線路板中電解銅箔底蝕的原因分析

余三寶 張家港國(guó)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(guó)泰華榮化工新材料有限公司 江蘇 215600

【文章摘要】

在現(xiàn)代電子工業(yè)當(dāng)中，印刷線路板在當(dāng)中起著連接電子元器件的作用，電解銅箔作為電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料，隨著現(xiàn)在電子產(chǎn)品的小型化發(fā)展，印刷線路板的線路蝕刻越來(lái)越細(xì)，對(duì)銅箔質(zhì)量要求也越來(lái)越高，由于銅箔質(zhì)量的問(wèn)題造成線路底蝕，造成線路斷路，嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)線路從板上脫落下來(lái)，大多人認(rèn)為是銅箔的由于抗剝離能力差而引起的，片面的檢測(cè)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(chǎn)帶來(lái)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(zhì)量問(wèn)題而造成在線路板蝕刻過(guò)程中銅箔底蝕的成因，如何早期預(yù)防銅箔產(chǎn)生底蝕，如何檢測(cè)和解決方法。

【關(guān)鍵詞】

電解銅箔底蝕線路板

1　電解銅箔的生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述

電解銅箔廠家的產(chǎn)品質(zhì)量不同，但主要的生產(chǎn)工藝和設(shè)備都是基本一樣的，只是在電解過(guò)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(chǎn)過(guò)程都是包括以下幾個(gè)方面。

電解原料為電解銅，出于成本的考慮，現(xiàn)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(yīng)生成硫酸銅，濃度控制在80到110克/升，用泵將過(guò)濾好的硫酸銅溶液送往生箔機(jī)，以鈦輥為陰極，通過(guò)電解，銅不斷的在陰極輥上沉積，同時(shí)在電解的過(guò)程中加入添加劑，銅箔基本性能實(shí)際是在生箔時(shí)就已經(jīng)確定下來(lái)了。陰極輥不斷的旋轉(zhuǎn)，控制輥的轉(zhuǎn)數(shù)，穩(wěn)定電流，就可以得到各種所需厚度的銅箔。從生箔機(jī)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(chǎn)過(guò)程。

圖1　

2　銅箔產(chǎn)生底蝕的現(xiàn)象

生產(chǎn)出的電解銅箔做成覆銅板后要送去做PCB，形成電路需要進(jìn)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(qū)別，圖3中的線路有明顯的底蝕現(xiàn)象發(fā)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(lái)。

3　產(chǎn)生底蝕的原因分析及檢驗(yàn)

從圖3看出，蝕刻液不是正常的逐步向內(nèi)腐蝕的，而是有一部分液已經(jīng)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(dāng)銅箔親水性能過(guò)好時(shí)，水在銅箔表面擴(kuò)散很快，在很短的時(shí)間內(nèi)就達(dá)到了銅箔的內(nèi)部，從而造成了在蝕刻中底蝕現(xiàn)象的發(fā)生。圖4 是一張正常情況的時(shí)銅箔的親水性能實(shí)驗(yàn)，

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(dāng)中蝕刻液不能進(jìn)入到銅箔內(nèi)部，使蝕刻能正常的進(jìn)行。但水不能成球狀，成球狀表示與水浸潤(rùn)性不好，可能引起銅箔在生產(chǎn)中掉銅粉，嚴(yán)重的無(wú)法鍍銅進(jìn)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(duì)銅箔有浸潤(rùn)，水是隨機(jī)的向各個(gè)方向擴(kuò)散，沒(méi)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(xiàn)問(wèn)題的根本性的原因所在，要達(dá)到理想的蝕刻線路，銅箔就要在親水性上有一定的要求，當(dāng)然不能完全憎水，要不然可能無(wú)法完成蝕刻了。

另外在銅箔的另一個(gè)用途，用在鋰電池中，做為集電集使用，在鋰電的使用中數(shù)量也越來(lái)越大，如果銅箔的親水性過(guò)好，會(huì)引起在涂覆的過(guò)程中出現(xiàn)水分不正常的損失，造成碳粉局部脫落，產(chǎn)生露銅的現(xiàn)象，很多廠家認(rèn)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(shí)際是銅箔表面擴(kuò)散太快，碳粉還沒(méi)有與基材完全親合，實(shí)際上水已經(jīng)大量減少，出現(xiàn)露銅現(xiàn)象，而鋰電廠家是不會(huì)調(diào)整配料比的，只會(huì)把問(wèn)題歸于銅箔的質(zhì)量問(wèn)題上，因此，銅箔廠家要對(duì)這一情況認(rèn)真分析，避免誤判而造成南轅北轍的處理結(jié)果。

圖2　

圖3　

圖4　

圖5　

4　銅箔親水性能的控制

銅箔在生產(chǎn)中的性能主要是在生箔機(jī)上和后處理機(jī)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(lián)劑對(duì)銅箔表面進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)表明，使用適當(dāng)?shù)呐悸?lián)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(chǎn)廠家要在出貨前就可以做好銅箔親水性實(shí)驗(yàn)，對(duì)銅箔生產(chǎn)中工藝要嚴(yán)格的控制，不要隨意改變添加劑的配比，同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)工作，因?yàn)檫@種現(xiàn)象完全可以通過(guò)人的眼睛觀察出來(lái)，對(duì)一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工程師來(lái)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(cè)試，通過(guò)使用達(dá)因比可以很快的知道銅箔的親水性情況，避免因銅箔質(zhì)量問(wèn)題而造成大量的損失。