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pcb线路板铜箔工艺发展

  (一)世界铜箔生产的发展简况

  1937年美国的Anaconda公司炼铜厂开始建立了铜箔生产业。当时的铜箔只是用于木层房顶的防水方面。20世纪50年代初,由于PCB线路板业的出现,铜箔业才成为重要的与电子信息产业相关联的尖端精密工业。

  1955年美国Yates公司脱离Anaconda公司而自组建成为世界首家专门生产PCB线路板用电解铜箔的公司。1957年美国Gould公司也投入此工业,平分了Yates公司在全世界PCB多层线路板用铜箔的独占市场。自1968年日本的三井金属公司(Mitsui)开始引进美国铜箔制造技术后,日本的古河电气公司(Frukawa)、日矿公司(NipponMining)分别与Yates公司、Gould公司合作,使日本铜箔工业有了大发展。

  1972年美国Yates公司的电解铜箔生产的专利(U.S.Pat3674656)发表,标志世界电解铜箔制造及表面处理技术跨入了新的阶段。

  据统计,1999年全世界PCB线路板用电解铜箔的生产达到18万t左右。其中日本为5万t,台湾地区为4.3万t,中国大陆为1.9万t,韩国约为1万t。预测2001年全世界电解铜箔的产量将增加到25.3万t。其中增长速度最快的是日本(预测2001年为7.3万t)、台湾地区(预测为6.5万1)。

  占据世界铜箔生产、技术首位的日本,近年由于印制电路板及覆铜板的发展,使铜箔生产与技术也有了迅速的发展。并且近年还在北美、中国大陆、台湾地区、东南亚、欧洲等国家、地区建立了日方投资的海外生产厂家。日本主要电解铜箔生产厂家有:三井金属矿业公司、日本能源公司(原日矿公司)、古河电气公司、福田金属箔粉工业公司、日本电解公司等。日本电解铜箔生产特点是:近年向着更加高技术、尖端产品发展。

  台湾地区电解铜箔产量目前已在全世界列居第二位。主要大型生产厂家有:长春石化公司、台湾铜箔公司、南亚塑胶公司等。

  (二)高性能电解铜箔

  近年世界铜箔行业中,一些高性能的电解铜箔制造技术得到不断创新、不断发展。一位海外的铜箔市场研究专家近期认为:由于未来在高密度细线化(LIS=0.10mm/0.10mm以上)、多层化(6层以上)、薄型化(0.8mm)及高频化的PCB多层线路板将会大量的采用高性能铜箔,这种铜箔的市场占有比例在不久将来会达到40%以上。这些高性能的铜箔的主要类型及特性如下。

  1。优异的抗拉强度及延伸率铜箔优异的抗拉强度及延伸率电解铜箔,包括在常态下和高温下两方面。常态下高抗拉强度及高延伸率,可以提高电解铜箔的加工处理性,增强刚性避免榴皱以提高生产合格率。高温延伸性(HTE)铜箔和高温下高抗拉强度铜箔,可以提高PCB线路板热稳定性,避免变形及翘曲。同时铜箔高温断裂(一般铜宿使用在PCB多层板内层中,制作通孔内环,在进行浸焊时易出现裂环现象)问题,采用HTE铜箔可以得到改善。

  2.低轮廓铜箔

  PCB多层板的高密度布线的技术进步,使得继续再采用一般传统型的电解铜箔,已不适应制造高精细化PCB线路板图形电路的需要。在这种情况下,一种新一代铜箔一一低轮廓(LowProfile,LP)或超低轮廓(VLP)的电解铜箔相继出现。低轮廓铜箔是在20世纪90年代初(1992-1994年),几乎同期在美国(Gould公司的Arizona工厂)及日本(三井金属公司、古河电气公司、福田金属工业公司)成功地开发出来。

  一般原箔由电镀法制成,所用的电流密度很高,所以原箔的微结晶非常粗糙,呈粗大的柱状结晶。其切片横断层的“棱线”,起伏较大。而LP铜箔的结晶很细腻(2μm以下),为等轴晶粒,不含柱状晶体,是呈成片层结晶,且棱线平坦。表面粗化度低。VLP铜箔经实际测定,平均粗化度(R。)为0。55μm(一般铜箔为1。40μm)。最大粗化度(Rm?x)为5。04μm(一般铜箔为12。50μm)由各类铜箔特性对比见表5-1-8(本表数据以日本三井金属公司的各类铜箔产品为例)。

  VLP,LP铜箔除能保证普通铜筒一般性能外,还具有以下几个特性。

  ①VLP、LP铜箔初期析出的是保持一定距离的结晶层,其结晶并不成纵向连接叠积向上状,而是形成略凹凸的平面片状。这种结晶结构可阻止金属晶粒间的滑动,有较大的力可去抵抗外界条件影响造成的变形。因而铜箔抗张强度、延伸率(常态、热态)优于一般电解铜箔。

  ②LP铜箔比一般铜箔在粗化面上较平滑、细腻。在铜箔与基板的交接界面上,不会在蚀刻后发生残留的铜粉(铜粉转移现象),提高了PCB的表面电阻和层间电阻特性,提高了介电性能的可靠性。

  ③具有高的热稳定性,不会在薄型基板上由于多次层压,而产生铜的再结晶。

  ④蚀刻图形电路的时间,比一般电解铜箔减少。减少了侧蚀现象。蚀刻后的白斑减少。适于精细线路的制作。

  ⑤LP铜箔具有高硬度,对PCB多层板的钻孔性有所改进和提高。也较适于激光钻孔。

  ⑤LP铜箔表面,在PCB多层板压制成形后,较为平坦,适用于精线线路制作。

  ⑦LP铜箔厚度均匀,制成PCB线路板后信号传输延迟性小,特性阻抗控制优良,不会产生线与线间、层与层间的杂讯等。

  低轮廓铜箔在微细结构,如晶粒大小、分布、结晶位向及分布等方面与一般电解铜箔有很大的差别。低轮廓铜箔制造技术是在原传统的一般电解铜箔生产中电解液配方、添加剂、电镀条件等基础上,进行了很大的改进和技术上的进步。

  3.超薄铜箔

  以移动电话、笔记本电脑为代表的携带型电子产品用含微细埋、盲通孔的多层板以及BGA、CSP等有机树脂类封装基板,所用的铜箔向采用薄箔型、超薄箔型推进。同时CO2激光蚀孔加工,也需求基板材料采用极薄铜箔,以便可以对铜箔层进行直接的微线孔加工。

  在日本、美国等近几年来12μm厚的薄型铜箔已经在应用上走向一般化。9μm、5μm、3μm的电解铜循已可以工业化生产。当前,超薄铜箔的生产技术难点或关键点,主要表现在两方面:其一是9μm厚超薄铜箔脱离载体(支持体)而直接生产,并保持高的产品合格率。其二是开发新型超薄铜箔的载体。在采用载体种类上,目前有铜、铝、薄膜等。铝载体使用量较大,但在去除铝载体时需要强碱的蚀刻加工,因而面临着废液处理问题。用铜载体在去除时是采用剥离方法,但它的剥离性以及剥离铜层的处理也是存在问题。日本有的铜箔生产厂家,开发出一种薄膜型载体,它具有质量轻、取拿方便,板成型压制后剥离性良好的优点。


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