電沉積參數(shù)對電解銅箔性能影響研究

徐建平

（江西省江銅耶茲銅箔有限公司，江西 南昌 330096）

隨著近些年來我國電子制造業(yè)不斷的發(fā)展的同時，也大大的促進了印制電路業(yè)的發(fā)展，這也很大程度的帶動了銅箔制造的發(fā)展。目前來說，電路板整體氛圍FPC與PCB兩種，但電路板所用的銅箔則分為電解銅箔與壓延銅箔[1]。在生產(chǎn)工藝上，壓延銅箔主要是用工涂布方式進行生產(chǎn)，原料采用銅錠，經(jīng)過多道工藝最后經(jīng)過脫脂干燥等工序制成，壓延銅箔的延展性與抗彎曲性都大大優(yōu)于電解銅箔，其主要用于FPC制作，但是壓延銅箔在制作過程中由于受到制造方式與制造成本的約束，難以滿足市場需求，因此，電解銅箔成為市場的主要發(fā)展方向。為滿足今后的發(fā)展需求，對電沉積參數(shù)對電解銅箔性能影響進行研究，為工業(yè)生產(chǎn)銅箔和新型銅箔的研發(fā)提供理論和實驗依據(jù)[2]。

1 實驗準備與過程

在對電沉積參數(shù)對電解銅箔性能影響研究過程中，其實驗需要準備的材料主要包括CuSO4、體積為10%的稀硫酸、鹽酸、無水酒精、濃硫酸、環(huán)氧樹脂、氯化鐵、去離子水、硫酸鉛等。在實驗中，主要用到的設(shè)備為生箔電沉積儀器，其儀器主要包括電源、循環(huán)泵、電解槽、陰極、陽極、烘干器以及超聲波清洗器等幾個部分組成。其中電源為HMFB-200A/20V高頻開關(guān)電源；循環(huán)泵為Y-100L-2三相異步電動機；電解槽為聚氯乙烯電解槽；陰極為工業(yè)純鈦板，其有效尺寸為16×12cm；陽極為尺寸穩(wěn)定的鉛板，其有效尺寸為16×12cm；超聲波清洗器為KQ-500E型超聲波清洗器；烘干器為摩登卡倫特自動烘干機。在電解制樣過程中，主要采取直流電擊技術(shù)，對尺寸穩(wěn)定的DSA與工業(yè)純鈦陰極，在CuSO4的電解液體系中，通過對電解銅箔材料在儀器中的作用，電解液體的溫度保持在60℃，流速保持在0.7m/s。其中，PEG濃度、電流密度以及銅離子為變量，通過控制電沉積時間得對銅箔厚度進行控制。

2 實驗結(jié)果與分析

在實驗過程中，隨著電流密度的增加，若一味的增加電位，則會出現(xiàn)Cu點結(jié)晶速度增大的情況出現(xiàn)，同時也有利于晶核的形成。在電解液中無添加且濃度為90g/L的情況下，分別記錄電流密度在0.5A/cm2、0.60.5A/cm2、0.70.5A/cm2的情況下電沉積18μm銅箔時的力學性。銅箔抗拉強度、銅箔延伸度與電流密度關(guān)系，如圖1所示：

圖1 銅箔抗拉強度與電流密度關(guān)系

根據(jù)上圖可以看出，通過對銅箔抗拉強度、銅箔延伸度變化曲線的分析，銅箔的抗拉強度變化趨勢與延伸度變化趨勢完全不相同。分析上圖可以看出銅箔抗拉強度會隨著電流密度的增加而減小，但銅箔延伸度主要出現(xiàn)先增加后減少的現(xiàn)象，銅箔延伸度在電流密度為0.6A/cm2時出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點。在實驗過程中，通過觀察銅箔毛面晶粒大小可以看出，其主要通過電流密度的增加，導(dǎo)致晶界比例減少，從而使銅箔抗拉強度減小，增加其延伸度。但在其電流0.7A/cm2密度時，銅箔的生長方式開始發(fā)生改變，其均勻性下降，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，導(dǎo)致銅箔抗拉強度與延伸率下降，因此，銅箔延伸率會隨著電流的增加先增加后減小。而在實驗過程中，銅箔的電沉積隨著銅離子的遷移，Cu2+的數(shù)量會影響銅離子的遷移速度與擴散速度，因此，在相同的電位下，低濃度CU2+的還原速度也很慢，也證明了CU2+濃度是影響電解銅箔的重要參數(shù)之一。實驗中，在電流密度為0.65A/cm2時，電解液無添加的情況下，電解液中銅離子的升高會導(dǎo)致銅箔抗拉強度與延伸率的降低，如表1所示：

表1 銅箔抗拉強度與銅離子濃度關(guān)系

根據(jù)上表可以看出，雖然電解液中銅離子濃度的增加可以提高電流密度上線，但是卻在很大程度上降低了電解液的分散能力。因此，電解液中銅離子濃度對銅箔抗拉強度影響較大。

3 結(jié)語

隨著近些年來我國電子制造業(yè)不斷的發(fā)展的同時，也大大的促進了印制電路業(yè)的發(fā)展，這也很大程度的帶動了銅箔制造的發(fā)展。銅箔作為目前電子制造行業(yè)中一個非常重要的基礎(chǔ)性能材料，其主要作用于印制線路板與覆銅板制作。為滿足我國印刷電路板PCB向著“平、密、薄”的方向發(fā)展的需求，對電解銅箔進行研究。通過對電沉積參數(shù)對電解銅箔性能影響進行研究，在實驗過程中通過對銅箔抗拉強度、銅箔延伸度變化曲線的分析，銅箔的抗拉強度變化趨勢與延伸度變化趨勢完全不相同。因此，銅箔延伸率會隨著電流的增加先增加后減小。而電解液中銅離子濃度的增加可以提高電流密度上線，但是卻在很大程度上降低了電解液的分散能力，這一實驗結(jié)果為工業(yè)生產(chǎn)銅箔和新型銅箔的研發(fā)提供理論和實驗依據(jù)。