劉建廣（山東金寶電子股份有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400）

電解銅箔與壓延銅箔技術(shù)與差異

劉建廣
（山東金寶電子股份有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400）

文章闡述了電解銅箔與壓延銅箔的分類(lèi)與特點(diǎn)，詳細(xì)論述了兩種銅箔的工藝流程和生產(chǎn)技術(shù)，給出了它們的具體要求和特性指標(biāo)，指出了兩種銅箔的技術(shù)與差異，描述了兩種銅箔未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

電解銅箔；壓延銅箔；技術(shù)差異

1 概況特點(diǎn)

1.1 概況介紹

電子銅箔（Electronical Copper Foil）不僅是制造CCL及PCB的重要基礎(chǔ)材料，而且在其它領(lǐng)域也具有廣泛應(yīng)用，主要有鋰離子電池負(fù)極載體、等離子平板顯示器用屏蔽材料、熱敏電阻、太陽(yáng)能背板、散熱材料等等。

業(yè)界一般將采用壓延、電解、濺射等方法形成的0.2 mm以下厚的銅帶（片）稱(chēng)為銅箔。在國(guó)內(nèi)，一般銅箔和銅帶的區(qū)分是以0.05 mm界限來(lái)劃分的，美、日等國(guó)多以0.1 mm來(lái)劃分，在中國(guó)海關(guān)進(jìn)出口是以0.15 mm來(lái)劃分的，主要是考慮了目前國(guó)內(nèi)銅箔生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)國(guó)外落后的現(xiàn)狀。

筆者認(rèn)為：近幾年銅箔技術(shù)水平的發(fā)展，銅箔和銅帶的界限變得模糊起來(lái)，電解與壓延銅箔的使用界限變得模糊起來(lái)。例如，超厚銅箔（指標(biāo)稱(chēng)厚度在3 oz ～ 14 oz（105 mm ～ 500 mm）的銅箔）雖然壓延法生產(chǎn)難度較大，但已經(jīng)有電解銅箔企業(yè)可以生產(chǎn)出超厚銅箔了。另一方面，用壓延法生產(chǎn)9 mm以下超薄銅箔早已不是難題，日本是處于世界領(lǐng)先地位，國(guó)內(nèi)引進(jìn)日本設(shè)備也已經(jīng)能夠軋出7 mm的壓延銅箔。

1.2 分類(lèi)特點(diǎn)

電解銅箔（Electrode Posited Copper）與壓延銅箔（Rolled Copper Foil）是按銅箔生產(chǎn)方法的不同分成兩大類(lèi)。

壓延銅箔（簡(jiǎn)稱(chēng)RA銅箔）是將銅板經(jīng)過(guò)多次重復(fù)輥軋而制成原箔，然后根據(jù)要求進(jìn)行除油、粗化、耐熱層處理及防氧化處理等表面處理，或者是不經(jīng)處理光箔出售。電解銅箔（ED銅箔）是將銅先經(jīng)溶解制成溶液，在專(zhuān)用的電解設(shè)備中將硫酸銅電解液在直流電的作用下，電沉積而制成原箔，然后根據(jù)要求對(duì)原箔進(jìn)行粗化處理、耐熱層處理及防氧化處理等一系列的表面處理。

對(duì)于原箔制造，壓延銅箔屬于物理鍛造法，處理前兩面狀態(tài)幾乎是一致的。電解銅箔屬于電化學(xué)沉積法，原箔兩面表面結(jié)晶形態(tài)不同，緊貼陰極輥的一面比較光滑，稱(chēng)為光面；另一面呈現(xiàn)峰谷形狀的組織結(jié)構(gòu)，比較粗糙，稱(chēng)為毛面。

為了滿(mǎn)足CCL與PCB或FPC在電性能、物理性能及制造特性方面的要求，電子用電解銅箔和壓延銅箔都需要進(jìn)行表面處理，而且其表面處理過(guò)程十分接近。

當(dāng)前業(yè)內(nèi)比較通用的電子銅箔標(biāo)準(zhǔn)主要為IPC4562A-2008，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)箔的型號(hào)標(biāo)識(shí)方法做了規(guī)定：電解銅箔以后綴“E”來(lái)表示，分別為序號(hào)1、2、3、10、11。壓延銅箔以后綴“W”來(lái)表示，分別為序號(hào)5、7、8。具體如下：

序號(hào)1：標(biāo)準(zhǔn)電解箔（STD-E型）（規(guī)格描述：CU-E1）

序號(hào)2：高延展性電解箔（HD-E型）（規(guī)格描述：CU-E2）

序號(hào)3：高溫延伸性電解箔（HTE- E型）（規(guī)格描述：CU-E3）

序號(hào)5：壓延鍛造箔（AR-W型）（規(guī)格描述：CU-W5）

序號(hào)7：退火鍛造箔（ANN-W型）（規(guī)格描述：CU-W7）

序號(hào)8：可低溫退火壓延鍛造箔（LTA-W型）（規(guī)格描述：CU-W8）

序號(hào)10：可低溫退火電解箔（LTA-E型）（規(guī)格描述：CU-E10）

序號(hào)11：可退火電解箔（A-E型）（規(guī)格描述：CU-E11）

1.3 市場(chǎng)格局

當(dāng)今銅箔的生產(chǎn)技術(shù)水平，無(wú)論是電解還是壓延，日本和美國(guó)是領(lǐng)先的，特別是日本。筆者多次訪問(wèn)日本，親歷和見(jiàn)證了日本在銅箔設(shè)備、工藝技術(shù)、制造裝備、研究環(huán)境等方面的實(shí)力，在世界堪稱(chēng)首屈一指。中國(guó)大陸與臺(tái)灣地區(qū)銅箔企業(yè)產(chǎn)量很大，但附加值顯然低于日本企業(yè)。

參考臺(tái)灣工研院IEK、Prismark等的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)推算（圖1），2013年全球電解銅箔供應(yīng)商產(chǎn)銷(xiāo)量，其中臺(tái)灣南亞、臺(tái)灣長(zhǎng)春、建滔銅箔位居前三，市占率分別為13.8%、13.6%和11.2%。但是從產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)仍以三井金屬礦業(yè)高居首位，市占率約為16.8%。究其原因，主要在于三井的產(chǎn)品供應(yīng)傾向于高單價(jià)的撓性板（FCCL）應(yīng)用為主，2013年該公司所生產(chǎn)之電解銅箔供應(yīng)給FCCL之用的產(chǎn)量大約占全部市場(chǎng)的21.6%；加上該公司電解銅箔供應(yīng)在剛性板用CCL方面的約占 11.8%，因此總體產(chǎn)值高居榜首。

目前世界銅箔的發(fā)展，整體格局還是以電解銅箔為主，壓延銅箔為補(bǔ)充。大致經(jīng)歷了“壓延——電解——電解壓延互補(bǔ)”的過(guò)程。在覆銅板最初生產(chǎn)時(shí)期，世界上大多數(shù)都是使用壓延銅箔。后來(lái)由于它在幅寬上的限制，難以滿(mǎn)足大尺寸覆銅板的生產(chǎn)需要，且成本較高，從上世紀(jì)60年代末至70年代初開(kāi)始，壓延銅箔逐漸被電解銅箔所替代。近幾年，可攜式電子產(chǎn)品的普及，對(duì)高頻高速化、薄型化、功能化產(chǎn)品提出更高的要求，壓延銅箔由于其自有的特性，其重要性又凸顯了出來(lái)。

由于高精銅箔壓延技術(shù)的門(mén)檻較高，目前全球主要的壓延銅箔集中于少數(shù)幾家廠商，主要為Nippon Mining（日礦）、Fukuda（福田金屬）、Olin brass（美國(guó)奧林）與Hitachi Cable（日立電線）等企業(yè)。全球壓延銅箔的供應(yīng)極度受限，國(guó)內(nèi)需求更是完全依靠進(jìn)口。由于其制造難度以及在高端產(chǎn)品中的應(yīng)用，其產(chǎn)量跟電解銅箔也沒(méi)法比較。

表1 標(biāo)準(zhǔn)電解銅箔生箔的生產(chǎn)工藝

在壓延銅箔產(chǎn)銷(xiāo)方面，一方面2013年間撓性PCB產(chǎn)銷(xiāo)旺盛，高、中端FCCL對(duì)壓延銅箔需求有所提升，另一方面以追求降低成本為主要目的，在FCCL電解銅箔對(duì)壓延銅箔的替代率在不斷上升。全世界用于PCB的壓延銅箔 在2013年產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)到9780噸，比2012年增加了5.9%（圖2）。

圖2 2005年～2013年世界壓延銅箔產(chǎn)銷(xiāo)量統(tǒng)計(jì)

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 電解銅箔的工藝流程

圖3 電解銅箔主要工藝流程

電解銅箔的工藝流程（圖3），主要有四個(gè)工藝階段：（1）造液（在造液槽內(nèi)，用硫酸將銅料制成硫酸銅溶液，制成為電解液）→（2）生箔制造（在電解機(jī)中，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)生成生箔）→（3）表面處理（在表面處理機(jī)中，對(duì)生箔進(jìn)行形成粗化層、耐熱層、防氧化層等的表面處理）→（4）裁剪 、收卷、檢驗(yàn)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

電解銅箔的制造關(guān)鍵是在生箔和表面處理。

2.2.1 生箔

生箔機(jī)主要由陰極輥、陽(yáng)極板、槽子、收卷機(jī)構(gòu)、直流供電系統(tǒng)組成。 在直流電的作用下，銅離子從化學(xué)池中還原析出到陰極表面。銅溶液不斷地被注入電解池中，陰極輥轉(zhuǎn)動(dòng)，銅箔不斷地從上面剝離下來(lái)?？刂聘鞣N工藝參數(shù)和合理調(diào)整陰極輥的轉(zhuǎn)速，就可以得到不同厚度的生箔。生箔制造是電解銅箔生產(chǎn)中的一道制作其半成品的關(guān)鍵工序。它決定了電解銅箔的大部分質(zhì)量性能，并在很大程度上決定了后道工序表面處理質(zhì)量的好壞。要生產(chǎn)出高水平、高質(zhì)量的生箔，主要取決于溶銅制的質(zhì)量以及生箔制造的工藝控制條件（電流密度、濃度、溫度、循環(huán)量、電解機(jī)陰極輥轉(zhuǎn)速等）、陰極輥的表面質(zhì)量、添加劑成分及投量等（見(jiàn)表1）。銅箔的形貌和力學(xué)性能可使用不同類(lèi)型的添加劑加以控制，主要有明膠、纖維素和鹽酸等。

2.2.2 表面處理

表面處理過(guò)程，主要包括粗化層處理、耐熱層處理、防氧化層處理等三方面。這些表面處理是在一臺(tái)表面處理機(jī)上分步驟連續(xù)完成的（如圖4所示）。其中粗化層（又稱(chēng)為瘤化處理）、耐熱層處理，是在生箔的粗糙面上進(jìn)行的，防氧化層處理是在生箔的兩面上進(jìn)行。粗化層處理目的，是為了增加銅箔與絕緣基板的結(jié)合力。如果僅有粗化層處理，其耐腐蝕性和耐離子遷移性比較差，在制造電路板時(shí)容易產(chǎn)生銹跡和斑點(diǎn)，甚至還會(huì)短路。因此，在粗化層的鍍層上再鍍覆兩元甚至三元合金鍍層，稱(chēng)為耐熱層處理。在防氧化層處理中，除進(jìn)行防氧化劑的處理外，一般還要進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑處理，以提高銅箔的粗糙面與基材樹(shù)脂的粘結(jié)性。隨著PCB對(duì)覆銅板耐熱性要求的提高，銅箔的防高溫抗氧化性也逐漸成為一個(gè)重要性能?？傊娊忏~箔的表面處理技術(shù)已成為一個(gè)銅箔生產(chǎn)廠家的重要技術(shù)之一。

2.2.3 典型的電解銅箔表面處理工藝流程（圖4）

酸洗→粗化→固化→弱粗化→鍍鎳鋅合金→鈍化→硅烷偶聯(lián)劑。

圖4 電解銅箔表面處理流程

2.3 壓延銅箔的工藝流程

壓延銅箔的工藝流程（圖5）主要為：陰極銅熔煉→鑄造→加熱→熱軋→銑面→冷粗軋→退火→酸洗→冷精軋→退火→精整（銅板帶）→箔軋→清洗→表面處理→分切（壓延銅箔）。

整個(gè)過(guò)程大致分為“銅板帶”和“壓延銅箔”兩個(gè)過(guò)程。關(guān)于壓延銅箔企業(yè)有三種情況，第一類(lèi)從熔煉到分切壓延銅箔全過(guò)程實(shí)現(xiàn)；第二類(lèi)采購(gòu)銅板帶當(dāng)原料，進(jìn)行箔壓和表面處理；第三類(lèi)直接采購(gòu)壓延光箔當(dāng)原料，進(jìn)行表面處理，再來(lái)銷(xiāo)售。本文主要闡述箔軋與表面處理。

圖5 壓延銅箔主要工藝流程

2.4 壓延銅箔的關(guān)鍵技術(shù)

高精壓延銅箔主要關(guān)鍵技術(shù)包括如下幾個(gè)方面。

2.4.1 軋機(jī)的機(jī)械特性及控制條件

壓延銅箔的制造關(guān)鍵在于設(shè)備，箔軋過(guò)程主要是以壓力壓下形式來(lái)完成的。銅箔厚度越薄，對(duì)軋機(jī)的要求越高。關(guān)鍵在于：軋制壓力的增大、軋輥直徑的配置、軋輥體系的剛度、軋制速度的提升及軋制時(shí)散熱的配合還有軋制油的合理選擇上。需要軋輥在材料特性上有高彈性模量、耐腐蝕性、硬度及表面疲勞強(qiáng)度、導(dǎo)熱性好、熱容高等。為了得到更薄的銅箔，除了增加軋制力和減小輥徑外，提高軋制速度、增大前后張力和降低摩擦系數(shù)是最有效的方法。軋制力、輥徑、速度之間既密切聯(lián)系，又有所制約。

目前壓延銅箔生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)一般采用多輥軋機(jī)，如二十輥軋機(jī)等，最大的軋制速度一般為（600～800）m/min。而國(guó)外在軋制超薄銅箔竟可以采用六輥軋機(jī)，軋制帶寬630 mm，速度達(dá)800 mm/min，可見(jiàn)國(guó)外設(shè)備的生產(chǎn)水平及性能比國(guó)內(nèi)要先進(jìn)許多。

軋制速度是在軋輥彈性壓扁的情況下銅箔能夠減薄的主要條件之一。因?yàn)樘岣哕堉扑俣?，軋輥上瞬時(shí)產(chǎn)生的靜壓力使油膜加厚，單位軋制壓力變大，帶材更容易變薄。同時(shí)速度增加時(shí)，帶材軋制的變形熱集聚，瞬時(shí)溫度升高，使變形抗力有所降低，帶材容易變薄。當(dāng)然，油膜厚度還與軋輥接觸弧的長(zhǎng)度有關(guān)，接觸弧越長(zhǎng)，油膜產(chǎn)生的厚度就越厚。

精確張力控制是軋制箔材的必要條件，軋制張力對(duì)厚度的調(diào)節(jié)功能與軋制時(shí)的摩擦系數(shù)有關(guān)，摩擦系數(shù)越小張力對(duì)厚度調(diào)節(jié)功效越大。而摩擦系數(shù)的大小取決于油膜的厚度與軋輥的粗糙度，油膜的厚度又跟速度和輥徑相關(guān)。合理的輥徑-速度-張力-油量等匹配決定了壓延銅箔的品質(zhì)，而可靠穩(wěn)定的張力控制系統(tǒng)對(duì)軋機(jī)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。圖6給出了二十輥軋機(jī)張力控制原理圖。

圖6 二十輥軋機(jī)張力控制原理圖

2.4.2 壓延銅箔表面處理技術(shù)

由于壓延銅箔的結(jié)構(gòu)和用途與電解銅箔不同，對(duì)其表面處理的要求更高。由于銅箔毛坯有殘油，所以壓延銅箔的除油顯得格外重要。為了增大與印制板基板的結(jié)合能力，同樣在其銅箔結(jié)合面上需要進(jìn)行表面枝狀鍍銅，再固化，以增大結(jié)合面的表面粗糙度。為了滿(mǎn)足下游耐熱性與耐蝕性及可焊性等要求，必須在粗化基礎(chǔ)上鍍上一層金屬或者合金作為阻擋層，壓延銅箔的阻擋層一般采用兩種處理方式，即黑化處理（銅-鈷-鎳或銅-鎳鍍層）和紅化處理（純銅鍍層），近年來(lái)還有開(kāi)發(fā)出來(lái)的鋅-鎳鍍層。最后做鈍化與有機(jī)膜處理。其表面處理的主要工藝流程為：

化學(xué)除油→水洗→酸洗→水洗→粗化處理（表面鍍銅）→水洗→固化處理（表面精鍍）→水洗→鍍鋅合金或者鋅鎳合金→水洗→鈍化→水洗→涂硅烷耦合劑→烘干

由于除油的工序增加，壓延銅箔表面處理機(jī)要比電解銅箔表面處理機(jī)配置復(fù)雜。另一方面，由于壓延毛箔的表面粗糙度較小，實(shí)踐中其張力控制與施鍍時(shí)間不同于電解銅箔，其表面處理機(jī)長(zhǎng)度與精度要比電解銅箔表面處理機(jī)高。

2.4.3 典型的壓延銅箔表面處理工藝條件

（1）電化學(xué)除油：NaOH、堿金屬碳酸鹽及堿金屬硅酸鹽、T（50～80）℃、jk（1～5）A/dm2、t（10～40）s

（2）電化學(xué)酸洗：H2SO4（30～90）g/L、T （30～60）℃、jk（2～10）A/dm2、t（5～20）s

（3） 粗化：H2SO4（50～150）g/L、Cu2+（5～20）g/L、添加劑、T（20～40）℃、jk（60～150）A/dm2、t （1～3）s、粗化添加劑為（0.2～2.0）g/L，包括As5+、As3+、W6+、Ni2+、NO-及Co2+，以抑制銅的沉積。現(xiàn)在，As5+、As3+已經(jīng)逐漸取消。

（4）固化：H2SO4（90～120）g/L、Cu2+（40～60）g/L、T（45～60）℃、jk（25～35）A/dm2、t（10～15）s

（5）鍍Zn-Ni合金阻擋層：硼酸（20～100）g/L、Ni2+（0.25～2.0）g/L、Zn2+（0.5～5.0）g/L、添加劑（糖精或芐基三乙基溴化銨（50～300）mg/L、pH=4～6、T （30～60）℃、jk（0.5～2.0）A/dm2、t（2～10）s

（6）鈍化：Na2SO4（2～20）g/L、Zn2+（0.2～2.0）g/L、CrO3（0.5～5）g/L、T（30～60）℃、jk（0.5～5）A/dm2、t（2～10）s

（7）涂硅烷偶聯(lián)劑：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%～1.5%的甘油醛基丙基三甲氧基硅烷。

3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)

IPC4562A對(duì)電解銅箔、壓延銅箔的特性指標(biāo)做了規(guī)定的（表2），這兩類(lèi)銅箔主要特性項(xiàng)目的實(shí)際值有較大的差別（表3），特別在抗拉強(qiáng)度與延伸率方面電解銅箔與壓延銅箔差異較大。

由于壓延銅箔經(jīng)輥軋成型后在一定條件下經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的熱處理，其薄層狀的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)因再結(jié)晶軟化而發(fā)生顯著的變化，產(chǎn)生長(zhǎng)條型的柱狀晶結(jié)構(gòu)，這樣的晶粒結(jié)構(gòu)在壓延銅箔彎曲時(shí)不傳播粒子界面的裂紋，不易發(fā)生機(jī)械斷裂，所以壓延銅箔具有很高的耐彎折性。例如，35 mm的一般壓延銅箔的耐彎折次數(shù)為11 600次，是相同厚度標(biāo)準(zhǔn)電解沉積銅箔5倍左右。經(jīng)過(guò)特殊工藝加工后具有特殊組織性能和高尺寸精度的高精壓延電子銅箔（厚度尺寸一般在20 mm以下）的耐撓曲性可以達(dá)到數(shù)萬(wàn)次甚至上億次。

表2 IPC4562A規(guī)定的電解與壓延銅箔主要特性指標(biāo)

表3 電解銅箔、壓延銅箔主要特性項(xiàng)目的實(shí)際值

4 技術(shù)差異

壓延銅箔是通過(guò)連續(xù)的壓延工程，達(dá)到對(duì)銅母材的塑性壓延加工而生成的。從冶金學(xué)角度看，形成壓延銅箔的原材料（母材）的選擇（化學(xué)成分的組成）、塑性壓延加工的程度、主要決定不同結(jié)晶粒等金屬組織形成的退火工藝條件的改變，從以上三方面是得到不同機(jī)械性能、物理性能的壓延銅箔的關(guān)鍵因素。

電解銅箔是利用電化學(xué)原理，通過(guò)銅電解而生成。影響它的結(jié)晶組織各異的主要因素有：（1）電解液的銅與硫酸濃度、添加劑種類(lèi)；（2）電解液的溫度及流量；（3）電解中的電流密度等。近年電解銅箔品質(zhì)的提高及品種的出新，往往是改善了電解工藝條件來(lái)達(dá)到它的結(jié)晶粒更加微細(xì)化、高強(qiáng)度化。

不論壓延或是電解的原始銅箔，一般都要進(jìn)行表面處理。表面處理包括對(duì)銅箔進(jìn)行粗化層處理、耐熱層處理及防氧化層處理等，在同一臺(tái)表面處理機(jī)上分步驟連續(xù)完成。各企業(yè)所采用的銅箔表面處理工藝區(qū)別相當(dāng)大，但應(yīng)該都包含預(yù)處理過(guò)程、粗化處理過(guò)程、耐熱和防氧化處理三種處理過(guò)程。

4.1 預(yù)處理

預(yù)處理是指對(duì)原箔表面進(jìn)行的清洗，去除氧化、去除油污以及對(duì)表面進(jìn)行浸蝕的過(guò)程，電解原箔在制箔機(jī)生產(chǎn)后有較短的存放過(guò)程，表面很容易產(chǎn)生氧化層。壓延原箔因?yàn)橹瞥淘?，其表面仍然?huì)殘留一定量的軋制油。這是在進(jìn)行粗化處理前必須去除的。

電解銅箔預(yù)處理一般采用20%的硫酸水溶液，其作用主要是去除原箔的氧化層。壓延銅箔預(yù)處理則復(fù)雜的多，增加脫脂步驟，一般會(huì)有堿性脫脂、酸性脫脂、電解脫脂、有機(jī)溶劑脫脂等方法，各有利弊。也有往脫脂槽中發(fā)射一定功率超聲波的做法。超聲波強(qiáng)化了脫脂劑的溶解、皂化和乳化作用，提高了脫脂效率。

4.2 粗化層處理

對(duì)原箔與基材結(jié)合面進(jìn)行粗化層處理，它包括粗化和固化兩個(gè)過(guò)程。在粗化層處理過(guò)程中，需要使電解液控制較低的含銅量及較高的含酸量，通過(guò)電解作用，在銅箔陰極發(fā)生銅沉積，在表面形成粒狀和樹(shù)枝狀結(jié)晶并且有較高展開(kāi)度的粗糙面。然后進(jìn)行固化，使粗化瘤體被正常的銅鍍層所包圍及加固，使粗化層與銅箔基體結(jié)合牢固，形成最終的粗化層，達(dá)到高比表面積。這就加強(qiáng)了基材樹(shù)脂滲入的附著力，增加銅與樹(shù)脂的化學(xué)親和力。

壓延銅箔與電解銅箔根據(jù)其用途的不同，要求銅箔表面粗化層也不同，電解銅箔有的需要高峰值粗化層，有的需要低峰值粗化層。壓延銅箔粗化層一般較低，這是由于壓延原箔的表面粗糙度本身較低所致。壓延銅箔生箔，其表面粗糙度（Rz）只有1 mm，而一般電解銅箔生箔的表面粗糙度Rz則為5 mm。

4.3 耐熱層處理

耐熱層處理主要目的是為了提高銅箔壓制覆銅板及多層板后的耐熱性及高溫抗剝強(qiáng)度。這種處理使得覆銅層壓板能夠承受印制電路板制造過(guò)程中的高溫環(huán)境，并獲得優(yōu)良的耐鹽酸蝕刻性。一般采用電鍍其他金屬的辦法，也就是在銅箔粗化層面上再鍍一層其他金屬，使銅表面不與基材直接接觸。目前所電鍍金屬一般有：鋅、銅鋅合金、鈷鎳、鋅錫鎳等。

4.4 防氧化處理

銅箔在貯存、運(yùn)輸及壓板生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)遇到一定濕度的空氣及較高的溫度，容易使銅箔表面發(fā)生氧化變色，影響銅面的可焊性及對(duì)油墨的親合性，并且引起銅箔厚度的微小變化，及氧化層的產(chǎn)生導(dǎo)致線路電阻增大。因此要對(duì)銅箔表面進(jìn)行防氧化處理（有時(shí)也稱(chēng)鈍化處理，穩(wěn)定性處理）。

常見(jiàn)的防氧化處理有采用酸性工藝，也有采用堿性工藝。都是使銅箔作為陰極，通直流電，使得在銅箔表面形成以鋅、鉻為主體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的防氧化膜，以使銅箔不直接與空氣接觸，達(dá)到防氧化目的。近年來(lái)，使用三價(jià)鉻防氧化工藝已經(jīng)日漸成熟。

作為光箔出售的產(chǎn)品，也有僅涂覆一層苯并三氮唑作為防銹膜的做法。

4.5 烘干

烘干是表面處理的最后一道工序，目的是去除銅箔表面的水分，防止殘留水分對(duì)銅箔的危害。根據(jù)銅箔處理速度的不同，烘干溫度也就不同。一般以不低于100 ℃為原則，也有達(dá)到200 ℃甚至300 ℃以上的。

壓延銅箔由于是通過(guò)輥軋成形的箔，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)組織呈薄層狀，加熱后，金屬結(jié)晶組織會(huì)進(jìn)行再結(jié)晶而發(fā)生顯著的變化，向等方的再結(jié)晶金屬組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

普通電解銅箔生箔的過(guò)程是晶粒生成與沉積的結(jié)果，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)組織呈柱狀，一般溫度加熱，其金屬結(jié)晶組織基本不發(fā)生變化

電解銅箔與壓延銅箔最大的區(qū)別在于：經(jīng)過(guò)熱處理后的壓延銅箔，隨著溫度的升高它的抗拉強(qiáng)度有大幅下降的趨勢(shì)。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，壓延銅箔會(huì)根據(jù)客戶(hù)希望的出廠結(jié)晶狀況，其表面處理機(jī)溫控區(qū)間要求更精準(zhǔn)一些。

表4 幾種銅箔阻擋層處理方式及其特點(diǎn)

5 應(yīng)用發(fā)展

5.1 壓延銅箔

由于壓延銅箔加工幅寬的限制，在剛性覆銅箔板上使用極少。其耐折性和彈性系數(shù)大于電解銅箔，故適用于撓性覆銅箔板上。它的銅純度（99.9%）高于電解銅箔（99.8%），其毛面比電解銅箔平滑，更有利于信號(hào)的快速傳遞。因此，近幾年國(guó)外在高頻高速信號(hào)傳輸、細(xì)導(dǎo)線印制板的基材上，采用壓延銅箔。它在音響設(shè)備上的印制板基材使用，還可提高音質(zhì)效果。為進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，近年來(lái)壓延銅箔產(chǎn)品不斷推陳出新。

（1）JX日礦日石金屬公司為了提高FPC的撓曲可靠性，開(kāi)發(fā)出了高撓曲性的壓延銅箔（簡(jiǎn)稱(chēng)為HA箔）。從彎折撓曲試驗(yàn)的結(jié)果顯示，它比一般壓延銅箔在撓曲性上又有很大的提高，尤其適用于柔性板上。

（2）另一種是無(wú)氧壓延銅箔，其特性是含氧量只有0.001%，其拉伸強(qiáng)度高，可用于TAB中要求引線強(qiáng)度高的印制電路板上，以及音響設(shè)備的印制板上。

（3）在改善銅箔的機(jī)械強(qiáng)度方面，JX日礦日石金屬公司的HS壓延合金銅箔，在溶解鑄造母材時(shí)，加入合金材料來(lái)提供機(jī)械強(qiáng)度。它的導(dǎo)電率在90%以上，接近于純銅材料，但它的機(jī)械強(qiáng)度比一般壓延銅箔要高幾倍，且在熱態(tài)下表現(xiàn)穩(wěn)定，解決了一般壓延銅箔高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降的缺點(diǎn)，非常適合于二層法撓性覆銅板的制造。

5.2 電解銅箔

電解銅箔從60年代起在剛性覆銅板領(lǐng)域幾乎一統(tǒng)天下。隨著印制板的高密度細(xì)線化、薄型化及高頻化的發(fā)展，一些高性能的電解銅箔制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，特別是低輪廓銅箔和載體銅箔的出現(xiàn)，侵占了壓延銅箔的部分市場(chǎng)。具體如下：

（1）低輪廓銅箔。與一般電解銅箔相比較，LP銅箔的結(jié)晶很細(xì)膩，為等軸晶粒，不含柱狀晶體，是成片層晶體，且棱線平坦、表面粗化度低。VLP銅箔表面粗化度更低，與表面處理后的壓延銅箔幾乎沒(méi)有什么兩樣（粗糙度可以達(dá)到3 mm之內(nèi)），另外，還具有更好的尺寸穩(wěn)定性，更高的硬度等特點(diǎn)。

（2）超薄銅箔。以移動(dòng)電話(huà)、平板電腦為代表的攜帶型電子產(chǎn)品，使用含微小埋、盲通孔的多層板以及BGA、CSP等有機(jī)樹(shù)脂封裝基板，其所用的銅箔向薄型、超薄型推進(jìn)。同時(shí)CO2激光蝕孔加工，需要基板采用極薄銅箔。9 mm、8 mm可以在陰極輥上直接生產(chǎn)，在日本、美國(guó)等國(guó)對(duì)5 mm、3 mm的電解超薄銅箔已可以工業(yè)化生產(chǎn)，其特點(diǎn)是需要載體，難點(diǎn)在于銅箔從載體上的剝離。

近幾年，隨著電解銅箔的技術(shù)進(jìn)步，尤其是超低輪廓銅箔技術(shù)水平的提高，在撓性板領(lǐng)域應(yīng)用也越來(lái)越大。國(guó)外以三井、古河等公司的電解銅箔為代表，國(guó)內(nèi)的山東金寶股份公司在這方面具有較強(qiáng)的市場(chǎng)影響力。

6 未來(lái)趨勢(shì)

近幾年，不管是電解銅箔還是壓延銅箔，其技術(shù)進(jìn)步速度是很快的。從市場(chǎng)占領(lǐng)份額來(lái)說(shuō)，電解銅箔的發(fā)展速度更快一些。電解銅箔通過(guò)開(kāi)發(fā)出的結(jié)晶粒小、低輪廓的銅箔，來(lái)提高其物理性能。特別是超低輪廓銅箔和載體銅箔的出現(xiàn)，據(jù)預(yù)測(cè)這兩種電解銅箔的市場(chǎng)占有比例將達(dá)到40%以上。

全球壓延銅箔的市場(chǎng)需求正逐年下滑，見(jiàn)圖7。全球壓延銅箔的需求量從2012年的1700萬(wàn)平方米縮減到 20113年的1350萬(wàn)平方米，下降了20.5%；從銷(xiāo)售金額來(lái)看：從2012年的1.23億美元減到2013年的0.94億美元，縮減了23.5%。張致吉先生刊文認(rèn)為：壓延銅箔長(zhǎng)期預(yù)測(cè)要等到 2020 年才會(huì)回復(fù)到2015年的預(yù)估需求規(guī)模。

目前作為軟板原材料，電解銅箔已經(jīng)占到所有銅箔材料的約30%，未來(lái)電解銅箔使用比重將隨制程改良會(huì)有大幅提高。傳統(tǒng)電解銅箔則需要在高階銅箔基板上要下大力氣去改善。

近幾年，壓延銅箔廠商積極研發(fā)并已產(chǎn)出厚度最薄為 6 mm的壓延薄銅，將更有利于超高密度細(xì)線路的軟板制作。然而，隨著載體銅箔的出現(xiàn)，以電鍍方式制作出厚度約3 mm ～ 5 mm的薄銅箔已成為可能，對(duì) 6 mm ～ 7 mm的壓延銅箔會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)。電解超薄銅箔的發(fā)展除了成本因素之外，平坦度、耐折性以及下游需求方向?qū)⒂锌赡艽偈箓鹘y(tǒng)壓延銅箔的生產(chǎn)量越來(lái)越少。少歸少，永遠(yuǎn)不會(huì)被完全取代，壓延銅箔由于其固有的特性，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。

Electrolytic Copper Foil and Rolled Copper Foil technologies and differences

LIU Jian-guang

This paper expounds the classification and characteristics of electrolytic copper foil and rolled copper foil, makes detailed discussion on the technological process, production technology specific requirements and feature index of the two kinds of copper foil. It also points out the technology and difference, describes the future development trend of two kinds of copper foil.

Electrolytic Copper Foil; Rolled Copper Foil; Technology Difference

TN41

A

1009-0096（2015）02-0013-08