线路板中电解铜箔底蚀的原因分析

余三宝 张家港国泰华荣化工新材料有限公司 江苏 215600



线路板中电解铜箔底蚀的原因分析

余三宝 张家港国泰华荣化工新材料有限公司 江苏 215600

【文章摘要】

在现代电子工业当中，印刷线路板在当中起着连接电子元器件的作用，电解铜箔作为电子工业的基础材料，随着现在电子产品的小型化发展，印刷线路板的线路蚀刻越来越细，对铜箔质量要求也越来越高，由于铜箔质量的问题造成线路底蚀，造成线路断路，严重的甚至出现线路从板上脱落下来，大多人认为是铜箔的由于抗剥离能力差而引起的，片面的检测铜箔的抗剥离能力，虽然铜箔的抗体剥离能力高了，但仍然不能解决铜箔的底蚀。给生产带来巨大的损失。铜箔底蚀是多方面的原因造成的，本文主要讲述因铜箔质量问题而造成在线路板蚀刻过程中铜箔底蚀的成因，如何早期预防铜箔产生底蚀，如何检测和解决方法。

【关键词】

电解铜箔底蚀线路板

1　电解铜箔的生产过程简述

电解铜箔厂家的产品质量不同，但主要的生产工艺和设备都是基本一样的，只是在电解过程中所加入的电解添加剂不同，后处理的工艺有所差别，其主要的生产过程都是包括以下几个方面。

电解原料为电解铜，出于成本的考虑，现在的厂家也使用纯度高的废电线作为原料，在氧和硫酸的作用下反应生成硫酸铜，浓度控制在80到110克/升，用泵将过滤好的硫酸铜溶液送往生箔机，以钛辊为阴极，通过电解，铜不断的在阴极辊上沉积，同时在电解的过程中加入添加剂，铜箔基本性能实际是在生箔时就已经确定下来了。阴极辊不断的旋转，控制辊的转数，稳定电流，就可以得到各种所需厚度的铜箔。从生箔机上收到一定的重量后，再放到后处理处理，然后分切成成品。这就是电解铜箔的生产过程。

图1　

2　铜箔产生底蚀的现象

生产出的电解铜箔做成覆铜板后要送去做PCB，形成电路需要进蚀刻，一般有酸蚀刻和碱蚀刻两种方法，不管采取哪一种方法，都是溶掉不需要的铜箔形成线路。图2和图3分别为两张不同的放大照片（放大100倍），

从图2看到线路边缘和图3的线路边缘有很大的区别，图3中的线路有明显的底蚀现象发生，如果在高密度线路板中，可能已造成了铜箔从基板脱落下来。

3　产生底蚀的原因分析及检验

从图3看出，蚀刻液不是正常的逐步向内腐蚀的，而是有一部分液已经渗到了铜箔与基板中间了，这主要是由于铜箔的亲水性能引起的，当铜箔亲水性能过好时，水在铜箔表面扩散很快，在很短的时间内就达到了铜箔的内部，从而造成了在蚀刻中底蚀现象的发生。图4 是一张正常情况的时铜箔的亲水性能实验，

从图片看到水滴成收缩的圆状，水滴边缘有膜一样，有一定张力，从而在蚀刻当中蚀刻液不能进入到铜箔内部，使蚀刻能正常的进行。但水不能成球状，成球状表示与水浸润性不好，可能引起铜箔在生产中掉铜粉，严重的无法镀铜进行后处理。

图5的照片可以看到水完全不成形，水平铺在铜箔表面，水对铜箔有浸润，水是随机的向各个方向扩散，没有象图4中哪样，水是集中成形的。这就是铜箔在蚀刻中出现问题的根本性的原因所在，要达到理想的蚀刻线路，铜箔就要在亲水性上有一定的要求，当然不能完全憎水，要不然可能无法完成蚀刻了。

另外在铜箔的另一个用途，用在锂电池中，做为集电集使用，在锂电的使用中数量也越来越大，如果铜箔的亲水性过好，会引起在涂覆的过程中出现水分不正常的损失，造成碳粉局部脱落，产生露铜的现象，很多厂家认为是铜箔的表面有异物或铜箔的亲水性能太差而引起的，实际是铜箔表面扩散太快，碳粉还没有与基材完全亲合，实际上水已经大量减少，出现露铜现象，而锂电厂家是不会调整配料比的，只会把问题归于铜箔的质量问题上，因此，铜箔厂家要对这一情况认真分析，避免误判而造成南辕北辙的处理结果。

图2　

图3　

图4　

图5　

4　铜箔亲水性能的控制

铜箔在生产中的性能主要是在生箔机上和后处理机上赋予的，在生箔中需要加入添加剂可以得到物理性能各异的铜箔，比如常用的明胶，它是大分子溶于水的，加入后铜箔的亲水性能很好，而聚乙二醇加的加入可在铜箔上形成疏水膜，还有其他的添加剂如乙撑硫脲等都可以使铜箔形成疏水性。在印刷电路板用铜箔中，除了生箔控制亲水性外，还可以使用偶联剂对铜箔表面进行处理，实验表明，使用适当的偶联剂不但可以改变铜箔表面亲水性能，还可以提高铜箔与基材的抗剥离能力。因此在铜箔生产厂家要在出货前就可以做好铜箔亲水性实验，对铜箔生产中工艺要严格的控制，不要随意改变添加剂的配比，同时加强现场的检测工作，因为这种现象完全可以通过人的眼睛观察出来，对一个有经验的工程师来讲并不困难。而CCL和PCB厂家也可以在压板前做铜箔亲水性测试，通过使用达因比可以很快的知道铜箔的亲水性情况，避免因铜箔质量问题而造成大量的损失。