郭立功

（江西省江銅耶茲銅箔有限公司，江西 南昌 330096）

在電子工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，電解銅箔作為生產(chǎn)基礎(chǔ)性材料，在電子產(chǎn)品信號和電力傳輸方面均具有廣闊的應(yīng)用范圍，也被稱為溝通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。單純的電解銅箔也稱電解生箔或者毛箔，因為其自然耐熱性和穩(wěn)定性均不突出，所以為了提高銅箔與外部絕緣體的結(jié)合性以及其包括耐熱性、抗氧化性、耐腐蝕性等物理特性，在銅箔生產(chǎn)前，對其表面均需要做出一定處理，提高銅箔焊接面的焊接耦合性以及與銅箔阻蝕劑的結(jié)合度。在現(xiàn)代生產(chǎn)領(lǐng)域，銅箔表面的處理技術(shù)主要包括銅箔粗化處理、銅箔表面阻擋處理以及銅箔鈍化處理等[1]。在處理中，銅箔表面阻擋層大多選擇金屬鋅進行工藝加工。鍍鋅層的添加可以有效解決電解銅箔部分耐熱問題，但是在銅箔腐蝕性問題上并沒有完全克服。此外，生產(chǎn)研究發(fā)現(xiàn)，純鍍鋅銅箔再進行刻蝕加工時很容易發(fā)生側(cè)蝕現(xiàn)象，致使銅箔表面和絕緣機體產(chǎn)生異化反應(yīng)，導致二者不能有效結(jié)合，嚴重時銅箔很有可能從絕緣機體上直接脫落。這也是導致我國電解銅箔產(chǎn)品質(zhì)量與國外產(chǎn)品具有一定差距的核心原因，因此研究電解銅箔表面處理工藝，對銅箔電子產(chǎn)品開發(fā)研究具有十分重要的意義。而鎳鋅合金因為其較高的抗腐蝕特性一直被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、輕工、大型機械等行業(yè)領(lǐng)域。對此以實驗的形式，研究了鎳鋅作為銅箔表面處理層的優(yōu)勢，并與傳統(tǒng)純鋅做出對比。

1 鎳鋅復合鍍鎳鍍性能測試

1.1 銅箔高溫變色抗性測試

為了保證測試充分性，實驗用銅箔規(guī)格為10厘米×10厘米×180μm。首先對銅箔表面高溫變色抗性進行對比分析。把分別使用鋅鎳鍍和純鋅鍍的樣品電解銅箔放入電熱控制器內(nèi)，恒定溫度設(shè)置為200攝氏度，進行不間斷烘烤，觀測兩組銅箔在高溫環(huán)境下色彩變換情況[2]。整體色差結(jié)果如表1所示

表1 高溫烘烤實驗數(shù)據(jù)

根據(jù)表1信息可以看出，電解銅箔表面為純鋅鍍時，經(jīng)過高溫烘烤出現(xiàn)了明顯的色差變化，表面顏色由銀灰色向黃色轉(zhuǎn)變。微觀研究發(fā)現(xiàn)，在高溫烘烤時，通信發(fā)生銅分子擴散現(xiàn)象，出現(xiàn)在銅箔表面出現(xiàn)了黃銅涂層，而鋅鎳鍍層可以有效避免這一情況的發(fā)生。

1.2 銅箔化學腐蝕性測試

在正常溫度下，把實驗用電解銅箔鎳鋅鍍和純鋅鍍兩種樣品分別浸入到稀釋率為5%的氯化鈉溶液、2mol/I的鹽酸溶液和2mol/I的氫氧化鈉溶液中。完全浸沒后，保持兩天一次的觀測頻率，整體觀察時間保證在1個月左右，檢測其質(zhì)量情況，觀測整體抗腐蝕性。隨著浸泡時間的不斷遞增，純鋅鍍層的試樣銅箔出現(xiàn)明顯的失重現(xiàn)象，卻不斷加劇。而鋅鎳鍍層樣本銅箔重量明顯上升，出現(xiàn)增重現(xiàn)象，但是相對重量增加較為緩慢，主要是因為銅箔表面腐蝕物產(chǎn)生鍍層附著。實驗說明純鋅鍍層比鎳鋅鍍層具有更快的溶出速度。此外在浸泡實驗中，純鋅鍍層試樣浸泡液中出現(xiàn)了明顯的白色絮狀物，而鋅鎳合金浸泡沒有發(fā)現(xiàn)異常物，輔助證明了鋅鎳合金的穩(wěn)定性。

1.3 銅箔側(cè)蝕測試

通過重型壓力機吧電解銅箔鋅鎳鍍和純鋅鍍樣本同時與雙氰胺板進行固化結(jié)合，保持溫度為185攝氏度，壓制力設(shè)置為8MPA，壓制時間為1h。獲取銅箔壓制樣本后，用膠帶分別完全覆蓋與鋅鎳鍍和純鋅鍍兩組樣本上，然后把樣本直接浸入到蝕刻堿性硫酸胺中超過48小時。取出觀測測試結(jié)果。側(cè)蝕結(jié)果的判定需要觀測抗蝕層圖形下方的的導線側(cè)向。因為蝕刻反應(yīng)會對蝕層下方產(chǎn)生凹進和挖空，所以一般根據(jù)其挖空深度來評定側(cè)蝕程度。其挖空寬度越窄，證明側(cè)蝕影響越小。其整體實驗結(jié)果如表3所示

表2 側(cè)蝕性數(shù)據(jù)

實驗數(shù)據(jù)表明，鋅鎳復合鍍明顯比純鋅鍍抗側(cè)蝕效果更好。

2 銅箔復合鋅鎳鍍工藝分析

在實驗電流分別設(shè)置為1到4A的前提下，不斷提高電鍍液的溫度和酸堿綜合值，加熱時間設(shè)置為3分鐘、6分鐘、9分鐘、12分鐘以及15分鐘。通過觀測實驗銅箔表面是否有明顯的表皮氣泡、脫落、高溫麻點、燒焦現(xiàn)象、針孔等缺陷，可以快速檢測銅箔表面的延展性和電鍍工藝。實驗測試發(fā)現(xiàn)，當溶液溫度設(shè)置為30攝氏度、酸堿綜合值設(shè)置為5.5、電流密度設(shè)置為3A、電鍍時間設(shè)置為9分鐘時，鋅鎳復合鍍鍍層最為均勻，且表面延展性較為突出。利用能譜儀掃描電鏡觀測鍍層成分，電鏡下顯示器表面形貌和微觀形貌整體呈銀灰色，且鍍層較為均勻。表3為鍍層成分分析數(shù)據(jù)，其中鎳含量占比例為11.5%時，合金具有良好的腐蝕抗性。

表3 電鍍鎳鋅銅箔鍍層成分點分析

3 結(jié)語

通過上述研究分析過程可以直接看出，在正確的電鍍工藝下，與純鋅鍍涂層相比，銅箔表面隔層應(yīng)用鋅鎳復合鍍具有以下優(yōu)勢特征：鋅鎳復合鍍銅箔的抗高溫變色性明顯更好，具有較強的抗化學腐蝕性，側(cè)蝕現(xiàn)象明顯有所減弱。對此詳細設(shè)計了銅箔復合鋅鎳鍍工藝，事實證明當溶液溫度設(shè)置為30攝氏度、酸堿綜合值設(shè)置為5.5、電流密度設(shè)置為3A、電鍍時間設(shè)置為9分鐘時，鋅鎳復合鍍鍍層最為均勻，且表面延展性較為突出。