世界PCB用铜箔技术的新发展

(一)世界铜箔生产的发展简况

1937 年美国的Anaconda公司炼铜厂开始建立了铜箔生产业。当时的铜箔只是用于木层房顶的防水方面。20 世纪50 年代初，由于印制电路板业的出现，铜箔业才成为重要的与电子信息产业相关联的尖端精密工业。

1955 年美国Yates 公司脱离Anaconda公司而自组建成为世界首家专门生产PCB 用电解铜箔的公司。1957 年美国Gould 公司也投入此工业，平分了Yates 公司在全世界PCB用铜箔的独占市场。自1968 年日本的三井金属公司(Mitsui) 开始引进美国铜箔制造技术后，日本的古河电气公司(Frukawa)、日矿公司(Nippon Mining) 分别与Yates 公司、Gould 公司合作，使日本铜箔工业有了大发展。

1972 年美国Yates 公司的电解铜箔生产的专利(U.S.Pat 3674656) 发表，标志世界电解铜箔制造及表面处理技术跨入了新的阶段。

据统计， 1999 年全世界PCB用电解铜箔的生产达到18 万t 左右。其中日本为5 万t ，台湾地区为4.3 万t ，中国大陆为1.9 万t ，韩国约为1 万t 。预测2001 年全世界电解铜箔的产量将增加到25.3 万t 。其中增长速度最快的是日本(预测2001 年为7.3 万t) 、台湾地区(预测为6.5 万1)。

占据世界铜箔生产、技术首位的日本，近年由于印制电路板及覆铜板的发展，使铜箔生产与技术也有了迅速的发展。并且近年还在北美、中国大陆、台湾地区、东南亚、欧洲等国家、地区建立了日方投资的海外生产厂家。日本主要电解铜箔生产厂家有：三井金属矿业公司、日本能源公司(原日矿公司)、古河电气公司、福田金属箔粉工业公司、日本电解公司等。日本电解铜箔生产特点是：近年向着更加高技术、尖端产品发展。

台湾地区电解铜箔产量目前已在全世界列居第二位。主要大型生产厂家有：长春石化公司、台湾铜箔公司、南亚塑胶公司等。

(二)高性能电解铜箔

近年世界铜箔行业中，一些高性能的电解铜箔制造技术得到不断创新、不断发展。一位海外的铜箔市场研究专家近期认为：由于未来在高密度细线化( LIS = 0.10 mm/0 .10 mm以上)、多层化(6 层以上)、薄型化(0.8 mm) 及高频化的PCB将会大量的采用高性能铜箔，这种铜箔的市场占有比例在不久将来会达到40% 以上。这些高性能的铜箔的主要类型及特性如下。

1.优异的抗拉强度及延伸率铜箔优异的抗拉强度及延伸率电解铜箔，包括在常态下和高温下两方面。常态下高抗拉强度及高延伸率，可以提高电解铜箔的加工处理性，增强刚性避免榴皱以提高生产合格率。高温延伸性(HTE) 铜箔和高温下高抗拉强度铜箔，可以提高PCB热稳定性，避免变形及翘曲。同时铜箔高温断裂(一般铜宿使用在多层板内层中，制作通孔内环，在进行浸焊时易出现裂环现象)问题，采用HTE 铜箔可以得到改善。

2. 低轮廓铜箔

多层板的高密度布线的技术进步，使得继续再采用一般传统型的电解铜箔，已不适应制造高精细化PCB图形电路的需要。在这种情况下，一种新一代铜箔一一低轮廓(Low Profile, LP) 或超低轮廓(VLP) 的电解铜箔相继出现。低轮廓铜箔是在20 世纪90 年代初(1 992-1994 年)，几乎同期在美国(Gould 公司的Arizona 工厂)及日本(三井金属公司、古河电气公司、福田金属工业公司)成功地开发出来。

一般原箔由电镀法制成，所用的电流密度很高，所以原箔的微结晶非常粗糙，呈粗大的柱状结晶。其切片横断层的“棱线”，起伏较大。而LP 铜箔的结晶很细腻(2μm 以下) ,为等轴晶粒，不含柱状晶体，是呈成片层结晶，且棱线平坦。表面粗化度低。VLP 铜箔经实际测定，平均粗化度(R.) 为0.55μm (一般铜箔为1. 40μm) 。最大粗化度( R m?x ) 为5.04μm( 一般铜箔为12.50μm) 由各类铜箔特性对比见表5-1-8 (本表数据以日本三井金属公司的各类铜箔产品为例)。

VLP, LP 铜箔除能保证普通铜筒一般性能外，还具有以下几个特性。

① VLP 、LP 铜箔初期析出的是保持一定距离的结晶层，其结晶并不成纵向连接叠积向上状，而是形成略凹凸的平面片状。这种结晶结构可阻止金属晶粒间的滑动，有较大的力可去抵抗外界条件影响造成的变形。因而铜箔抗张强度、延伸率(常态、热态)优于一般电解铜箔。

② LP 铜箔比一般铜箔在粗化面上较平滑、细腻。在铜箔与基板的交接界面上，不会在蚀刻后发生残留的铜粉(铜粉转移现象) ，提高了PCB的表面电阻和层间电阻特性，提高了介电性能的可靠性。

③具有高的热稳定性，不会在薄型基板上由于多次层压，而产生铜的再结晶。

④蚀刻图形电路的时间，比一般电解铜箔减少。减少了侧蚀现象。蚀刻后的白斑减少。适于精细线路的制作。

⑤ LP 铜箔具有高硬度，对多层板的钻孔性有所改进和提高。也较适于激光钻孔。

⑤ LP 铜箔表面，在多层板压制成形后，较为平坦，适用于精线线路制作。

⑦ LP 铜箔厚度均匀，制成PCB后信号传输延迟性小，特性阻抗控制优良，不会产生线与线间、层与层间的杂讯等。

低轮廓铜箔在微细结构，如晶粒大小、分布、结晶位向及分布等方面与一般电解铜箔有很大的差别。低轮廓铜箔制造技术是在原传统的一般电解铜箔生产中电解液配方、添加剂、电镀条件等基础上，进行了很大的改进和技术上的进步。

3. 超薄铜箔

以移动电话、笔记本电脑为代表的携带型电子产品用含微细埋、盲通孔的多层板以及BGA 、CSP 等有机树脂类封装基板，所用的铜箔向采用薄箔型、超薄箔型推进。同时CO2激光蚀孔加工，也需求基板材料采用极薄铜箔，以便可以对铜箔层进行直接的微线孔加工。

在日本、美国等近几年来12μm 厚的薄型铜箔已经在应用上走向一般化。9μm 、5μm 、3μm 的电解铜循已可以工业化生产。

当前，超薄铜箔的生产技术难点或关键点，主要表现在两方面：其一是9μm 厚超薄铜箔脱离载体(支持体)而直接生产，并保持高的产品合格率。其二是开发新型超薄铜箔的载体。在采用载体种类上，目前有铜、铝、薄膜等。铝载体使用量较大，但在去除铝载体时需要强碱的蚀刻加工，因而面临着废液处理问题。用铜载体在去除时是采用剥离方法，但它的剥离性以及剥离铜层的处理也是存在问题。日本有的铜箔生产厂家，开发出一种薄膜型载体，它具有质量轻、取拿方便，板成型压制后剥离性良好的优点。