關于電解銅箔表面處理工藝相關內容的探討

黃芳恩

（江西省江銅耶茲銅箔有限公司，江西 南昌 330000）

1 電解銅箔發展概述

眾所周知，電解銅箔在電子工業中是基礎材料之一，廣泛的應用于電子行業中，對整個電子行業的發展起著非常重要的作用。電解銅箔可分為三個發展期：發展起步期（1955－1970年），該時期中，印刷電路板用銅箔開始生產，厚度是70～100μm。快速發展期（1970－2000年），該時期中，18～35μm的銅箔在市場出現，且被日本的銅箔企業壟斷。發展成熟期（2000年至今），主要是在電池上應用生產3～5μm的銅箔，世界各個國家對此都有著不同程度的研究進展。

電解銅箔的生產品質主要決定于生箔基體品質，但在實際生產當中，作為必須經過的一道工序，表面處理工藝對最終產品品質也有著直接的影響，電解銅箔表面處理工藝中不同成分溶液的使用、不同電流密度的設定都會使鍍層結構以及銅箔性能發生不同的變化，如何達到最佳狀態，實現高品質的產品質量；還需要通過實驗正確總結其關系進行工藝優化。

2 電解銅箔表面處理工藝及其價值

2.1 處理工藝

目前，在銅箔生產中，國內外各銅箔生產廠家所應用的工藝參數和表面處理工藝各不相同，但一般都包括抗氧化、耐熱和粗化三種處理工藝。在我國的銅箔生產中，比較常見的電解銅箔表面處理工藝可分為：原箔（生箔）——預處理——粗化——固化——電鍍異種金屬（合金鍍）——抗氧化——硅烷處理——干燥處理。

其中，原箔是指企業生產的未經任何處理的箔材，我們也稱生箔。預處理是指用特定的溶液清洗原箔表面，蝕刻表面，去除表面氧化層的過程。原箔經制箔機生產后，儲存過程相對較短，其表面很容易產生氧化層，粗化前應將其去除。粗化指的是在特定電解液中通過電解的作用，在銅箔毛面（陰極）發生銅沉積的過程，我們能提高銅箔的表面積，從而使電解銅箔的抗剝離強度提高。固化指的是基于粗化的基礎上，穩固粗化效果，使銅箔的抗剝離強度進一步提高。合金鍍指的是在銅箔粗化層面上再鍍一層其他金屬或者合金，使銅箔不和樹脂基材發生直接接觸，從而提高多層板后的耐熱性及銅箔壓制覆銅板及高溫抗剝離強度?？寡趸幚硗ǔＪ鞘广~箔作為陰極，通直流電，在銅箔表面沉積一層結構復雜的抗氧化膜，使銅箔表面與空氣不會直接發生接觸，從而達到抗氧化的目的。硅烷處理指的是在銅箔表面涂敷上一層硅烷有機膜，使其在提高抗氧化能力的同時還能進一步提高銅箔與基材結合力。

2.2 工藝價值

從成品箔的生產過程來看，在最初利用生箔機制造的生箔，其只有延伸率以及抗拉強度兩項物理性能滿足成品箔的標準，因此，還需要通過后續的工藝提升其側蝕性能、抗剝離強度、耐貯藏性能、抗氧化性能等，而提升這些性能，就需要采用表面處理工藝來實現。該工藝以生箔作為處理對象，通過處理槽利用燒焦鍍與包覆鍍使生箔粗糙的表面得到處理，形成均勻的結瘤狀銅粗化層，此粗化層能有效地提升銅箔的比表面積，較大程度提高樹脂滲透時的粘合力，增加銅箔毛面與樹脂之間的結合力，即：提高銅箔與基板的物理結合力。再通過電沉積銅-銻-鋅使生箔表面形成隔離層，因銅箔基板在焊接時，高溫產生的沖擊將導致銅箔與基材的分離，而該處理工藝可以在銅箔表面形成保護層，避免銅箔和基材直接接觸，以此來提升銅箔的耐熱性能。再次經過電鍍鉻鋅鎳使生箔表面形成致密的高復雜性的抗氧化膜，使得銅箔不能直接與空氣進行接觸，這一操作針對生箔毛面與光面。最終將硅烷耦合劑涂抹于生箔的毛面，形成硅烷處理層，此工藝處理目的是提升抗氧化能力和銅箔與基材的化學結合力。經過這一系列的處理，生箔的剝離強度、側蝕性能、常溫耐貯藏、高溫防氧化和化學粘合力等性能都得到了有效提升[1]。

3 實驗分析電解銅箔表面處理工藝對銅箔性能及鍍層結構影響

基于上述原理展開實驗，分為5次實驗：第一次實驗：1.原料箔（生箔）進行預處理，使用18m電解銅箔，其毛面粗糙度將達到RZ3.0m，再用濃度為10%的硫酸溶液酸洗銅箔20s，再進行水洗；2.形成粗化層；3.形成復合層；4.形成常規硅烷耦合處理層；5.查看鍍層結構；6.高溫抗氧化后觀察顏色變化；7.展開耐濕實驗；8.檢測剝離強度；9.計算蝕刻因子。第二次實驗與第一次試驗在第二步驟存在差異，處理條件進行調整，降低銅、溫度、電流密度以及處理時間。第三次實驗第二步驟處理條件提高了銅含量。第四次實驗第三步驟在第一次實驗基礎上調整處理條件，降低銅、鋅、鎳、銻的含量。第五次實驗第三步驟提高銻的含量。具體信息如表1、表2所示。

表2 復合層實驗處理條件

表1 粗化層實驗處理條件

實驗最終結果如表3所示。

表3 電解銅箔表面處理工藝條件與鍍層結構、銅箔性能變化

3 結語

綜上所述，文章基于電解銅箔表面處理工藝原理，分5次實驗設定不同處理條件，分析工藝條件變化與鍍層結構、銅箔性能之間的變化，發現在銅箔處理過程中，Cu2+濃度處于20%～30%、電流密度處于25A/dm2～35A/dm2時，能夠使剝離強度處于最佳狀態；鋅含量過高會影響蝕刻因子、鉻含量過高影響棕化。因此，在電解銅箔表面處理工藝過程中，應合理調整處理的工藝條件，才能很好地保證銅箔產品質量。