線路板中電解銅箔底蝕的原因分析

余三寶 張家港國泰華榮化工新材料有限公司 江蘇 215600

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線路板中電解銅箔底蝕的原因分析

余三寶 張家港國泰華榮化工新材料有限公司 江蘇 215600

【文章摘要】

在現代電子工業當中，印刷線路板在當中起著連接電子元器件的作用，電解銅箔作為電子工業的基礎材料，隨著現在電子產品的小型化發展，印刷線路板的線路蝕刻越來越細，對銅箔質量要求也越來越高，由于銅箔質量的問題造成線路底蝕，造成線路斷路，嚴重的甚至出現線路從板上脫落下來，大多人認為是銅箔的由于抗剝離能力差而引起的，片面的檢測銅箔的抗剝離能力，雖然銅箔的抗體剝離能力高了，但仍然不能解決銅箔的底蝕。給生產帶來巨大的損失。銅箔底蝕是多方面的原因造成的，本文主要講述因銅箔質量問題而造成在線路板蝕刻過程中銅箔底蝕的成因，如何早期預防銅箔產生底蝕，如何檢測和解決方法。

【關鍵詞】

電解銅箔底蝕線路板

1　電解銅箔的生產過程簡述

電解銅箔廠家的產品質量不同，但主要的生產工藝和設備都是基本一樣的，只是在電解過程中所加入的電解添加劑不同，后處理的工藝有所差別，其主要的生產過程都是包括以下幾個方面。

電解原料為電解銅，出于成本的考慮，現在的廠家也使用純度高的廢電線作為原料，在氧和硫酸的作用下反應生成硫酸銅，濃度控制在80到110克/升，用泵將過濾好的硫酸銅溶液送往生箔機，以鈦輥為陰極，通過電解，銅不斷的在陰極輥上沉積，同時在電解的過程中加入添加劑，銅箔基本性能實際是在生箔時就已經確定下來了。陰極輥不斷的旋轉，控制輥的轉數，穩定電流，就可以得到各種所需厚度的銅箔。從生箔機上收到一定的重量后，再放到后處理處理，然后分切成成品。這就是電解銅箔的生產過程。

圖1　

2　銅箔產生底蝕的現象

生產出的電解銅箔做成覆銅板后要送去做PCB，形成電路需要進蝕刻，一般有酸蝕刻和堿蝕刻兩種方法，不管采取哪一種方法，都是溶掉不需要的銅箔形成線路。圖2和圖3分別為兩張不同的放大照片（放大100倍），

從圖2看到線路邊緣和圖3的線路邊緣有很大的區別，圖3中的線路有明顯的底蝕現象發生，如果在高密度線路板中，可能已造成了銅箔從基板脫落下來。

3　產生底蝕的原因分析及檢驗

從圖3看出，蝕刻液不是正常的逐步向內腐蝕的，而是有一部分液已經滲到了銅箔與基板中間了，這主要是由于銅箔的親水性能引起的，當銅箔親水性能過好時，水在銅箔表面擴散很快，在很短的時間內就達到了銅箔的內部，從而造成了在蝕刻中底蝕現象的發生。圖4 是一張正常情況的時銅箔的親水性能實驗，

從圖片看到水滴成收縮的圓狀，水滴邊緣有膜一樣，有一定張力，從而在蝕刻當中蝕刻液不能進入到銅箔內部，使蝕刻能正常的進行。但水不能成球狀，成球狀表示與水浸潤性不好，可能引起銅箔在生產中掉銅粉，嚴重的無法鍍銅進行后處理。

圖5的照片可以看到水完全不成形，水平鋪在銅箔表面，水對銅箔有浸潤，水是隨機的向各個方向擴散，沒有象圖4中哪樣，水是集中成形的。這就是銅箔在蝕刻中出現問題的根本性的原因所在，要達到理想的蝕刻線路，銅箔就要在親水性上有一定的要求，當然不能完全憎水，要不然可能無法完成蝕刻了。

另外在銅箔的另一個用途，用在鋰電池中，做為集電集使用，在鋰電的使用中數量也越來越大，如果銅箔的親水性過好，會引起在涂覆的過程中出現水分不正常的損失，造成碳粉局部脫落，產生露銅的現象，很多廠家認為是銅箔的表面有異物或銅箔的親水性能太差而引起的，實際是銅箔表面擴散太快，碳粉還沒有與基材完全親合，實際上水已經大量減少，出現露銅現象，而鋰電廠家是不會調整配料比的，只會把問題歸于銅箔的質量問題上，因此，銅箔廠家要對這一情況認真分析，避免誤判而造成南轅北轍的處理結果。

圖2　

圖3　

圖4　

圖5　

4　銅箔親水性能的控制

銅箔在生產中的性能主要是在生箔機上和后處理機上賦予的，在生箔中需要加入添加劑可以得到物理性能各異的銅箔，比如常用的明膠，它是大分子溶于水的，加入后銅箔的親水性能很好，而聚乙二醇加的加入可在銅箔上形成疏水膜，還有其他的添加劑如乙撐硫脲等都可以使銅箔形成疏水性。在印刷電路板用銅箔中，除了生箔控制親水性外，還可以使用偶聯劑對銅箔表面進行處理，實驗表明，使用適當的偶聯劑不但可以改變銅箔表面親水性能，還可以提高銅箔與基材的抗剝離能力。因此在銅箔生產廠家要在出貨前就可以做好銅箔親水性實驗，對銅箔生產中工藝要嚴格的控制，不要隨意改變添加劑的配比，同時加強現場的檢測工作，因為這種現象完全可以通過人的眼睛觀察出來，對一個有經驗的工程師來講并不困難。而CCL和PCB廠家也可以在壓板前做銅箔親水性測試，通過使用達因比可以很快的知道銅箔的親水性情況，避免因銅箔質量問題而造成大量的損失。