孫德旺

摘 要：文章以高性能電解銅箔表面處理工研究進(jìn)展為研究對(duì)象，首先簡單介紹了傳統(tǒng)電解銅箔表面處理工藝流程，分析了其中的缺陷，隨后圍繞如何實(shí)現(xiàn)缺陷問題解決，提出了一種新的工藝方法，并對(duì)該高性能電解銅箔表面處理工藝進(jìn)行了研究分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：電解銅箔;表面處理工藝;研究進(jìn)展

前言：在印制電路板生產(chǎn)制造過程中，電解銅箔是一種不可或缺的重要材料，在實(shí)際進(jìn)行高性能電解銅箔生產(chǎn)制造過程中，做好表面處理工藝實(shí)施對(duì)于整體質(zhì)量有著非常重要的影響。因此文章通過對(duì)高性能電解銅箔表面處理工藝研究進(jìn)展進(jìn)行探討分析，提出一些先進(jìn)的處理工藝方法，這對(duì)于推動(dòng)電解銅箔制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。

一、傳統(tǒng)電解銅箔表面處理工藝流程簡析

電解銅箔在完成生產(chǎn)后，需要對(duì)其表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚拍艹浞职l(fā)揮出銅箔的耐熱、抗氧化性等性能。常見的電解銅箔表面處理工藝流程如下，電解銅箔在完成生產(chǎn)后，尚未經(jīng)過任何處理，并在需要經(jīng)過一個(gè)短暫的存放過程，因此在其表面，會(huì)出現(xiàn)一種氧化層，需要經(jīng)過預(yù)處理將這層氧化層去掉，然后對(duì)電解銅箔進(jìn)行粗化處理，需要將電解銅箔置于電解液中進(jìn)行電解，在電解銅箔的毛面也就是銅箔的陰極產(chǎn)生銅沉積，使得銅箔表面產(chǎn)生一層均勻的銅瘤，提升電解銅箔比表面積，主要目的是增強(qiáng)銅箔表明的抗剝離強(qiáng)度。然后進(jìn)入到固化流程，將粗化后電解銅箔置于硫酸銅液中再次進(jìn)行電沉積，使得粗化后產(chǎn)生的銅瘤得到進(jìn)一步穩(wěn)固，防止出現(xiàn)掉粉。隨后需要進(jìn)行銅砷合金─鍍鋅工藝流程，主要目的是提升電解銅箔的抗氧化能力，最后進(jìn)行鈍化、涂有機(jī)膜及烘干操作，其中鈍化是為了提升了銅箔與基材結(jié)合能力，涂有機(jī)膜是為了提升銅箔抗氧化能力，烘干是為了將銅箔表面殘留水分去除[1]。

上述工藝流程涉及到砷的氧化物使用，容易對(duì)環(huán)境造成一定的污染，且鍍鋅后電解銅箔在常溫下存放也會(huì)出現(xiàn)顏色變化問題。因此文章提出了一種電鍍Zn-Sn-Ni 合金方法，使得上述問題得到妥善解決。以下是對(duì)該方法的具體分析：

二、高性能電解銅箔表面處理工藝研究分析

（一）實(shí)驗(yàn)方法

在本次實(shí)驗(yàn)中，陰極采用了連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)鼓狀鈦，陽極采用了弧形涂銥層鈦，控制電解液的電流密度為80A/dm2 ，采用了JB-IC 型表面粗糙度測(cè)試儀進(jìn)行了銅箔毛面的粗糙度檢測(cè)，該儀器由上海泰明光學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)。檢測(cè)結(jié)果為3至4μm ，在靠近陰極面，檢測(cè)到光面粗糙度為0.2至0.3μm。在實(shí)際進(jìn)行電解箔處理時(shí)，選擇了在恒溫、恒濕、十萬級(jí)中央空調(diào)凈化的生產(chǎn)車間內(nèi)完成。

（二）鍍層成分分析方法

采用 型電子天平進(jìn)行電解箔樣品稱重，該儀器由上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)，最高精度可達(dá)1×10-4 g，然后應(yīng)用硝酸進(jìn)行溶解，隨后進(jìn)行加熱，并將其稀釋至指定范圍。然后運(yùn)用TAS-990 型火焰原子吸收光譜表標(biāo)準(zhǔn)，并配合氘燈扣背景方式進(jìn)行鋅與鎳的測(cè)定，在測(cè)定鋅時(shí)，選擇條件為λ=213.9mm ;在測(cè)定鎳時(shí)，選擇條件為λ=232.0mm ，并選擇10cm×10cm18cm表面處理電解銅箔品樣品運(yùn)用天平進(jìn)行稱量，并將其置于硫酸銅溶液中進(jìn)行震蕩，在2h后，樣品完全溶解，其中硫酸銅溶液是由5g硫酸銅與10ml濃鹽酸支撐，并采用了流動(dòng)注射氫化物發(fā)生器–原子吸收光譜標(biāo)準(zhǔn)加入法，在λ=284.0mm條件下，完成向了對(duì)錫元素的測(cè)量，最終完成上述元素的質(zhì)量百分比含量的計(jì)算。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論分析

（一）電沉積銅分析

電沉積銅工藝條件如下：50至150g/L的H2SO4 ，6至60g/L 的Cu2+ ，10至200mg/L 添加劑A，溫度為20至60℃，電流密度為20至50A/dm2 。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析來看，在工藝范圍內(nèi)，Cu2+ 的濃度不會(huì)對(duì)鍍層變化有著較大的影響，但當(dāng)硫酸有著比較低的質(zhì)量濃度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電解液溶液的導(dǎo)電性能下降，反之則會(huì)提升電解液導(dǎo)電性，但硫酸銅的溶解度也會(huì)降低，并且很容易從溶液中析出結(jié)晶[2]。而對(duì)于添加劑A而言，這是一種表面活性物質(zhì)，且是非離子類型，因此更有利于降低反應(yīng)產(chǎn)生的活化性能，從而更加順利的推動(dòng)反應(yīng)活動(dòng)進(jìn)行。在工藝要求的溫度范圍內(nèi)，伴隨著溫度的提升，電解反應(yīng)速度會(huì)越來越快，在短時(shí)間內(nèi)，不會(huì)對(duì)鍍層形態(tài)有著明顯的影響，并且會(huì)消耗更多能力，導(dǎo)致工藝成本增加，但能夠更好的避免溶液析出晶體，推動(dòng)反應(yīng)順利進(jìn)行。從電流密度方面來看，其數(shù)值變化往往會(huì)對(duì)銅分形有著較大的影響，如果密度較低，會(huì)導(dǎo)致銅分形不足，影響銅箔剝離強(qiáng)度增加，但電流密度過高對(duì)于反應(yīng)也會(huì)造成不利影響，容易導(dǎo)致銅分形過度，出現(xiàn)掉粉現(xiàn)象。

（二）電鍍 Zn-Sn-Ni 合金工藝結(jié)果分析

該工藝條件如下：5至15g/L 的2n2+ ，15至60g的SnO2-3 ，3至8g/L 的Ni2+ ，150至300g/L 的絡(luò)合劑A，10至46g/L 的絡(luò)合劑B，PH條件為8.5至11，工藝溫度條件為20至45℃，陽極是不銹鋼板。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析來看，在Zn2+ 濃度控制方面，隨著Zn2+ 的濃度不斷增加，鍍層顏色也在隨之變化，從原本的灰褐色開始逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯罨疑?。究其原因在于，Zn2+質(zhì)量濃度增加，會(huì)導(dǎo)致鍍層中心質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，從而對(duì)鍍層的顏色帶來一定變化。在合金鍍層中，為確保Sn、Ni在制度工藝范圍內(nèi)，應(yīng)將Zn2+的濃度控制在10g/L 為宜。

在SnO3 2-濃度控制方面，SnO3 2- 濃度增加，鍍層從原本的灰褐色逐漸轉(zhuǎn)向青灰色，鍍層耐化學(xué)腐蝕性也得到有效的增強(qiáng)，但對(duì)鍍層抗氧化性能影響不大，反之會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)側(cè)腐蝕現(xiàn)象，因此需要將SnO3 2-濃度控制在20g/L左右，不宜過低。

在Ni2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制方面，隨著Ni2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，電解銅箔耐化學(xué)腐蝕性、高溫變色性、耐熱性增加，反之則會(huì)降低。

針對(duì)于絡(luò)合劑A而言，該絡(luò)合劑作用是增加電沉積銅效果，并且自身在出現(xiàn)質(zhì)量濃度變化是，不會(huì)對(duì)鍍層的質(zhì)量分?jǐn)?shù)造成明顯的影響。但也不宜過小，否則會(huì)導(dǎo)致銅箔外觀質(zhì)量下降，具體需要控制在200g/L 。

針對(duì)于絡(luò)合物B來說，這是一種多羥基化合物，能夠促使溶液的穩(wěn)定性和分散能力得到顯著增強(qiáng)，促進(jìn)鍍層順利進(jìn)行，該物質(zhì)質(zhì)量濃度控制在40g/L 左右為宜，質(zhì)量濃度過過高，會(huì)導(dǎo)致鍍層耐鹽酸腐蝕性下降，過低會(huì)導(dǎo)致溶液出現(xiàn)白色沉淀，影響反應(yīng)進(jìn)行。

針對(duì)于PH數(shù)值影響。PH數(shù)值宜控制子9左右，過高過低都會(huì)對(duì)金屬離子在溶液中的組成和穩(wěn)定性造成不利的影響。

針對(duì)于溫度來說，一般溫度越高，Zn2+ 會(huì)逐漸減少，同時(shí)也越有利于錫鎳的共沉積。

針對(duì)于電流密度而言。宜控制在2至4.5A/dm2 ，過高過低都會(huì)影響鍍層的刻蝕，出現(xiàn)側(cè)蝕或發(fā)黑問題。

總結(jié)：綜上所述，傳統(tǒng)的電解銅箔表面處理工藝具有一定的缺陷性，比如容易造成環(huán)境污染，電解銅箔處理質(zhì)量也存在一定的問題，因此文章提出了一種新的處理工藝方法，有效實(shí)現(xiàn)了上述問題的改善，對(duì)于推動(dòng)電解銅箔處理工藝發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳程. 電解銅箔高溫耐熱鍍層表面處理工藝及性能研究[D]. 江西理工大學(xué)， 2015.

[2]簡志超， 彭永忠. 用于PCB基板的高耐熱性電解銅箔的表面處理[J]. 有色金屬工程， 2015， 5（2）：20-22.