的偶聯(lián)劑會(huì)好于氨基的偶聯(lián)劑，而使用混合偶聯(lián)劑更好。

在實(shí)際的生產(chǎn)控制中，并不是剝離強(qiáng)度越高越好，剝離強(qiáng)度太高有可能會(huì)造成殘銅現(xiàn)象，因此只要能夠滿足客戶使用要求就是最好的。

8 銅箔耐化學(xué)性的控制

銅箔在PCB制程中應(yīng)該具有一定的耐化學(xué)腐蝕性，應(yīng)該包括光面和毛面兩個(gè)部分。

對(duì)于銅箔的毛面，一般是和樹脂粘合的一面，耐腐蝕性過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致蝕刻不凈，PCB制作時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)基材變暗，線路的絕緣性較差。耐腐蝕性過(guò)弱，則容易出現(xiàn)線條側(cè)面腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)造成線條脫落，關(guān)于這一點(diǎn)，當(dāng)然也存在銅箔與基材匹配的問(wèn)題。拋開(kāi)與基材匹配，單從銅箔的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)分析，無(wú)論是耐腐蝕性過(guò)強(qiáng)，還是過(guò)弱，大都與表面處理有關(guān)。一般來(lái)講與M面過(guò)渡層、耐高溫層的厚度和比例有關(guān)，與防氧化膜也有一定的關(guān)系。通常狀況，過(guò)渡層、耐高溫層、防氧化膜一般是鍍一層很?。s50納米）的銅-砷合金，或者是鋅鎳合金、鈷鉬合金、銅-氮合金、銅-銻合金，或鍍鎳、鍍鈷等超微細(xì)的結(jié)晶，再加鋅鉻酸鹽防銹。幾種鹽膜厚度比例，會(huì)影響銅箔的耐化學(xué)藥水性，不管是酸性的還是堿性的蝕刻工藝，都有一定的影響。通常，鍍層中的鎳含量越高，其堿性蝕刻性就越差。

過(guò)渡層與耐高溫層的厚度比值越大，耐腐蝕性越強(qiáng)，相反，則越差。至于是紅化箔還是灰化箔，只是鍍鋅層的厚度不同而已，鋅含量達(dá)到100×10-6以上時(shí)鍍層變?yōu)榛疑?。因?yàn)榛一~箔鋅含量較高，要求過(guò)渡層作用更強(qiáng)，所以我們發(fā)現(xiàn)灰化銅箔在普通FR-4板上的耐鹽酸劣化率很小，但在無(wú)鹵或高Tg上的劣化率會(huì)略高一些。鉻酸鹽的含量會(huì)影響到銅箔的存放，沉積量控制在（10～50）×10-6的范圍，含量越高，耐腐蝕性越強(qiáng)，相反會(huì)變差一些。

銅箔的光面，一般只有一層電析出附著的鋅鉻鹽防氧化膜。防氧化膜的厚度，在PCB中的主要表現(xiàn)在可能會(huì)對(duì)微蝕和濕法貼膜有一定的影響。薄膜增厚，耐腐蝕性增強(qiáng)，容易出現(xiàn)H2SO4-H2O2（或過(guò)硫酸鈉，Na2S2O8）蝕刻條紋或貼膜不牢。PCB制程可以通過(guò)延長(zhǎng)微蝕時(shí)間、升高溫度等措施解決，但可能會(huì)影響效率。是不是可以把光面的鍍層做薄一些呢？答案也不能，因?yàn)闇p少薄膜的厚度會(huì)影響光面的抗氧化性，高溫抗氧化性也會(huì)降低?，F(xiàn)在客戶要求FR-4銅箔在200 ℃，通風(fēng)狀態(tài)下，60 min以上不氧化，鋅鉻鹽含量過(guò)低時(shí)會(huì)犧牲銅箔的防氧化性能。

9 銅箔毛面顏色的控制

銅箔毛面的顏色實(shí)際上對(duì)PCB在蝕刻方面沒(méi)有什么影響。不管是什么顏色的銅箔，CCL和PCB廠家希望銅箔生產(chǎn)商能夠在顏色上保持穩(wěn)定。但客戶還是喜歡顏色深一點(diǎn)的紅化銅箔，因?yàn)樗菀诐M足線路制程中的AOI檢測(cè)，特別是適用于一些早期的AOI檢查機(jī)，其分辨率較低。主要因?yàn)?，F(xiàn)R-4板基材部分比較透明，蝕刻線路后可以清晰地看到另一面銅箔的毛面顏色，淺顏色的粉紅色銅箔，容易產(chǎn)生誤判報(bào)警。

對(duì)于銅箔生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，毛面顏色的穩(wěn)定狀態(tài)，反映的是生產(chǎn)制程的控制水平。顏色不一致，可以認(rèn)為是生產(chǎn)中某一方面控制波動(dòng)。一般來(lái)講，影響銅箔的毛面顏色的主要因素有：（1）毛箔Rz的大小；（2）峰的均勻性；（3）粗化層的狀態(tài)；（4）鹽膜的沉積量和比例；（5）溶液控制范圍；（5）溶液控制范圍；（6）表面處理電流控制范圍。

毛箔毛面的Rz越大，單位面積內(nèi)的山峰數(shù)目越少，粗化處理后銅箔的比表面積越小，同等表面處理?xiàng)l件下沉積量越少，顏色表現(xiàn)為變淺；毛箔山峰的均勻性差，同理也容易處理成淺色粗化面；而粗化層的展開(kāi)度越大或者粗化層越高，顏色容易變深。

中間層沉積量增大，銅箔的顏色也會(huì)變暗，并有向黃銅色轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。因?yàn)殄儗訒?huì)擴(kuò)散，對(duì)顏色感官造成一定的影響，分為兩種情況：自然轉(zhuǎn)化和高溫轉(zhuǎn)化。在自然存放條件下，鍍層金屬擴(kuò)散，毛面顏色會(huì)有變化：紅化銅箔會(huì)變的略紅，灰化箔會(huì)變?yōu)榛尹S色，黑化箔會(huì)變的更黑。高溫轉(zhuǎn)化比自然轉(zhuǎn)化更為迅速、徹底，影響壓板后的顏色。一般客戶判斷顏色都是以壓板后的顏色作為管理依據(jù)。

顏色控制的難點(diǎn)在于：穩(wěn)定的電解工藝，包括銅離子、硫酸濃度的穩(wěn)定水平，溫度、流量、活性炭、添加劑的匹配能力。還有，電解液的管理水平，保持高度純凈的電解液至關(guān)重要，因?yàn)殡s質(zhì)離子或有機(jī)物的存在會(huì)改變銅的結(jié)晶取向，影響到銅箔的延伸率、粗糙度等進(jìn)而影響表面處理后的顏色。當(dāng)然表面處理過(guò)程，要求各個(gè)步驟的溶液穩(wěn)定是比較難的，自動(dòng)控制水平越低，越困難，因此一定要加強(qiáng)自動(dòng)化水平，單靠人工控制是不行的。

10 銅箔抗氧化性的控制

銅箔的抗氧化性，分為常溫和高溫兩種狀態(tài)，通常觀察光面的抗氧化性。不管是什么用途的銅箔，其正反兩面都會(huì)有一層起保護(hù)作用的鹽膜。一般來(lái)講，在鈍化鹽膜中鋅量越高，銅箔的抗高溫氧化性越強(qiáng)，鉻量越高，常溫存放能力越強(qiáng)。結(jié)合前面，我們提到的耐化學(xué)藥水問(wèn)題，鋅鉻膜的沉積量必須控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。低了，會(huì)影響抗氧化性，高了，會(huì)影響蝕刻性。至于常溫抗氧化能力，是6個(gè)月還是9個(gè)月，要依據(jù)具體的存放環(huán)境而定，干燥還是潮濕，是內(nèi)陸還是靠近海洋，會(huì)有一定的影響。銅箔的抗常溫氧化性較差，會(huì)形成黑色的小點(diǎn)，這樣的點(diǎn)在PCB制造過(guò)程中可以通過(guò)PCB加工過(guò)程中微蝕或磨板步驟去掉，但由于影響CCL的外觀，廠家一般不愿接受，因此銅箔生產(chǎn)廠就必須適當(dāng)?shù)靥岣咩~箔的抗常溫氧化性，增加鹽膜的沉積量，在抗氧化性、蝕刻性和可焊性之間尋找最佳平衡點(diǎn)。對(duì)于銅箔的高溫抗氧化能力，鋅的沉積量越高，銅箔耐高溫能力越強(qiáng)，但過(guò)多的鋅有導(dǎo)致銅箔耐鹽酸劣化率性能下降的風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)踐中通過(guò)抽樣檢測(cè)其抗氧化性，從而來(lái)控制調(diào)控相關(guān)工藝條件。

11 銅箔表觀的控制

銅箔常見(jiàn)的表觀缺陷有：（1）針孔、滲透點(diǎn)（2）凹坑、麻點(diǎn)、劃傷（3）褶皺（4）黃點(diǎn)、藍(lán)點(diǎn)、紅點(diǎn)等四大類型。

針孔和滲透點(diǎn)是電解毛箔的過(guò)程中產(chǎn)生的，針孔是透光的直孔，滲透點(diǎn)是疏松的鍍層形成的曲孔，一般都是由微小的顆粒狀雜質(zhì)引起，雜質(zhì)在陰極表面吸附，影響了晶核的形成，或是引起了析氫電位的變化造成過(guò)飽和氫氣泡的析出而形成。

凹坑屬于銅箔受外界力的作用，局部變形的情況，主要由于生產(chǎn)環(huán)境的凈化不良造成。麻點(diǎn)一般是因?yàn)殂~箔的峰值不夠均勻，由較大山峰或結(jié)晶缺陷等引起的局部擠壓造成的輕微變形，沒(méi)有形成凹坑，但光面幾何尺寸有微小變化，光澤度變化了，隱約可以看見(jiàn)小點(diǎn)。

劃傷一般是外界因素造成的銅箔蹭傷或磨傷。一般提高凈化和加強(qiáng)過(guò)濾會(huì)得到解決。褶皺有兩種類型，一種是在外界力的作用下銅箔發(fā)生的形變而生成，一般為設(shè)備的導(dǎo)輥不水平或不平行或者張力不均造成。另一種暗紋或由橫向均勻性不一形成的，也能看得出，但這種暗紋一般不影響使用。

至于黃點(diǎn)、藍(lán)點(diǎn)和紅點(diǎn)大多是在表面處理的過(guò)程中形成的，一般與通風(fēng)條件有關(guān)，不影響內(nèi)在性能，通過(guò)微蝕或刷磨是可以清除的，但是CCL廠家不會(huì)允許銅箔有已知的缺陷存在。就像IPC-4562標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定允許多大面積內(nèi)有多大，多少個(gè)點(diǎn)、坑、劃傷等缺陷，實(shí)際上已經(jīng)沒(méi)有什么意義，客戶的要求就是標(biāo)準(zhǔn)。

12 結(jié)語(yǔ)

總之，除了以上要求，CCL和PCB客戶還有翹曲、接頭數(shù)量、卷重、標(biāo)識(shí)等其它方面的要求，雖然很繁瑣，但是很必要。我們要做的只有不停地改進(jìn)、改進(jìn)、再改進(jìn)。只要有人能做到的我們都應(yīng)該努力做到。PCB產(chǎn)品朝著精細(xì)化的方向發(fā)展，客戶會(huì)越來(lái)越要求銅箔“零缺陷”，由于銅箔在生產(chǎn)中的控制環(huán)節(jié)很多，很復(fù)雜，很容易出現(xiàn)波動(dòng)，以至于目前國(guó)內(nèi)企業(yè)都還無(wú)法達(dá)到“零缺陷”，但追求產(chǎn)品的“零缺陷”和客戶的高滿意度一定是我們不懈奮斗的目標(biāo)！

在銅箔市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，只有依靠技術(shù)創(chuàng)新，不斷的改進(jìn)與提升現(xiàn)有產(chǎn)品的質(zhì)量水平，才能滿足客戶的各種需求。同時(shí)，積極的開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，開(kāi)拓新型市場(chǎng)，提高產(chǎn)品的技術(shù)水平，才能提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

定型產(chǎn)品的質(zhì)量狀態(tài)，靠的是精良的設(shè)備、先進(jìn)的工藝和優(yōu)秀的管理。而研發(fā)新產(chǎn)品和開(kāi)拓新市場(chǎng)，需要的不僅是優(yōu)秀的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，更要有熱情服務(wù)客戶的態(tài)度和不斷追求卓越的精神，這才是企業(yè)發(fā)展的不竭動(dòng)力和源泉。

說(shuō)明：11月中旬，在青島市舉行的第二屆電子銅箔行業(yè)技術(shù)交流會(huì)上，本文將被第二作者（劉建廣）做技術(shù)報(bào)告時(shí)使用。